10.14489/td.2019.03.pp.014-021

2019, 03 март (March)

DOI: 10.14489/td.2019.03.pp.014-021

Бойчук А. С., Диков И. А., Генералов А. С.
ОСОБЕННОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА С ВЫПУКЛОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФАЗИРОВАННЫХ РЕШЕТОК И ОПРАВОК ТИПА WATERBOX
(с. 14-21)

Аннотация. В настоящее время в элементах конструкций планера самолета используется большое количество полимерных композиционных материалов, в том числе углепластики. Некоторые элементы конструкций имеют криволинейные поверхности, что осложняет их ручной контроль с помощью ультразвуковых фазированных решеток и стандартных жестких призм. Для решения данной задачи используют призмы из аквалена, специальные роликовые преобразователи на фазированных решетках, а также специализированные оправки, которые за рубежом называют Waterbox. Рассмотрены особенности контроля криволинейных поверхностей с применением фазированных решеток и оправок типа Waterbox. Приведены результаты сравнения использования в качестве материалов мембран – аквалена и резины на основе латекса. Для уменьшения трения между мембраной и поверхностью объекта контроля из углепластика предложено использовать фторопластовые пленки. Проведено сравнение использования в качестве элементов позиционирования контактных штырьков и роликовых колесиков.

Ключевые слова: ультразвуковой контроль, фазированные решетки, полимерные композиционные материалы, углепластик, акустический контакт.

Boychuk A. S., Dikov I. A., Generalov A. S.
CONVEX SURFACES OF CFRP STRUCTURES ULTRASONIC TESTING FEATURES BY PHASED ARRAYS AND WATERBOX
(pp. 14-21)

Abstract. Large volume of fiber reinforced plastics (FRP) including carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are using in jet’s parts and structures at present time. Some elements of structures have convex surfaces. This is a limitation for manual testing by phased arrays and regular rigid prisms. Aqualen prisms, phased arrays special roller probes and also specialized fixture named waterbox are using for the problem decision. The features of convex surfaces nondestructive testing by phased arrays and waterbox are given at that paper. Researches have been carried out on samples from CFRP with artificial reflectors when using specially developed and made waterbox. In article advantages and shortcomings of such mandrels are formulated. The results of aqualen comparison with latex based rubber as membrane materials are described. Fluoroplastic films were suggested as a means for friction decreasing between membrane and testing object surface. Comparison of a contact pins and roller wheels as positioning elements is carried out. In the conclusion the factors limiting application waterbox at control elements of structures from FRP with curvilinear surface are noted.

Keywords: UT, phased arrays, FRP, CFRP, acoustic contact.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. С. Бойчук, И. А. Диков, А. С. Генералов (ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» государственный научный центр Российской Федерации, Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

A. S. Boychuk, I. A. Dikov, A. S. Generalov (All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Каблов Е. Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций // Крылья Родины. 2016. № 5. С. 8 – 18.
2. Каблов Е. Н. Авиационное материаловедение в XXI веке. Перспективы и задачи // Авиационные материалы. Избр. тр. ВИАМ. 1932 – 2002. М.: МИСИС – ВИАМ, 2002. С. 23 – 47.
3. Савин С. П. Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолетов семейства МС-21 // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 4(2). С. 686 – 693.
4. Раскутин А. Е. Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 349 – 367. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-349-367
5. Generalov A. S., Dalin M. A., Boychuk A. S. CFRP inspection by ultrasonic high-frequency pulse-echo method // 10th European conference on non-destructive testing. Moscow, 2010. URL: https://www.ndt.net/article/ecndt2010/reports/4_02_27.pdf (дата обращения: 20.08.2018).
6. Тимошков П. Н., Платонов А. А., Хрульков А. В. Пропитка пленочным связующим (RFI) как перспективная безавтоклавная технология получения изделий из ПКМ // Тр. ВИАМ. 2015. № 5. Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 21.08.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-5-9-9
7. Гончаров В. А., Раскутин А. Е. Компьютерное моделирование процесса инфузии при изготовлении композитного арочного элемента // Тр. ВИАМ. 2015. № 7. Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 21.08.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-7-11-11
8. Вешкин Е. А. Особенности безавтоклавного формования низкопористых ПКМ // Тр. ВИАМ. 2016. № 2. Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 21.08.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-2-7-7
9. Бойчук А. С., Генералов А. С., Диков И. А. Контроль деталей и конструкций из полимерных композиционных материалов с применением технологии ультразвуковых фазированных решеток // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 1. С. 45 – 50. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-1-45-50
10. Бойчук А. С., Генералов А. С., Далин М. А., Степанов А. В. Неразрушающий контроль технологических нарушений сплошности Т-образной зоны интегральной конструкции из ПКМ с использованием ультразвуковых фазированных решеток // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. № 10. С. 38 – 44.
11. Бойчук А. С., Генералов А. С., Далин М. А., Диков И. А. Контроль монолитных деталей и конструкций авиационной техники, изготавливаемых из ПКМ, ультразвуковым методом неразрушающего контроля с использованием фазированных решеток // Сб. тр. X Всерос. конф. ТестМат «Основные тенденции, направления и перспективы развития методов неразрушающего контроля в аэрокосмической отрасли». М.: ВИАМ, 2018. С. 18 – 31. URL: https://conf.viam.ru/sites/default/files/uploads/proceedings/1063.pdf (дата обращения: 21.08.2018).
12. Casavola C., Palano F., Cillis F. De et al. Analysis of CFRP Joints by Means of T-Pull Mechanical Test and Ultrasonic Defects Detection // Materials. 2018. Nо. 11. Р. 620; doi:10.3390/ma11040620. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5951504/ (дата обращения: 21.09.2018).
13. Nageswaran C., Bird C. R. Phased array scanning of artificial and impact damage in carbon fibre reinforced plastic (CFRP) // Insight. 2006. V. 48. No. 3. P. 155 – 159. URL: https://www.ndt.net/article/insight/papers/insi_48_3_155.pdf (дата обращения: 21.09.2018).
14. Rau E., Grauvogl E., Manzke H., Cyr P. Ultrasonic Phased Array Testing of Complex Aircraft Structures // ECNDT. 2006. Berlin, 25–26 September 2006 Tu.1.1.2 Berlin, 2006. Р. 1 – 17. URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.159.6622&rep=rep1&type=pdf (дата обращения: 25.08.2018).
15. Moles M. Portable Phased Array Applications // 3rd MENDT – Middle East Nondestructive Testing Conference & Exhibition, 27 – 30 Nov. 2005. Bahrain, Manama. URL: https://www.ndt.net/article/mendt2005/pdf/20.pdf (дата обращения: 25.08.2018).
16. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3 – 33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

Eng

1. Kablov E. N. (2016). What to make the future from? New generation materials, technologies for their creation and processing are the basis of innovation. Kryl'ya Rodiny, (5), pp. 8-18. [in Russian language]
2. Kablov E. N. (2002). Aviation Materials in the XXI century. Perspectives and tasks. Aviatsionnye materialy, pp. 23-47. Moscow: MISIS – VIAM. [in Russian language]
3. Savin S. P. (2012). The use of modern polymer composite materials in the construction of the airframe of the MS-21 family of airplanes. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk, Vol. 14, 4(2), pp. 686-693. [in Russian language]
4. Raskutin A. E. (2017). Russian polymer composite materials of a new generation, their development and implementation in promising developed designs. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, (S), pp. 349-367. [in Russian language] DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-349-367
5. Generalov A. S., Dalin M. A., Boychuk A. S. (2010). CFRP ispection by ultrasonic high-frequency pulse-echo method. 10th European conference on non-destructive testing. Moscow. Available at: https://www.ndt.net/article/ecndt2010/reports/4_02_27.pdf (Accessed: 20.08.2018).
6. Timoshkov P. N., Platonov A. A., Hrul'kov A. V. (2015). Impregnation with film binder (RFI) as a promising non-autoclaving technology for the production of PCM. Proceedings of VIAM, (5). Available at: http://www.viam-works.ru (Accessed: 21.08.2018). [in Russian language] DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-5-9-9
7. Goncharov V. A., Raskutin A. E. (2015). Computer simulation of the infusion process in the manufacture of a composite arch element. Proceedings of VIAM, (7). Available at: http://www.viam-works.ru (Accessed: 21.08.2018). [in Russian language] DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-7-11-11
8. Veshkin E. A. (2016). Features of non-autoclaved molding of lowporous PCM. Proceedings of VIAM, (2). Available at: http://www.viam-works.ru (Accessed: 21.08.2018). [in Russian language] DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-2-7-7
9. Boychuk A. S., Generalov A. S., Dikov I. A. (2017). Inspection of parts and structures made of polymer composite materials using the technology of phased ultrasonic gratings. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, (1), pp. 45-50. [in Russian language] DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-1-45-50
10. Boychuk A. S., Generalov A. S., Dalin M. A., Stepanov A. V. (2012). Non-destructive testing of technological discontinuities of the T-shaped zone of the integral structure made of PCM using phased ultrasound arrays. Vse materialy. Entsiklopedicheskiy spravochnik, (10), pp. 38-44. [in Russian language]
11. Boychuk A. S., Generalov A. S., Dalin M. A., Dikov I. A. (2018). Inspection of monolithic parts and structures of aviation equipment made of PCM using an ultrasonic non-destructive testing method using phased arrays. Proceedings of the X All-Russian Conference TestMat "The main trends, directions and prospects for the development of non-destructive testing methods in aerospace industry", pp. 18-31. Moscow: VIAM. Availa-ble at: https://conf.viam.ru/sites/default/files/uploads/proceedings/1063.pdf (Accessed: 21.08.2018). [in Russian language]
12. Casavola C., Palano F., Cillis F. De et al. (2018). Analysis of CFRP Joints by Means of T-Pull Mechanical Test and Ultrasonic Defects Detection. Materials, (11), pp. 620; doi:10.3390/ma11040620. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5951504/ (Accessed: 21.09.2018).
13. Nageswaran C., Bird C. R. (2006). Phased array scanning of artificial and impact damage in carbon fibre reinforced plastic (CFRP). Insight, 48(3), pp. 155-159. Available at: https://www.ndt.net/article/insight/papers/ insi_48_3_155.pdf (Accessed: 21.09.2018).
14. Rau E., Grauvogl E., Manzke H., Cyr P. (2006). Ultrasonic Phased Array Testing of Complex Aircraft Structures. ECNDT, pp. 1-17. Berlin. Available at: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi= 10.1.1.159.6622&rep=rep1&type=pdf (Accessed: 25.08.2018).
15. Moles M. (2005). Portable Phased Array Applications. 3rd MENDT – Middle East Nondestructive Testing Conference & Exhibition. Bahrain, Manama. Available at: https://www.ndt.net/article/mendt2005/pdf/ 20.pdf (Accessed: 25.08.2018).
16. Kablov E. N. (2015). Innovative development of FSUE "VIAM" SSC RF on the implementation of the "Strategic directions of development of materials and technologies for their processing for the period up to 2030". Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 34(1), pp. 3-33. [in Russian language] DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2019.03.pp.014-021

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2019.03.pp.014-021

and fill out the form