RU2791171C1 - Multilayer products ultrasonic flaw detection adjustment pattern - Google Patents
Multilayer products ultrasonic flaw detection adjustment pattern Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791171C1 RU2791171C1 RU2022125049A RU2022125049A RU2791171C1 RU 2791171 C1 RU2791171 C1 RU 2791171C1 RU 2022125049 A RU2022125049 A RU 2022125049A RU 2022125049 A RU2022125049 A RU 2022125049A RU 2791171 C1 RU2791171 C1 RU 2791171C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- polymer composite
- metal
- composite material
- ultrasonic flaw
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано для настройки чувствительности и развертки ультразвукового дефектоскопа при проведении контроля ультразвуковым реверберационным и теневым методом сплошности соединения в многослойных клееных изделиях из материалов с различными удельными волновыми сопротивлениями (соединение «керамика - клеевой слой - полимерный композиционный материал - клеевой слой - металл»). The invention relates to non-destructive testing means and can be used to adjust the sensitivity and sweep of an ultrasonic flaw detector when testing the continuity of a joint in multilayer glued products made of materials with different specific wave resistances (connection "ceramics - adhesive layer - polymer composite material - adhesive layer - metal").
Изобретение предназначено для использования в области ракетно-космической и авиационной техники, а также может быть использовано в других отраслях промышленности, где используются многослойные клееные конструкции из разнородных материалов.The invention is intended for use in the field of space and aviation technology, and can also be used in other industries where multilayer glued structures made of dissimilar materials are used.
При контроле ультразвуковыми методами с целью выявления внутренних дефектов материала применяют настроечные образцы. When monitoring by ultrasonic methods in order to identify internal defects in the material, tuning samples are used.
Известен образец, имитирующий соединение «стекло – клей - металл» с искусственно созданными дефектами и нанесённым клеем нормируемой толщины (патент RU 2451289 С2, G01N 29/04, 24.12.2009). Однако такой образец не пригоден для настройки ультразвукового дефектоскопа при контроле многослойных клееных изделий из материалов с высоким затуханием ультразвуковых волн, к числу которых относятся полимерные композиционные материалы.A sample is known that imitates the “glass-glue-metal” joint with artificially created defects and applied glue of a standardized thickness (patent RU 2451289 C2, G01N 29/04, 12/24/2009). However, such a sample is not suitable for setting up an ultrasonic flaw detector when testing multilayer glued products made of materials with high attenuation of ultrasonic waves, which include polymer composite materials.
Известен настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии (SU 1772734 А1, G01N 29/22, 08.01.1991). Настроечный образец выполнен из двух соединенных между собой пластин с различными удельными волновыми сопротивлениями. На соединяемых поверхностях пластин выполнены выемки, образующие объём для размещения калиброванного по размеру отражателя, например, в виде плоской (или другой формы) пластинки. Недостатком данного образца является то, что он не пригоден для ультразвукового контроля изделий имеющих многослойную конструкцию из материалов с различными удельными волновыми сопротивлениями «керамика - клеевое соединение -полимерный композиционный материал - клеевое соединение - металл» по причине несоответствия образца контролируемому изделию как по конструкции (двухслойная, а не трехслойная), так и по технологии изготовления (склейка слоев специальными клеями). А также используемый в настроечном образце металлический искусственный отражатель не позволяет настраивать ультразвуковой дефектоскоп для проведения контроля теневым ультразвуковым методом.Known tuning sample for ultrasonic flaw detection (SU 1772734 A1, G01N 29/22, 01/08/1991). The tuning sample is made of two interconnected plates with different specific wave resistances. Recesses are made on the joined surfaces of the plates, forming a volume for placing a calibrated reflector, for example, in the form of a flat (or other shape) plate. The disadvantage of this sample is that it is not suitable for ultrasonic testing of products having a multilayer structure of materials with different wave specific resistances "ceramics - adhesive bond - polymer composite material - adhesive bond - metal" due to the inconsistency of the sample with the controlled product both in design (two-layer , and not three-layer), and according to the manufacturing technology (gluing the layers with special adhesives). Also, the metal artificial reflector used in the tuning sample does not allow adjusting the ultrasonic flaw detector for testing by the shadow ultrasonic method.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является образец для настройки ультразвуковых дефектоскопов (SU 1226285 А, G01N 29/04, 01.06.1983), который содержит акустически связанные и соединенные разъёмно три пластины. Клеевые слой между пластинами имитируются прокладками из твердого материала заданной толщины. В промежуточной и в одной из наружных пластин выполнены отверстия. Отверстие в наружной пластине предназначено для отвода контактной жидкости из отверстия в промежуточной пластине. Отверстие в промежуточной пластине имитирует дефект типа непроклей. Поперечные размеры отверстия в наружной пластине выбирают в пределах 0,01-0,1 от поперечных размеров отверстия в промежуточной пластине. Данный образец непригоден для ультразвукового контроля изделий имеющих многослойную конструкцию из материалов с различными удельными волновыми сопротивлениями «керамика - клеевое соединение - полимерный композиционный материал - клеевое соединение - металл» по причине несоответствия образца контролируемому изделию как по конструкции (соединение разъёмное, а не склеенное), так и по технологии изготовления (склейка слоев специальными клеями). The closest in technical essence (prototype) is a sample for setting up ultrasonic flaw detectors (SU 1226285 A, G01N 29/04, 06/01/1983), which contains three plates acoustically connected and connected detachably. The adhesive layer between the plates is imitated by gaskets made of a solid material of a given thickness. Holes are made in the intermediate and in one of the outer plates. The hole in the outer plate is designed to drain the couplant from the hole in the intermediate plate. The hole in the intermediate plate imitates a non-adhesive type defect. The transverse dimensions of the hole in the outer plate are selected within 0.01-0.1 of the transverse dimensions of the hole in the intermediate plate. This sample is unsuitable for ultrasonic testing of products having a multilayer structure of materials with different specific wave resistances "ceramics - adhesive bond - polymer composite material - adhesive bond - metal" due to the mismatch of the sample with the tested product both by design (the connection is detachable, not glued), and according to manufacturing technology (gluing layers with special adhesives).
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение чувствительности и достоверности контроля сплошности и толщины клеевого соединения в изделиях имеющих многослойную конструкцию из материалов с различными удельными волновыми сопротивлениями «керамика - клеевое соединение - полимерный композиционный материал – клеевое соединение - металл» за счет использования настроечного образца, конструктивно подобного контролируемому изделию.The technical result of the proposed invention is to increase the sensitivity and reliability of monitoring the continuity and thickness of the adhesive joint in products having a multilayer structure made of materials with different wave specific resistances "ceramics - adhesive joint - polymer composite material - adhesive joint - metal" through the use of a tuning sample, structurally similar controlled product.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен: The specified technical result is achieved by the fact that it is proposed:
1. Настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии многослойных изделий, состоящий из соединенных слоев, в которых выполнено плоскодонное отверстие, отличающийся тем, что образец выполнен из трех соединенных клеем слоев, по форме соответствующих изделию, при чем первый слой выполнен из металла, промежуточный слой представляет собой полимерный композиционный материал, третий слой выполнен из керамики, при этом в металлический слой и слой из полимерного композиционного материала вклеена заглушка, состоящая из двух соединенных через клеевой слой частей, соответствующих форме изделия, одна из которых выполнена из металла, а вторая - из полимерного композиционного материала, при этом в центре части заглушки из полимерного композиционного материала, обращенной в сторону слоя из керамики, выполнено плоскодонное глухое отверстие диаметром 3,5-6,0 мм и глубиной 1,5-2,0 мм.1. A tuning sample for ultrasonic flaw detection of multilayer products, consisting of connected layers in which a flat-bottomed hole is made, characterized in that the sample is made of three layers connected by glue, corresponding in shape to the product, wherein the first layer is made of metal, the intermediate layer is polymer composite material, the third layer is made of ceramic, while a plug is glued into the metal layer and the layer of polymer composite material, consisting of two parts connected through the adhesive layer, corresponding to the shape of the product, one of which is made of metal, and the second is made of polymer composite material, while in the center of the part of the plug made of polymer composite material, facing the ceramic layer, a flat-bottomed blind hole with a diameter of 3.5-6.0 mm and a depth of 1.5-2.0 mm is made.
2. Настроечный образец по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного композиционного материала используют стеклопластик или углепластик.2. Tuning sample according to claim 1, characterized in that fiberglass or carbon fiber is used as a polymer composite material.
На фиг.1 представлен эскиз настроечного образца для настройки ультразвуковых дефектоскопов, вид спереди в разрезе. Настроечный образец состоит из трёх соединённых неразъёмных слоев: 1 – керамический слой, 2 – полимерный композиционный слой, 3 – металлический слой. Соединение обеспечивается за счёт клеевых слоев 4 и 5. В слоях 2 и 3 до слоя 1 выполнено глухое плоскодонное отверстие (не указано). В данное глухое плоскодонное отверстие вклеена заглушка, состоящая из двух соединенных клеем частей - часть из полимерного композиционного материала 6 с плоскодонным отверстием 7 и часть из металла 8.Figure 1 shows a sketch of a tuning sample for setting ultrasonic flaw detectors, front view in section. The tuning sample consists of three connected non-detachable layers: 1 - ceramic layer, 2 - polymer composite layer, 3 - metal layer. The connection is provided by
Предложенный настроечный образец используется для настройки чувствительности и развертки при ультразвуковом контроле сплошности клеевого соединения в изделиях многослойной конструкции из материалов с различными удельными волновыми сопротивлениями «керамика - клеевое соединение - полимерный композиционный материал - клеевое соединение -металл». Настроечный образец соответствует требованиям государственных регламентирующих документов в части обеспечения соответствия настроечного образца контролируемому изделию по материалам исполнения, шероховатости и кривизне поверхности. The proposed tuning sample is used to adjust the sensitivity and sweep during ultrasonic testing of the continuity of the adhesive joint in products of a multilayer structure made of materials with different specific wave resistances "ceramics - adhesive joint - polymer composite material - adhesive joint - metal". The tuning sample complies with the requirements of state regulatory documents in terms of ensuring compliance of the tuning sample with the controlled product in terms of materials of execution, roughness and surface curvature.
Модель дефекта, имитирующая непроклей, выполнена путём выфрезеровывания глухого плоскодонного отверстия в контролируемом слое многослойной конструкции. The defect model imitating non-adhesive was made by milling a blind flat-bottomed hole in the controlled layer of a multilayer structure.
Данный способ обуславливает соответствующую конструкцию настроечного образца, представляющего собой фрагмент проверяемого многослойного изделия с глухим плоскодонным отверстием, в которое вклеена заглушка. Заглушка с имитатором дефекта также соответствует форме изделия и состоит из соединенных клеем между собой частей из металла 8 и полимерного композиционного материала 6. В части из полимерного композиционного материала 6 выполнен имитатор дефекта, который представляет собой плоскодонное глухое отверстие 7 диаметром 3,5-6,0 мм и глубиной 1,5-2,0 мм, выполненное в центре слоя из полимерного композиционного материала. Размер плоскодонного отверстия соответствует минимально фиксируемой при помощи ультразвуковых волн площади непроклея в данном виде изделия.This method determines the appropriate design of the tuning sample, which is a fragment of the tested multilayer product with a blind flat-bottomed hole into which a plug is glued. A plug with a defect simulator also corresponds to the shape of the product and consists of parts of metal 8 and polymer
Для набора толщины клеевого соединения и минимизации риска попадания клея-герметика в плоскодонное глухое отверстие 7 полимерной композиционной части 6 заглушки, при вклейке заглушки в отверстие настроечного образца, был изготовлен тонкий слой полимеризованного клея-герметика толщиной 0,2±0,1 мм. Полимеризованный слой адгезионно-связан с керамическим слоем 1 в отверстии настроечного образца через тонкий (менее 0,1 мм) клеевой слой.To increase the thickness of the adhesive joint and minimize the risk of adhesive-sealant getting into the flat-bottomed
Контроль с применением данного настроечного образца осуществляется как при одностороннем доступе к изделию, со стороны керамического слоя 1 реверберационным ультразвуковым методом, так и при двухстороннем доступе к керамическому 1 и металлическому 3 слоям амплитудным теневым ультразвуковым методом. Control using this tuning sample is carried out both with one-sided access to the product, from the side of the ceramic layer 1, by the reverberant ultrasonic method, and with two-sided access to the ceramic 1 and
Настройка ультразвукового дефектоскопа производится по предлагаемому настроечному образцу следующим образом.Adjustment of the ultrasonic flaw detector is carried out according to the proposed tuning sample as follows.
При реверберационном методе ультразвукового контроля с помощью прямого совмещенного пьезоэлектрического преобразователя ультразвукового дефектоскопа через согласующий акустический контактный слой, например, водный спиртовой раствор, вводят импульсы ультразвуковых колебаний в настроечный образец со стороны керамического слоя 1. Располагая преобразователь на настроечном образце над искусственным имитатором непроклея в виде заглушки с плоскодонным глухим отверстием 7 и на участке настроечного образца без дефекта, принимают и преобразуют отраженные импульсы ультразвуковых колебаний в эхо-сигналы. При этом на дефектном участке с имитатором непроклея возникают переотражения ультразвуковых волн от границы раздела «керамический слой – имитатор непроклея». Возникает реверберационный эффект. Корректируя диапазон развертки и усиление, устанавливают реверберационные сигналы в пределах экрана ультразвукового дефектоскопа. На других бездефектных участках настроечного образца реверберационных сигналов на экране дефектоскопа быть не должно.In the reverberation method of ultrasonic testing, using a direct combined piezoelectric transducer of an ultrasonic flaw detector, through a matching acoustic contact layer, for example, an aqueous alcohol solution, pulses of ultrasonic vibrations are introduced into the tuning sample from the side of the ceramic layer 1. By placing the transducer on the tuning sample above the artificial non-adhesive simulator in the form of a plug with a flat-bottomed
При теневом методе ультразвукового контроля с помощью прямого пьезоэлектрического преобразователя через согласующий слой, например, водный спиртовой раствор, вводят импульсы ультразвуковых колебаний в настроечный образец со стороны керамического слоя 1. Прошедшие ультразвуковые колебания через согласующий слой, например, глицерин, регистрируют другим пьезоэлектрическим преобразователем, расположенным на противоположной стороне настроечного образца – со стороны слоя из металла 3. Регулируя усиление ультразвукового дефектоскопа, устанавливается амплитуда принятого сигнала таким образом, чтобы на бездефектном участке настроечного образца амплитуда составляла не менее 50% экрана, а на участке с имитатором непроклея в виде заглушки с плоскодонным глухим отверстием 7, снижалась до уровня менее 20% от высоты экрана ультразвукового дефектоскопа.In the shadow method of ultrasonic testing using a direct piezoelectric transducer through a matching layer, for example, an aqueous alcohol solution, pulses of ultrasonic vibrations are introduced into the tuning sample from the side of ceramic layer 1. Ultrasonic vibrations that have passed through the matching layer, for example, glycerin, are recorded by another piezoelectric transducer located on the opposite side of the tuning sample - from the metal layer side
Сущность изобретения поясняется примерами.The essence of the invention is illustrated by examples.
Пример 1. Настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии многослойных изделий (фиг. 1) состоит из соединенных термостойким клеем-герметиком слоев. Первый слой 3 выполнен из металла аустенитного класса типа 08Х18Н10Т. Промежуточный слой 2 выполнен из стеклопластика. Третий слой 1 изготовлен из кварцевой керамики. При этом в настроечном образце выполнено глухое плоскодонное отверстие диаметром 15 мм в промежуточном слое 2 из стеклопластика и слое 3 из металла аустенитного класса типа 08Х18Н10Т. В отверстие через слой полимеризованного клея-герметика вклеена заглушка, представляющая собой склееные части из металла 8 аустенитного класса типа 08Х18Н10Т и стеклопластика 6. При этом в части заглушки из стеклопластика 6 выполнено плоскодонное глухое отверстие 7 диаметром 3,5 мм и глубиной 1,5 мм. Example 1. A tuning sample for ultrasonic flaw detection of multilayer products (Fig. 1) consists of layers connected by a heat-resistant adhesive-sealant. The
Пример 2. Настроечный образец выполнен как в примере 1. Отличие состоит в том, что промежуточный слой 2 настроечного образца и вторая часть 6 заглушки выполнены из углепластика, а металлический слой настроечного образца 3 и заглушки 8 и выполнены из металла аустенитного класса типа 12Х18Н10Т. При этом в части заглушки 6 из углепластика выполнено плоскодонное глухое отверстие 7 диаметром 6,0 мм и глубиной 2,0 мм. Example 2. The tuning sample is made as in example 1. The difference is that the
Таким образом, заявленный настроечный образец может быть использован для настройки чувствительности и развертки ультразвукового дефектоскопа при проведении ультразвукового реверберационного и теневого контроля клеевого соединения между керамическим материалом и слоем из полимерного композиционного материала в многослойных изделиях.Thus, the claimed tuning sample can be used to adjust the sensitivity and sweep of an ultrasonic flaw detector when performing ultrasonic reverberation and shadow testing of an adhesive joint between a ceramic material and a layer of polymer composite material in multilayer products.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2791171C1 true RU2791171C1 (en) | 2023-03-03 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813144C1 (en) * | 2023-05-30 | 2024-02-06 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method for setting up ultrasonic flaw detector when inspecting ceramic products |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1185227A1 (en) * | 1982-10-18 | 1985-10-15 | Предприятие П/Я В-2190 | Adjustment samples for ultrasound monitoring |
| SU1226285A1 (en) * | 1983-06-01 | 1986-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов | Test piece for adjustment of ultrasonic flaw detectors |
| JPH0727751A (en) * | 1993-06-28 | 1995-01-31 | Chukichi Sato | Standard test piece for nondestructive inspection of pipe |
| WO2007097727A1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Tubitak-Turkiye Bilimsel Ve Teknolojik Arastirma Kurumu | Manufacturing of standard test blocks containing artificial defects for ultrasonic inspection |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1185227A1 (en) * | 1982-10-18 | 1985-10-15 | Предприятие П/Я В-2190 | Adjustment samples for ultrasound monitoring |
| SU1226285A1 (en) * | 1983-06-01 | 1986-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов | Test piece for adjustment of ultrasonic flaw detectors |
| JPH0727751A (en) * | 1993-06-28 | 1995-01-31 | Chukichi Sato | Standard test piece for nondestructive inspection of pipe |
| WO2007097727A1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Tubitak-Turkiye Bilimsel Ve Teknolojik Arastirma Kurumu | Manufacturing of standard test blocks containing artificial defects for ultrasonic inspection |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813144C1 (en) * | 2023-05-30 | 2024-02-06 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method for setting up ultrasonic flaw detector when inspecting ceramic products |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lanza di Scalea et al. | Propagation of ultrasonic guided waves in lap-shear adhesive joints: case of incident A 0 Lamb wave | |
| Monkhouse et al. | The rapid monitoring of structures using interdigital Lamb wave transducers | |
| US4173139A (en) | Ultrasonic reference standard and the methods of construction and use thereof | |
| Lavrentyev et al. | Determination of elastic moduli, density, attenuation, and thickness of a layer using ultrasonic spectroscopy at two angles | |
| Siryabe et al. | Apparent anisotropy of adhesive bonds with weak adhesion and non-destructive evaluation of interfacial properties | |
| Sanabria et al. | Air-coupled ultrasound as an accurate and reproducible method for bonding assessment of glued timber | |
| Wang et al. | Evaluation of interfacial properties in adhesive joints of aluminum alloys using angle-beam ultrasonic spectroscopy | |
| Wang et al. | Determination of embedded layer properties using adaptive time-frequency domain analysis | |
| RU2627539C1 (en) | Method for non-destructive testing of adhesive joint of monolithic sheets made of polymeric composite materials | |
| RU2791171C1 (en) | Multilayer products ultrasonic flaw detection adjustment pattern | |
| Mal et al. | Leaky Lamb waves for the ultrasonic nondestructive evaluation of adhesive bonds | |
| Dill-Langer et al. | Inspection of glue-lines of glued-laminated timber by means of ultrasonic testing | |
| Murashov | Nondestructive testing of glued joints | |
| RU2701204C1 (en) | Method for non-destructive testing of a monolithic sheet together with an adhesive layer in multilayer structures from polymer composite materials | |
| Mojškerc et al. | Ultrasonic disbond detection in adhesive joints | |
| Zabbal et al. | Nondestructive evaluation of adhesive joints by using nonlinear ultrasonics | |
| Teles et al. | Closed disbond detection in marine glass-epoxy/balsa composites | |
| Murashov | Glued joint strength diagnostics | |
| RU2797337C1 (en) | Method for ultrasonic testing of products of variable thickness from polymer composite materials | |
| de Espinosa et al. | Air-Coupled piezoelectric array transducers for NDT applications | |
| RU2755565C1 (en) | Method for controlling continuity in multi-layered adhesive connections of structural elements of aircrafts made of heterogeneous materials | |
| Margetan et al. | Baseline UT measurements for armor inspection | |
| Murashov | Control of glued structures made of dissimilar materials by ultrasound reverberation | |
| RU1772734C (en) | Adjustment specimen for ultrasonic flaw detection | |
| Bar-Cohen et al. | Characterization of adhesive bonding using leaky Lamb waves |