Новая установка, разработанная в ТПУ, поможет находить скрытые дефекты композитов для авиации и космоса

Ученые Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ разработали стационарную установку термоакустического контроля дефектов полимерных композиционных материалов для авиационной и космической отраслей промышленности.  Она позволяет обнаруживать трещины, расслоения ударных повреждений и другие типичные для композитов дефекты, которые невозможно обнаружить другими распространенными методами контроля. Работа выполнена по заказу ООО «НТЦ «Эталон», в дальнейшем разработанная политехниками установка будет передана заказчиком в АО «НПО Энергомаш» в составе крупного комплекса неразрушающего контроля.

Стационарная установка термоакустического контроля для поиска дефектов в композитах по принципу своей работы напоминает 3D-принтер, но вместо печатающей головки здесь установлены инфракрасная камера и устройство ультразвуковой стимуляции. Их перемещение, а также перемещение стола, на котором удерживается объект контроля, реализуется с помощью моторизированной системы. Управление системой перемещения осуществляется посредством кнопок на панели установки, а процедура контроля — с помощью удаленного компьютера. Система управления и программное обеспечение полностью разработаны командой Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности, в которую вошли научные сотрудники, инженеры, аспиранты и студенты.

Особенность установки — использование метода термоакустического контроля. Он основан на наблюдении изменения температурных параметров объекта контроля, в который вводят акустические сигналы, и находится на стыке ультразвукового и теплового способов. Суть метода заключается в том, что в изделие вводятся мощные колебания высокой частоты. Они распространяются в теле объекта и при контакте с дефектом механическая энергия колебаний переходит в тепловую. В тех областях, где имеются трещины или расслоения, происходит трение и локальный разогрев. Под воздействием ультразвуковой стимуляции с помощью тепловизора регистрируются изменения температуры объекта контроля, дефектные области которого проявляются как «горячие пятна».

«Преимущество термоакустического метода состоит в том, что с его помощью можно фиксировать те дефекты, которые невозможно обнаружить классическим ультразвуковым или тепловым методами контроля с использованием оптической стимуляции. Это, например, очень мелкие трещины, выходящие на поверхность, а также трещины, которые расположены с обратной стороны относительно контролируемой поверхности. Ранее термоакустический метод был успешно опробован нами в сотрудничестве с индустриальными партнерами для обнаружения трещин в лопатках газотурбинных двигателей», — рассказывает и.о. руководителя Центра промышленной томографии Томского политеха Арсений Чулков.

Еще одна особенность разработки заключается в том, что она позволяет оценивать состояние как цилиндрических и плоских изделий, так и изделий сложной геометрической формы, в том числе крупногабаритных объектов.