نشرة المواد المركبة المتقدمة (Ⅳ):-الاختبارات غير المتلفة للمواد المركبة

I. الفحص البصري

يعد الفحص البصري طريقة الفحص الأساسية -للفحص داخل الخدمة. ستؤدي معظم أنواع الضرر إلى حرق سطح المركب أو تلويثه أو انبعاجه أو اختراقه أو تآكله أو تقطيعه، مما يجعل الضرر مرئيًا. بمجرد اكتشاف الضرر، يجب فحص المنطقة المصابة عن كثب باستخدام المصابيح الكهربائية والمكبرات والمرايا والمرايا الأنبوبية. تُستخدم هذه الأدوات لتكبير العيوب التي قد لا تكون مرئية بسهولة وتسمح بالفحص البصري للمناطق التي لا تكون واضحة بسهولة. أوجه القصور في الراتنج، وتجاوزات الراتنج، والتجاعيد، وامتدادات الطبقات اللاصقة، وتغير اللون (بسبب ارتفاع درجة الحرارة، وضربات البرق، وما إلى ذلك)، والأضرار الناجمة عن الصدمات من أي سبب، والأجسام الغريبة، والبثور، والتفكيك كلها اختلافات يمكن اكتشافها عن طريق الفحص البصري. لا يمكن للفحص البصري اكتشاف العيوب الداخلية في المواد المركبة مثل التصفيح (delaminating)، والتكسير السائب والمصفوفي. هناك حاجة إلى تقنيات NDI أكثر تطوراً للكشف عن هذه الأنواع من العيوب.

ثانيا. اختبار الصوت (التنصت على المعادن)

يشار إليها أحيانًا باسم الصوت أو الصوت أو النقر، وتستخدم هذه التقنية ترددات ضمن النطاق المسموع (10 هرتز إلى 20 هرتز). في أيدي الموظفين ذوي الخبرة، يعد اختبار الحنفية طريقة دقيقة بشكل مثير للدهشة وربما يكون الأسلوب الأكثر شيوعًا المستخدم للكشف عن التصفيح و/أو فك الارتباط. يتم إنجاز هذه الطريقة عن طريق النقر على منطقة الفحص باستخدام جهاز يشبه المطرقة الدائرية أو خفيفة الوزن - والاستماع إلى استجابة الهيكل للمطرقة. كما هو موضح في الشكل 24، يشير الصوت الرنان الواضح والحاد إلى بنية مترابطة بشكل جيد-، في حين يشير الصوت الباهت أو الرنان- إلى مناطق التناقض.

يجب أن يكون معدل النقر سريعًا بما يكفي لإنتاج عدد كافٍ من الأصوات حتى تتمكن الأذن من تمييز أي اختلافات في جرس الصوت. يعد اختبار النقر فعالًا بالنسبة للشرائح الرقيقة التي تعمل على تقوية خطوط الارتباط، والطبقات البينية على شكل قرص العسل ذات الألواح الرقيقة، وحتى بالقرب من سطح الشرائح السميكة مثل دعامات الشفرة الدوارة. مرة أخرى، من المتأصل في هذه الطريقة احتمال أن تؤدي الاختلافات في العناصر الداخلية للهيكل إلى اختلافات في درجة الصوت يتم تفسيرها على أنها عيوب، في حين أنها تظهر في الواقع حسب التصميم. يجب إجراء هذا الفحص في مكان هادئ قدر الإمكان وبواسطة موظفين ذوي خبرة وعلى دراية بالتكوين الداخلي للجزء. لا يمكن الاعتماد على هذه الطريقة بالنسبة للهياكل التي تحتوي على أكثر من أربع طبقات. غالبًا ما يتم استخدامه لتحديد الضرر على الألواح الرقيقة على شكل قرص العسل. كما هو مبين في الشكل 24.

الشكل 24: اختبار النقر بمطرقة مخروطية

ثالثا. اختبار الصنبور التلقائي

يشبه هذا الاختبار إلى حد كبير اختبار النقر اليدوي من حيث أنه يستخدم ملفًا لولبيًا بدلاً من المطرقة. ينتج الملف اللولبي تأثيرات متعددة في منطقة واحدة. يحتوي طرف جهاز التصادم على محول طاقة يسجل إشارات القوة والوقت الصادرة من جهاز التصادم. يعتمد مقدار القوة على المصادم وطاقة الصدم والخواص الميكانيكية للهيكل.

مدة (فترة) التأثير غير حساسة لحجم قوة التأثير؛ ومع ذلك، هذه المدة تختلف مع صلابة الهيكل. ولذلك، يتم استخدام إشارة من منطقة خالية من العيب- للمعايرة، وأي انحراف عن هذه الإشارة الحرة-من العيوب يشير إلى وجود ضرر.

رابعا. التفتيش بالموجات فوق الصوتية

لقد أثبت التصوير بالموجات فوق الصوتية أنه أداة مفيدة جدًا للكشف عن التصفيح الداخلي أو الفراغات أو عدم الاتساق في التجميعات المركبة التي لا يمكن التعرف عليها بالطرق البصرية أو الطرقية. هناك العديد من تقنيات الموجات فوق الصوتية. ومع ذلك، تستخدم كل تقنية طاقة الموجات الصوتية بترددات أعلى من النطاق المسموع. كما هو موضح في الشكل. 25، يتم إدخال موجات صوتية عالية التردد (عادةً بضعة ميغاهرتز) إلى مكون ويمكن أن تنتشر بشكل اتجاهي إلى سطح المكون، إما على طول سطح المكون، أو بزاوية محددة مسبقًا على سطح المكون. قد تحتاج إلى تجربة تدفقات اتجاهية مختلفة لتوجيه نفسك. سيتم بعد ذلك مراقبة الصوت المقدم عند إجراء أي تغيير كبير في المسار المحدد له عبر الجزء. الموجات فوق الصوتية تشبه في طبيعتها موجات الضوء. عندما تضرب موجة فوق صوتية جسمًا متقطعًا، يتم امتصاص الموجة أو الطاقة أو تنعكس مرة أخرى إلى السطح. بعد التقاط الطاقة الصوتية المتقطعة أو المخففة، يتم استقبالها بواسطة محول الطاقة وتحويلها إلى شاشة عرض على راسم الذبذبات أو مسجل المخطط. تتيح شاشة العرض هذه للمشغل تقييم المقاييس المختلفة مقارنة بالمناطق الجيدة المعروفة. ولأغراض المقارنة، تم وضع معايير مرجعية وتستخدم لمعايرة أجهزة الموجات فوق الصوتية.

يجب أن يدرك فنيو الصيانة أن المفاهيم الموضحة هنا تعمل بشكل جيد في بيئات التصنيع المتكررة، ولكن قد يكون تحقيقها أكثر صعوبة في بيئة الصيانة حيث يتم تركيب عدد كبير من المكونات المركبة المختلفة في الطائرات ذات الهياكل المعقدة نسبيًا. يجب أن يأخذ المعيار المرجعي أيضًا في الاعتبار التغييرات التي تحدث عندما تتعرض المكونات المركبة لبيئة الاستخدام لفترات طويلة من الوقت أو تكون موضوعًا لأنشطة الإصلاح أو مناورات الإصلاح-مثل. ستتم مناقشة تقنيات الموجات فوق الصوتية الأربعة الأكثر شيوعًا بعد ذلك.

الشكل 25: طرق التفتيش بالموجات فوق الصوتية

4.1 انتقال الموجات فوق الصوتية

عن طريق التصوير بالموجات فوق الصوتية، يتم استخدام محولين للطاقة، واحد على كل جانب من المنطقة المراد فحصها. يتم إرسال إشارة الموجات فوق الصوتية من محول إلى آخر. ثم يتم استخدام أداة لقياس فقدان قوة الإشارة. يعبر الجهاز عن الخسارة كنسبة مئوية أو ديسيبل من قوة الإشارة الأصلية. تتم مقارنة فقدان الإشارة بمعيار مرجعي. تشير المناطق التي تكون فيها الخسارة أكبر من المعيار المرجعي إلى مناطق معيبة.

4.2 تخطيط الصدى النبضي -

يمكن إجراء التصوير بالموجات فوق الصوتية-من جانب واحد باستخدام تقنية صدى النبض-. في هذه الطريقة، تعمل وحدة بحث واحدة كمحول إرسال واستقبال، يتم تحفيزها بواسطة نبضات الجهد العالي-. تقوم كل نبضة كهربائية بتنشيط عنصر محول الطاقة. يقوم هذا العنصر بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية على شكل موجات فوق صوتية. تدخل الطاقة الصوتية إلى قسم الاختبار من خلال طرف اتصال Teflon (Teflon)® أو ميتاكريليت. يتم إنشاء شكل موجة في قسم الاختبار ويتم التقاطه بواسطة عنصر محول الطاقة. يشير أي تغيير في سعة الإشارة المستقبلة، أو الوقت الذي يستغرقه الصدى للعودة إلى محول الطاقة، إلى وجود خلل. يستخدم اختبار صدى النبض للكشف عن التصفيح والشقوق والمسامية والمياه وتفكيك الأجزاء المرتبطة. لم يكشف صدى النبض عن فك الارتباط أو العيوب بين جلد الساندويتش ونواة قرص العسل. كما هو مبين في الشكل 26.

الشكل 26: جهاز اختبار صدى النبض-.

4.3 اختبار السندات بالموجات فوق الصوتية

يتم استخدام أجهزة اختبار الروابط ذات التردد المنخفض والعالي للفحص بالموجات فوق الصوتية للهياكل المركبة. تستخدم أجهزة اختبار الروابط هذه مجسات فحص تحتوي على محول واحد أو اثنين من محولات الطاقة. يتم استخدام جهاز اختبار الروابط عالي التردد للكشف عن التصفيح والفراغات. ولا يكتشف السطح-إلى-فك الترابط الخلوي أو المسامية. يمكنه اكتشاف العيوب التي يصل قطرها إلى 0.5 بوصة. يستخدم جهاز اختبار الروابط منخفض التردد جهازي استشعار للكشف عن التصفيح والفراغات وتقشير قلب قرص العسل. لا تكتشف طريقة الفحص هذه أي جانب من الجزء تالف ولا يمكنها اكتشاف العيوب التي يقل حجمها عن 1.0 بوصة. كما هو مبين في الشكل 27.

الشكل 27: اختبار الترابط

4.4 فحص المصفوفة على مراحل

يعد فحص المصفوفة المرحلية أحد أحدث طرق الفحص بالموجات فوق الصوتية للكشف عن العيوب الهيكلية في المواد المركبة. وهو يعمل بنفس مبدأ صدى النبض-، ولكنه يستخدم 64 محول طاقة في وقت واحد، مما يؤدي إلى تسريع عملية الفحص. كما هو مبين في الشكل 28

الشكل 28: معدات اختبار المصفوفة المرحلية

خامساً: طرق الفحص الشعاعي

يعد التصوير الشعاعي، والذي يُشار إليه غالبًا باسم -الأشعة السينية، طريقة NDI مفيدة جدًا لأنه يسمح بشكل أساسي بالوصول إلى منظر الجزء الداخلي من الجزء. تشتمل طريقة الفحص هذه على تمرير أشعة سينية - عبر الجزء أو التجميع الذي يتم اختباره أثناء تسجيل امتصاص الأشعة على فيلم حساس للأشعة السينية -. يسمح تعريض الفيلم، عند تطويره، للمفتش بتحليل التغييرات في عتامة التعريض المسجلة على الفيلم، مما يؤدي في الواقع إلى إنشاء تصور لعلاقة التفاصيل داخل المكون. ونظرًا لأن الطريقة تسجل التغيرات في الكثافة الكلية من خلال سمكها، فهي ليست الطريقة المفضلة لاكتشاف العيوب مثل التصفيح في مستوى متعامد مع اتجاه الأشعة. ومع ذلك، فهي الطريقة الأكثر فعالية لاكتشاف العيوب الموازية للخط المركزي لحزمة الأشعة السينية -. يمكن رؤية التشوهات الداخلية مثل التصفيح في الزوايا، والنوى المكسرة، والنوى المكسورة، والمياه في الخلايا الأساسية، والفراغات في المفاصل اللاصقة الرغوية، والموضع النسبي للتفاصيل الداخلية بسهولة من خلال فيلم الأشعة السينية -. تكون معظم المركبات شفافة تقريبًا بالنسبة إلى-الأشعة السينية، لذا يجب استخدام أشعة منخفضة الطاقة-. لأسباب تتعلق بالسلامة، من غير العملي استخدامها حول الطائرات. يجب دائمًا حماية المشغلين باستخدام دروع الرصاص المناسبة، حيث من الممكن الاتصال المباشر إما بأنبوب الأشعة السينية- أو الإشعاع المتناثر. يعد الحفاظ على الحد الأدنى من المسافة الآمنة من مصادر الأشعة السينية-أمرًا ضروريًا.

سادسا. فحص الانصهار الحراري

يشمل الفحص الحراري جميع طرق قياس التغير في درجة حرارة الجزء الخاضع للاختبار بجهاز التحسس الحراري. يتكون المبدأ الأساسي للفحص الحراري من قياس أو قياس درجة حرارة السطح أثناء تدفق الحرارة خارج جسم الاختبار أو داخله أو من خلاله. تعتمد جميع تقنيات التصوير الحراري على الفرق في التوصيل الحراري بين المناطق الطبيعية الخالية من العيوب- والمناطق المعيبة. عادة، يتم استخدام مصدر الحرارة لرفع درجة حرارة الجزء قيد الاختبار عند ملاحظة تأثيرات تسخين السطح. ونظرًا لأن المناطق التي لا تحتوي على عيوب توصل الحرارة بشكل أكثر كفاءة من المناطق التي بها عيوب، فإن كمية الحرارة الممتصة أو المنعكسة تشير إلى جودة الرابطة. تشمل أنواع العيوب التي تؤثر على الأداء الحراري الترابط، والتشقق، والأضرار الناجمة عن الصدمات، وترقق الألواح، ودخول الماء إلى المواد المركبة وقلب قرص العسل. الطريقة الحرارية هي الطريقة الأكثر فعالية للكشف عن الخشب الرقائقي الرقيق أو العيوب القريبة من السطح.

سابعا. التصوير الشعاعي النيوتروني

التصوير الشعاعي النيوتروني عبارة عن تقنية تصوير غير مدمرة تعمل على إظهار الخصائص الداخلية للعينة. يعتمد نقل النيوترونات عبر الوسط على المقطع العرضي للنيوترونات في النوى الموجودة في الوسط. يمكن قياس التحلل التفاضلي للنيوترونات عبر الوسط وتخطيطه ومن ثم تصوره. ويمكن استخدام الصورة الناتجة لتحليل الخصائص الداخلية للعينة. يعد التصوير الشعاعي النيوتروني تقنية مكملة للتصوير الشعاعي للأشعة السينية-. تصور كلتا التقنيتين التوهين من خلال الوسط. الميزة الرئيسية للتصوير الشعاعي النيوتروني هي قدرته على الكشف عن العناصر الخفيفة مثل الهيدروجين الموجود في المواد المسببة للتآكل والماء.

ثامنا. أجهزة كشف الرطوبة

يمكن استخدام مقياس الرطوبة للكشف عن الرطوبة في هيكل قرص العسل الساندويتش. يقيس مقياس الرطوبة فقدان طاقة التردد اللاسلكي الناتج عن وجود الماء. تستخدم أجهزة قياس الرطوبة عادة للكشف عن الرطوبة في رادوم الرأس. مقارنة معدات اختبار NDI، كما هو موضح في الشكل . 29/30.

الشكل 29: معدات اختبار الرطوبة

الشكل 30: مقارنة معدات الكشف عن المعهد الوطني الديمقراطي