Нет

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 18041 (2022) Цитировать эту статью

612 Доступов

10 Альтметрика

Подробности о метриках

В качестве неразрушающего метода обнаружения участков отслоения в ламинатах из алюминия и полимера (полилактида, поливинилиденфторида или поликарбоната) мы использовали цифровую голографическую виброметрию (DHV). На низких частотах (до 30 кГц) \(А_0\) возбуждались волны Лэмба и одновременно регистрировались амплитуда и фазовая картина колебаний образца для металлической и полимерной стороны ламината. На основании этих рисунков были локализованы участки отслоения ламината. Свойства передачи на низких частотах были также изучены с точки зрения: диапазона частот, в котором наблюдаются регулярные волны Лэмба, амплитуды волн Лэмба и скорости распространения волн Лэмба в зависимости от частоты. Мы показали, что эти свойства изменяются и при возникновении дефекта в ламинате. Даже когда нам не удавалось локализовать дефект, по поведению волн Лэмба все равно можно было определить, поврежден ли образец.

Использование полимерно-металлических ламинатов в последние годы набирает популярность. Это связано с тем, что они легче и имеют лучшие физические свойства, такие как модуль упругости, прочность на растяжение и изгиб, ударную вязкость и т. д., по сравнению с компонентами из чистого металла или полимера1. Кроме того, их можно легко адаптировать к конкретным приложениям и потребностям.

Эти ламинаты используются в различных отраслях промышленности, включая авиацию, автомобилестроение, медицинское оборудование, бытовую технику и другие. Все больше компаний автомобильной отрасли в настоящее время пытаются снизить вес транспортных средств с целью улучшения их эксплуатационных параметров и снижения себестоимости производства. Такая же тенденция наблюдается в авиационной и судостроительной промышленности. Металл и полимер при правильном создании могут образовывать элемент, который легко монтируется в механические конструкции.

Выбор материалов для обоих партнеров ламината должен основываться на таких свойствах, как ограниченная разница в тепловом расширении, соответствие условиям окружающей среды, электро- и теплопроводность, способность гасить вибрации конструкции и другие.

В настоящее время сборка обоих материалов осуществляется непосредственно во время обработки без каких-либо дополнительных этапов с использованием обычных процедур, таких как литье под давлением с металлическими вставками2,3,4,5,6,7. Такие способы соединения особенно привлекательны благодаря возможности легкой и полной переработки полимерных и металлических компонентов. Однако кратковременные циклы производства металлополимерных соединений могут привести к дефектам соединений.

Несмотря на растущее знакомство с методами производства полимерно-металлических ламинатов, склонность к образованию скрытых или едва видимых дефектов по-прежнему остается серьезной проблемой. Такие дефекты могут проявиться как в процессе производства и эксплуатации того или иного элемента, так и остаться скрытыми при стандартных проверках1. Отказы этого типа могут постепенно увеличиваться в ходе эксплуатации, если их не обнаружить, и в конечном итоге иметь катастрофические последствия для всей конструкции1.

Если поверхностные дефекты в таких материалах достаточно легко локализовать, то внутренние (скрытые) дефекты, наличие которых может оказать существенное влияние на прочность конечного изделия, обнаружить трудно. Даже в случае обнаружения необходима также его локализация, чтобы удалить или заменить только дефектную панель или часть конструкции.

Неразрушающий контроль (NDT) — полезный инструмент для проверки отдельных компонентов на предмет возможных скрытых дефектов. В настоящее время используется несколько методов неразрушающего контроля, таких как ультразвуковой контроль8,9,10 (включая ультразвуковую виброметрию11), рентгенография12,13,14, сканирующая лазерная допплеровская виброметрия15,16 и ширография, среди других17,18. Стандартные и известные методы неразрушающего контроля с использованием волн Лэмба применяются для крупных объектов и высоких частот возбуждения — до 6 МГц1,19,20. В нашей предыдущей работе с помощью голографической виброметрии21,22 нам удалось исследовать скрытые дефекты в ламинатах сталь-полиамид, соединенных тонким слоем эпоксидного клея, и ламинатах алюминий-полиамид, соединенных только клеем (без использования клея). Мы сравнили амплитудную и фазовую картину на образце, возбужденном колебаниями с частотами в диапазоне 200–30 кГц. В обоих случаях область отслоения можно было обнаружить и локализовать путем измерения различий в характере вибрации на обеих сторонах образца.