ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ В ИССЛЕДОВАНИЯХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Современные композитные материалы используются в передовых технологиях в различных ответственных областях: аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, медицине, строительстве. Поэтому неразрушающий контроль композитных материалов на всех этапах производства и эксплуатации имеет первоочередное значение.

Композитные материалы состоят как минимум из двух составляющих, имеющих существенно разные физические или химические свойства, как правило, бывают двух типов: матричные и армирующие.

Основные дефекты, с которыми сталкиваются производители композитных материалов можно классифицировать следующим образом:

1. Нарушение ориентации волокон
2. Пустоты
3. Расслоения

Неразрушающий контроль композитов необходимо своевременно проводить как на протяжении всего производственного процесса, так и во время эксплуатации в целях контроля качества.

Компьютерная томография (КТ)– единственный метод неразрушающего контроля, который способен визуализировать дефекты на 3D виде с субмикронной точностью. Помимо этого КТ позволяет исследовать виртуальные срезы образцов, которые ранее требовали создания микрошлифов материалов и физического разрушения изделий.

Области применения КТ для изучения композитов можно разделить на:

1. Изучение характеристик волокон и анализ ориентации

Волокнистые структуры являются одними из наиболее распространенных типов материалов. КТ дает возможность анализировать как отдельные свойства волокон (например, диаметр), так и их ориентацию по отношению друг к другу.

Дополнительно интерес представляет взаимодействие волокна и материала матрицы, т. к. применение КТ исключает необходимость разрушения для инспекции.

ПО для обработки данных КТ VG Stidio MAX имеет модуль автоматического анализа ориентации волокон. Результаты такого анализа представлены на рис. 1

Рисунок 1 – результаты автоматического анализа ориентации волокон с помощью модуля ПО VG Studio MAX, срез по оси Х

2. Поиск пустот в волокнистых композитных материалах

Пустоты – наиболее распространённый тип производственных дефектов, который часто образуется при обработке армированных волокнами композитов. Из-за их значительного влияния на физические и термомеханические свойства изделий, они тщательно изучаются. Однако, необходимо учитывать не только процентное содержание пустот в материалах, но и их размеры и пространственное положение.

ПО для обработки данных КТ VG Stidio MAX имеет модуль автоматического анализа пустот с цветовым распределением в зависимости от размера на 3D виде. Результаты такого анализа представлены на рис. 2

Рисунок 2 – результаты автоматического анализа пустот с помощью модуля ПО VG Studio MAX, 3D вид

3. Анализ геометрии композитных материалов

Один из распространённых дефектов – нарушение геометрии полимерных композитных материалов, сотовых структур и т.д. КТ – единственный метод неразрушающего контроля, который позволяет проводить измерение внутренних структур образцов, а также сравнивать полученные в результате данные с оригинальными моделями САПР.

На рисунке 3 показан пример анализа сотовой структуры композитного материала.

Рисунок 3 – анализ сотовой структуры материала, срез по оси Х

Ввиду большой стоимости производства бездефектных композитных материалов, часто требуется количественное определение дефектов, поэтому в 2015 году Совтест АТЕ создал Центр технологий неразрушающего контроля (ЦТНК).

ЦТНК оснащён универсальной системой компьютерной томографии Nikon XT H 320 PentaSource. Специалисты ЦТНК имеют опыт контроля образцов разных отраслей промышленности и способны выполнить инспекцию на самом высоком уровне. Помимо промышленной томографии, ЦТНК также оказывает услуги 2D рентгеноскопии, ламинографии, микроскопии и мультисенсорных измерений.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить Ваши задачи