Ученые Томского политеха улучшили тепловой дефектоскоп для контроля авиационных композитных материалов

Это пятая модификация отечественного устройства, позволяющего проводить тепловой неразрушающий контроль монолитных композитных материалов, сотовых авиационных панелей и композитных сэндвич-панелей, используемых в авиастроении. С его помощью можно обнаруживать ударные повреждения, расслоения, инородные включения в полимерных композитах, а также воду в авиационных сотовых панелях и отслоения различного рода покрытий.

 

Усовершенствованный дефектоскоп позволяет в автоматизированном режиме получать результаты контроля с определением параметров выявленных дефектов. Прибор может быть использован как в ручном режиме, так и в составе роботизированной системы. При этом разработчики готовы адаптировать устройство под конкретные требования заказчика, что полностью перекрывает потребность использования аналогичных зарубежных устройств.

 

Исследования по разработке отдельных элементов дефектоскопа, а также программных алгоритмов, проводились при поддержке грантов Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований, программы «Приоритет 2030» Минобрнауки России.

 

Тепловой неразрушающий контроль – один из наиболее эффективных видов контроля композиционных материалов, принцип проведения которого хорошо подходит для технического обслуживания самолетов. В отличие от ультразвуковых и радиационных испытаний, тепловой метод позволяет обнаружить специфические дефекты композитов бесконтактным способом и с высокой производительностью.

 

«Томский политехнический университет уже более 40 лет ведет исследования в области разработки тепловых методов контроля и является крупнейшим центром теплового контроля в России. Изначально коллектив занимался разработкой программных алгоритмов и методик контроля. Накопленные теоретические и практические компетенции сегодня позволяют сосредоточиться на создании аппаратуры для испытаний. Сейчас, когда остро стоит вопрос импортозамещения, мы стараемся предложить отечественные решения и перекрыть потребности промышленности в вопросах неразрушающего контроля композиционных материалов и металлических изделий авиационной и космической техники. При разработке новой версии дефектоскопа мы не только учли успешные зарубежные практики, но и использовали наши лучшие технические решения по разработке дефектоскопов», — комментирует заведующей научно-производственной лабораторией теплового контроля Томского политеха, профессор Владимир Вавилов.

 

Усовершенствованный дефектоскоп оснащен планшетным компьютером, на котором установлена программа для сбора и обработки инфракрасных термограмм, а также активной системой подавления тепловых помех и усовершенствованным блоком нагрева. В устройстве использованы преимущественно отечественные комплектующие.

 

Метод активного теплового контроля заключается в импульсном нагреве поверхности объекта контроля до допустимых для композитов температур и регистрации динамического температурного поля. Скрытые дефекты обладают отличными от основного материала теплофизическими свойствами и проявляются в виде локальных тепловых аномалий поверхностной температуры, которые фиксируются в виде цветных термоизображений.

 

«Блок нагрева в устройстве оснащен галогенными лампами. После выключения они еще какое-то время остаются нагретыми, что негативно влияет на результаты контроля. Кроме того, тепловое излучение от оператора и других окружающих объектов также влияет на температурное поле поверхности исследуемого объекта. Убрать программным путем такие тепловые шумы сложно. Поэтому мы разработали активную систему подавления тепловых помех и закрыли зону контроля специальным кожухом. Ранее мы успешно опробовали этот подход на самоходном тепловом дефектоскопе, который разработали для контроля крупногабаритных плоских композитных панелей», — рассказывает старший научный сотрудник Центра промышленной томографии Томского политеха Арсений Чулков.

 

Еще одна особенность нового дефектоскопа – встроенный планшетный компьютер. Он позволяет оператору настраивать параметры контроля и следить за процедурой испытаний в режиме онлайн, проводить предварительную обработку данных на планшете, которые затем будут передаваться на рабочую станцию. Благодаря установленному программному обеспечению можно проводить обработку результатов контроля в автоматизированном режиме с определением параметров обнаруженных дефектов.

 

Устройство позволяет однократно контролировать зоны большого размера и может быть использовано для контроля горизонтальных и вертикальных поверхностей.

 

Фото: Томский политехнический университет