Контроль композитных материалов

Контроль композитных материалов является важнейшей составляющей производства ввиду того, что эксплуатационные дефекты композитов быстро увеличиваются, снижая надёжность конструкций. Основная проблема контроля композитных материалов связана с их многокомпонентностью, неоднородностью структуры и специфическими физическими свойствами, что затрудняет объективную оценку различных дефектов.  Многие неразрушающие методы контроля (магнитные, электрические, вихретоковый) не подходят для композитов ввиду того, что большинство видов композитных материалов являются диэлектриками. Контроль композитных материалов с применением микрофокусной компьютерной томографии позволяет достаточно точно и достоверно определить большинство дефектов, возникающих при производстве и эксплуатации.

В отличие от ультразвукового сканирования, применение компьютерной томографии при контроле композитных материалов позволяет инспектировать объекты различной геометрии. Совмещение компьютерной  томографии и ультразвукового сканирования на некоторых образцах даёт расширенную картину наличия дефектов.

Принцип построения трёхмерного объекта при контроле композитов методом компьютерной томографии основан на послойном характере исследования

К основным дефектам композитных материалов можно отнести:

  • трещины
  • поры
  • включения
  • расслоения
  • несплошности
  • нарушение ориентации волокон
  • обрывы армирующих элементов

На рисунке 1 представлен результат контроля композитного материала в виде 3D модели в разрезе, содержащей включения и пустоты.

Рисунок 1 – 3D модель композитного материала

Рисунок 1 – 3D модель композитного материала

На рисунке 2 представлены результаты контроля композитной арматуры с применением компьютерной томографии в виде отдельных срезов по плоскостям x,y,z, а также 3D вида. На сканах видны трещины и расслоения.

kkm1

Рисунок 2 – контроль композитов с применением микрофокусной компьютерной томографии

Обработка результатов сканирования при контроле композитных материалов производится средствами программы VG Studio, которая помимо визуализации изображений позволяет производить анализ направления волокон для композитных материалов. Пример такого анализа представлен на рисунке 3.

kkm2

Рисунок 3 – анализ направления волокон композитной арматуры

Контроль композитных материалов посредством компьютерной томографии применяется на всех этапах производства, в том числе на этапах отработки технологии, приёмки и обнаружения эксплуатационных дефектов. Одним из ключевых преимуществ контроля композитов методом компьютерной томографии является высокая чувствительность, значительно превышающая традиционные рентгеноскопические исследования.

Таким образом, контроль композитных материалов с применением микрофокусной компьютерной томографии является практически универсальным методом, позволяющим определять дефекты различных материалов с точностью до нескольких микрон.

0