Jump to content

Тестирование углеродного волокна

Тестирование углеродного волокна — это набор различных тестов, которые исследователи используют для характеристики свойств углеродного волокна. Результаты испытаний используются, чтобы помочь производителю и разработчикам в принятии решений по выбору и проектированию композитных материалов, производственных процессов, а также для обеспечения безопасности и целостности. Критически важные для безопасности компоненты из углеродного волокна, такие как детали конструкций машин, транспортных средств, самолетов или архитектурные элементы, подлежат испытаниям.

Введение

[ редактировать ]

Пластики, армированные углеродным волокном , и армированные полимеры приобретают все большее значение как легкий материал. Существуют различные дисциплины тестирования материалов, которые особенно применимы к материалам из углеродного волокна. Наиболее распространенными являются разрушающие испытания, такие как испытания на стресс, усталость и испытания на микросечение. Существуют также методы, позволяющие проводить неразрушающий контроль (NDT), поэтому материал можно использовать после испытаний. Распространенными методами являются ультразвуковой , рентгеновский , высокочастотный вихретоковый, радиоволновой контроль или термография . [ 1 ] Кроме того, методы мониторинга состояния конструкций (SHM) позволяют проводить испытания во время применения.

Методы тестирования

[ редактировать ]

Разрушающий контроль

[ редактировать ]

Критически важные для безопасности детали из углеродного волокна, такие как каркасы самолетов, необходимо подвергать разрушающим испытаниям (например, напряжение, усталость) и неразрушающим методам (например, ориентация волокон, расслоение и соединение). [ 1 ] Три типа разрушающих испытаний — это испытания на микрошлиф, стрессовые испытания и испытания на усталость . Одной из форм испытаний на усталость компонентов из углеродного волокна является очень многоцикловая усталость (VHCF). Распространенными методами испытаний VHCF являются ультразвуковые или резонансные испытания на растяжение, сжатие или кручение. [ 2 ] Обычно разрушающие испытания проводятся для проверки механических свойств, тогда как неразрушающий контроль используется для мониторинга и контроля процесса производства деталей из углепластика. [ 3 ]

Неразрушающий контроль

[ редактировать ]

Аэрокосмическая промышленность использует термографические испытания для обнаружения дефектов в компонентах из углеродного волокна. [ 4 ] Ультразвуковой контроль деталей из углепластика является наиболее популярной формой неразрушающего контроля. [ 5 ] Ультразвуковой контроль позволяет исследователям обнаружить любые аномалии в тонких пластинчатых композитах. [ 5 ] Ультразвуковой контроль работает только с деталями толщиной не более 50 мм. [ 5 ] В рентгенографическом исследовании используется коротковолновое электромагнитное излучение. Длина волны настолько мала, что она может проникнуть через углепластик, в то время как свет не может. [ 5 ] Рентгеновское тестирование может обнаружить пустоты, пористость, включения, трансламинарные трещины, соотношение смолы и волокна, неравномерное распределение волокон и ориентацию волокон, например, складки волокон, морщины или линии сварных швов. [ 5 ] Недостатком рентгеновского контроля является то, что если дефект расположен перпендикулярно рентгеновскому лучу, дефект не будет обнаружен. [ 5 ] Термография играет важную роль в аэрокосмической промышленности. Этот тест используется для обнаружения любых дефектов, которые могут привести к выходу из строя компонента из углеродного волокна, что приведет к катастрофе. [ 4 ] Существуют два типа термографии: активная и пассивная. Оба эти метода экономят деньги, поскольку проверяемая деталь остается неповрежденной. Они также эффективны, поскольку могут одновременно сканировать большие площади. [ 4 ] Поскольку композиты из углеродного волокна очень индивидуальны по форме и составу материала, новые методы неразрушающего контроля являются новым и востребованным применением. [ 6 ] Применимыми технологиями являются радиоволновое тестирование, [ 7 ] высокочастотные вихретоковые испытания, [ 8 ] термография , ширография, [ 9 ] лазерный ультразвук с воздушной связью и терагерцовое сканирование. [ 10 ]

Типичные последствия и дефекты

[ редактировать ]

Требования к целостности конструктивно важных деталей зависят от конкретного производителя. Однако обычно значимыми критериями качества текстуры являются ориентация волокон, зазоры, морщины, перекрытия, искажения, волнистость, однородность. [ 11 ] а также дефекты матрицы: расслоение, включения, трещины, отверждение, пустоты, отслоения. [ 12 ] Кроме того, важными свойствами являются базовый вес или объемное содержание углеродного волокна. Обычно дефекты и эффекты в материалах из углеродного волокна классифицируются в зависимости от их расположения на структурные дефекты (связанные с углеродным волокном) и матричные дефекты (связанные со смолой). Эффекты, связанные с углеродным волокном, проверяются с помощью рентгеновских и высокочастотных методов тестирования, тогда как матричные эффекты обычно проверяются ультразвуковыми и термографическими методами.

Структурные дефекты Дефекты матрицы
Искажения и несовпадения Расслоение матрицы
Морщины и перекрытия Включения
Нечеткие шарики Пустоты и поры
Пробелы и неровности Трещины
Лечение
Разъединение
Горячие точки
Удары и расслоения

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Эрб, Т. (2003). «Методика оценки дефектов конструктивных элементов из фибропластических композитов в автомобилестроении». Университет Дармштадта .
  2. ^ Гуд, М; Хуфенбах, В; Кох, я; Кошичев, Р. (2012). «Усталостные испытания полимеров, армированных углеродным волокном, под нагрузкой VHCF *». Тестирование материалов . 54 (11–12): 756–761. Бибкод : 2012MTest..54..756G . дои : 10.3139/120.110396 . ISSN   0025-5300 . S2CID   136596867 .
  3. ^ Хуфенбах, В. (2007). Текстильные композитные конструкции и технологии производства легких конструкций в машиностроении и автомобилестроении (Отчет). СДВ - Ди Медиан АГ.
  4. ^ Jump up to: а б с «Неразрушающий контроль углепластиков» . www.ndt.org . Проверено 16 декабря 2018 г.
  5. ^ Jump up to: а б с д и ж «Рентгеновские лучи для НК композитов» . www.compositesworld.com . Проверено 16 декабря 2018 г.
  6. ^ Уннторсонн Р., Йонссон, член парламента, Рунарссон Т.П. (2004). «Методы неразрушающего контроля для оценки композитов из углеродного волокна». Конкурс . Бристоль: Бристольский университет.
  7. ^ Хойер Х, Шульце М (2011). «Вихретоковое испытание материалов из углеродного волокна с высоким разрешением». Международный семинар по SMART МАТЕРИАЛАМ, КОНСТРУКЦИЯМ и неразрушающему контролю в АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, конференция NDT, Канада, 2011 г.
  8. ^ «Suragus EddyCus получает награду JEC за инновации» . NDT.org . 22 июня 2013 г.
  9. ^ Остер Р. (2012). «Методологии неразрушающего контроля компонентов вертолетных волоконных композитов, вызовы сегодняшнего и будущего». Материалы конференции . 18-я Всемирная конференция по неразрушающему контролю. стр. 16–20.
  10. ^ Лопато П., Чади Т., Сикора Р. (2011). «Испытания композиционных материалов современными методами неразрушающего контроля». COMPEL — Международный журнал по вычислениям и математике в электротехнике и электронике . 30 (4): 1260–1270. дои : 10.1108/03321641111133172 .
  11. ^ Хойер Х, Шульце М (2011). «Вихретоковое испытание материалов из углеродного волокна с высоким разрешением». Международный семинар по интеллектуальным материалам, конструкциям и неразрушающему контролю в аэрокосмической отрасли, конференция NDT, Канада, 2011 г.
  12. ^ Леки, Калифорния, Паркер, Ф.Р. (2014). «Моделирование неразрушающего контроля и SHM для углепластиков». Техническая конференция Американского общества композитов; 29-е; 8-10 сентября 2014 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 02f52d9b18fa5f51a7f6250d4f921ae9__1686699000
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/02/e9/02f52d9b18fa5f51a7f6250d4f921ae9.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Carbon fiber testing - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)