Nứt tách lớp trong composite cốt sợi thủy tinh

Phát hiện nứt lớp tách lớp trong kết cấu vật liệu composite sợi thủy tinh trên bể chứa, đường ống, vỏ tàu thuyền, cánh quạt điện gió và các ứng dụng tương tự.

Tổng quan

Do cấu trúc xếp nhiều lớp của sợi thủy tinh, vật liệu này có khả năng bị nứt tách lớp song song với bề mặt, do ứng suất tác dụng hoặc do lỗi trong quá trình sản xuất. Những vết nứt tiềm ẩn bên trong này có thể có tác động đáng kể đến tính toàn vẹn của cấu trúc và thường không thể phát hiện được bằng kỹ thuật chụp X quang hoặc các kỹ thuật NDT khác trừ khi sử dụng siêu âm.

Kiểm tra siêu âm cung cấp một phương pháp đơn giản để xác định vị trí bất liên tục bên trong vật liệu. Sóng âm tần số cao được truyền vào vật liệu bằng một đầu dò và sẽ phản xạ từ các vết nứt và khoảng trống giúp giải đoán được sự tồn tại của các bất liên tục. Sóng siêu âm sẽ truyền qua vật liệu cho đến khi chúng gặp một mặt phân cách, và nếu có một vết nứt trong vật liệu, nó sẽ tạo ra xung phản hồi ở những vị trí thường không có. Bằng cách quan sát các mẫu xung phản xạ thu được trên màn hình, người vận hành được đào tạo có thể nhanh chóng xác minh tính toàn vẹn của vật liệu.

Thiết bị sử dụng

Bất kỳ thiết bị phát hiện khuyết tật nào thuộc dòng EPOCH® đều có thể được sử dụng cho thử nghiệm này, bao gồm cả thiết bị EPOCH 650 và EPOCH 6LT . Loại đầu dò được sử dụng trong một thử nghiệm phụ thuộc vào hình dạng và độ dày của chi tiết cần kiểm tra. Đầu nêm trễ M2008 chuyên dụng (0,5 MHz, đường kính 1 inch), được thiết kế để đạt hiệu suất tối ưu trên vật liệu composite sợi thủy tinh dày và vật liệu tổng hợp, thường được khuyến nghị cho độ dày lớn hơn 12,5 mm. Đối với vật liệu sợi thủy tinh mỏng hơn, đầu dò tiếp xúc M1036 (2,25 MHz, đường kính 0,5 in.) thường được sử dụng.

Quy trình kiểm tra

Phát hiện khuyết tật bằng siêu âm là một quá trình so sánh trong đó dạng xung phản xạ tạo ra bởi một chi tiết tốt được so sánh với dạng xung phản xạ từ một mẫu thử. Vì sóng âm sẽ phản xạ từ vết nứt, những thay đổi trong tín hiệu phản hồi phản ảnh các thay đổi trong cấu trúc bên trong của một chi tiết. Trong thử nghiệm vật liệu sợi thủy tinh, người vận hành thường tìm kiếm sự hiện diện của xung phản xạ sử dụng cổng đo hay cửa sổ đặt trước. Trong khi bản chất không đồng nhất của sợi thủy tinh thường xuyên tạo ra phản xạ và nhiễu tán, các vết nứt có diện tích tương đương với kích thước chùm âm thường trả về các xung phản xạ mạnh và có thể nhận ra bởi người vận hành được đào tạo.

Ví dụ dưới đây cho thấy việc phát hiện một khuyết tật nứt tách lớp lớn trong thành vật liệu sợi thủy tinh dày 25mm (1 in.), Sử dụng thiết bị EPOCH® 650 và đầu dò tần số 500 KHz. Với vật liệu tốt, âm thanh truyền xuống bề mặt đáy và tạo ra phản xạ từ độ sâu 1in. Có thể quan sát được tín hiệu đỉnh ở phía bên phải của hình ảnh trong biểu diễn dạng sóng (bên trái). Nhưng khi có một vết nứt, âm thanh sẽ phản xạ từ vết nứt và tạo ra một đỉnh trong vùng trên màn hình được đánh dấu bằng cổng màu đỏ, nằm ở khoảng giữa của vật liệu. Sự hiện diện của một xung phản xạ mạnh trong khu vực đó cho thấy có tồn tại bất liên tục. Việc kiểm tra chỉ mất vài giây cho mỗi điểm kiểm tra.