Badania NDT kompozytów

Definicje:

NDT– z języka angielskiego – Non Destructive Testing czyli badania nieniszczące

Kompozyt– połączenie dwóch lub więcej materiałów, które po połączeniu charakteryzują się innymi właściwościami niż przed połączeniem. W naszym przypadku kompozytem jest połączenie włókna węglowego  (carbon fiber) – zbrojenie  z żywicą epoksydową -osnowa. Kompozyt taki potocznie nazwany został Karbonem – z angielskiego – Carbon Fiber-Reinforced Plastic -CFRP

W Strato wykonujemy dwa rodzaje badań NDT kompozytów:

Metoda wizualna (ang. Visual Inspection, VI) to jedna z najstarszych technik stosowanych do oceny stanu technicznego obiektów i materiałów. Metoda ta polega na bezpośredniej obserwacji powierzchni badanych obiektów w celu wykrycia defektów, uszkodzeń lub innych nieprawidłowości, które mogą wpłynąć na integralność kompozytu. Badania wizualne są często stosowane jako pierwszy etap w procesie inspekcji, który może być później wspierany przez bardziej zaawansowane metody nieniszczące.

 Główne cechy badań wizualnych:

1.  Brak inwazyjności – metoda nie wymaga ingerencji w strukturę badanego obiektu, co oznacza, że nie wprowadza uszkodzeń ani zmian w materiale.
2. Szybkość i prostota – badania wizualne charakteryzują się nie skomplikowaną procedurą przeprowadzania, przez co stanowią niezwykle popularną metodę w wielu dziedzinach przemysłu.
3. Koszt i efektywność – w porównaniu do innych metod nieniszczących, badania wizualne nie wymagają kosztownego sprzętu ani skomplikowanych procedur.

Ograniczenia:

1. Widoczność – metoda wizualna jest ograniczona do tego, co jest widoczne gołym okiem, więc nie wykryje defektów wewnętrznych obiektu.
2. Zależność od warunków oświetleniowych – jakość i skuteczność inspekcji zależy od odpowiednich warunków oświetleniowych oraz dostępności do powierzchni do inspekcji.
3. Subiektywność – jakość badania może być uzależniona od doświadczenia inspektora. Niezbędne jest odpowiednie przeszkolenie, aby wyniki były wiarygodne.

Technologie wspierające badania wizualne:

Aby zwiększyć skuteczność tradycyjnych badań wizualnych, w ostatnich latach rozwinięto różne technologie wspomagające, takie jak:

1. Kamery wysokiej rozdzielczości – umożliwiają szczegółową inspekcję nawet trudno dostępnych miejsc.
2.  Kamery termograficzne – do wykrywania anomalii cieplnych, które mogą wskazywać na problemy z materiałami (np. uszkodzenia w izolacjach).
3. ·Endoskopy i boroskopy – umożliwiają badanie wnętrza obiektów, takich jak rurociągi, silniki czy przestrzenie zamknięte, w których dostęp jest ograniczony.

Badania ultradźwiękowe – to technika stosowana do oceny struktury, jakości oraz integralności materiałów za pomocą fal ultradźwiękowych. Kompozyty, mogą mieć różnorodne właściwości, które sprawiają, że tradycyjne metody badawcze, takie jak wizualna inspekcja, nie zawsze są wystarczające do wykrywania uszkodzeń czy wad w strukturze.

W badaniach ultradźwiękowych wykorzystywane są fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości (zwykle powyżej 5 kHz), które są wprowadzane do materiału. Gdy fale te napotkają zmiany gęstości ośrodka w którym się przemieszczają (np. granice między warstwami kompozytu, wady czy pęknięcia), zostaną odbite, załamane lub pochłonięte, co jest następnie analizowane, aby określić stan materiału.

Badania ultradźwiękowe kompozytów są wykorzystywane do:

1. Oceny struktury materiału – wykrywania defektów takich jak pęknięcia, wtrącenia czy ubytki w strukturze kompozytu.
2. Kontroli jakości – zapewnienia, że materiał kompozytowy spełnia określone normy i wymagania techniczne.
3. Oceny grubości warstw – pomiaru grubości poszczególnych warstw kompozytu, co jest kluczowe dla jego wytrzymałości.

Zalety tej metody obejmują jej bezinwazyjność, wysoką czułość oraz możliwość analizy materiałów w trudnodostępnych miejscach. Ultrasonografia kompozytów jest wykorzystywana w różnych branżach, w tym w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, energetycznym i budowlanym, gdzie kompozyty są szeroko stosowane ze względu na ich lekkość i wysoką wytrzymałość.