Anasayfa
Uygulamaya Genel Bakış
Dağıtılmış mikroporozite, kompozit üretimi için önemli bir konudur. Malzemeyi zayıflatabilir ve mekanik performansta düşüşe neden olabilir. Dahası, genel gözeneklilik içeriği mekanik performansta önemli bir düşüşe neden olan bir eşiğin altında kalsa bile, varlığı diğer yüzey altı özelliklerin ve disbondlar ve delaminasyonlar gibi daha kritik kusurların tespitini maskeleyebilir.
Bu tespit edilebilirliğin gözeneklilikle değişimini göstermek için, farklı gözeneklilik seviyelerine sahip CFRP panelleri, dolphicam2 ile incelenmek düz taban delikleriyle üretilmiştir. Bu düz alt delikler, bir ayrılma veya delaminasyondan kaynaklanan tepkiyi taklit eder.
CFRP paneller, ağırlıkça %42 epoksi reçine içeren T700S düz dokuma karbon fiber prepregden yapılmıştır. Kürlemenin üç farklı vakum seviyesinde (%50, %75 ve %100) gerçekleştirildiği üç panel yapılmıştır. %100 vakum nominal kürlenme döngüsünü temsil ederken, %75 ve %50 vakumlar kasıtlı olarak daha yüksek seviyelerde gözeneklilik sağlamak için kullanılmıştır. Her panel aynı özelliklere göre yapılmıştır ve Şekil 1'de gösterilen panele benzemektedir.
Şekil 1. Panellerin görünüşünü gösteren fotoğraflar. Örnek olarak %100 vakumda kürlenen panel gösterilmektedir. (a) panelin "muayene yüzünü" ve (b) panelin "arka yüzünü" gösterir.
Her panelde, şekil 1'de “arka yüzden” görülebilen beş düz alt delik (FBH) bulunmaktadır. FBH'nin boyutları şekil 2'de gösterilmektedir. Bu çalışmada delikler nominal çapları ve derinlikleri kullanılarak en yakın milimetreye göre etiketlenecektir.
Şekil 2. Panelin teknik çizimi. Boyutlar milimetre cinsinden verilmiştir.
Porozite ile kusurların tespit edilebilirliğindeki değişkenlikle birlikte, daha yüksek poroziteye sahip panellerin belirlenmesi de önemlidir. Bu doğrultuda, bu çalışma hem gözeneklilik ile kusurların tespit edilebilirliğindeki değişimi hem de daha gözenekli numunelerin nasıl ayırt edileceğini kapsayacaktır.
Karşılaşılabilecek Zorluklar
Panellerin gözeneklilik içeriği daha düşük bir vakumda kürlendiğinde daha yüksektir. Bu, malzemeyi daha zayıflatıcı hale getirir ve sonuç olarak malzemeye nüfuz etmek için daha düşük frekanslı bir dönüştürücüye ihtiyaç duyulur. Malzemeye nüfuz etme ihtiyacı ile kusurları doğru bir şekilde görüntülemek için gereken çözünürlüğü korumak arasında bir denge olarak 2,5 MHz'lik bir dönüştürücü seçilmiştir.
Uygulama Çözümü
Paneller TRM 2.5MHz dönüştürücü modüllü bir dolphicam2+ kullanılarak incelenmiştir. Bu TRM, 2,5 MHz'lik bir merkezi frekansa ve bir Aqualene gecikme hattına sahiptir. Daha yüksek gözeneklilik seviyelerine sahip malzemeler de dahil olmak üzere düşük dereceli kompozit malzeme denetimi için uygundur.
Her bir panel için denetim yüzeyi üzerinde 5×5 karolardan oluşan dikişli bir harita elde edilmiştir. Dikişli haritalar, dolphicam2'nin canlı C taramaları tarafından sağlanan benzersiz bir özelliktir. Transdüserin serbestçe konumlandırılması ve her konumdan alınan verilerin bir araya getirilmesiyle oluşturulurlar.
Bağlayıcı olarak standart bir ultrasonik jel kullanılmıştır.
Şekil 3. Dolphicam2 ve TRM 2.5MHz dönüştürücü modülü kullanılarak panel üzerindeki kurulumun fotoğrafı.
Belirtildiği gibi, bu çalışma hem gözeneklilikle birlikte kusurların tespit edilebilirliğindeki değişimi hem de daha gözenekli numunelerin nasıl ayırt edileceğini kapsayacaktır. Dolphicam2'nin sinyal-referans aracı, porozite ile kusurların tespit edilebilirliğindeki değişimi göstermek için istenen sinyal ve arka plan seviyesi arasındaki farkı ölçmek için kullanılacaktır. Arka duvar genliğinin gözeneklilikle birlikte azalması beklenmektedir, bu da farklı gözenekliliğe sahip panelleri ayırt etmek için nicel bir araç olarak kullanılabilir. Bunun nedeni, gözeneklerin malzeme boyunca ilerlerken ultrasonu dağıtması ve böylece malzemenin karşı yüzeyinden yankı olarak alınan ses enerjisi miktarının azalmasıdır.
Bu hesaplamalarda sinyal-referans ve arka duvar genliği için kullanılan değerler, daha geniş bir bölgedeki ölçümlerin ortalamasından alınır. Geniş bir alandaki verilerin kullanılması daha temsili bir ölçüm ve sonuç olarak daha fazla güven sağlar. Bu, özellikle nokta ölçümlerinin küçük alanlarda önemli ölçüde değişebileceği kompozitler gibi anizotropik malzemeler için avantajlıdır. Platformumuz, 128×128 eleman açıklığı üzerinden yerleşik ve hatta canlı veriler üzerinde istatistik yapabildiği için bunu kolaylaştırır, bu da hızlı hasar değerlendirmesi sağlar.
Ayrıca, daha yüksek gözenekliliğe sahip alanları görselleştirmek için verilerin görüntülenmesinin ve eşiklenmesinin nasıl kullanılabileceğini göstereceğiz; burada kapsanan alan, numunenin gözenekliliğinin bir başka nicel göstergesi olabilir.
Bulgular
Sinyal-referans aracı, şekil 4'te gösterildiği gibi ilgili reflektörü içerecek şekilde geçitlendirilmiş verilerle manuel olarak dikilmiş veri setinde kullanılmıştır. Referans değerinin hesaplandığı alan tutarlı tutulmuş, 3600 mm2'nin biraz üzerinde bir alanı ve yaklaşık 58.000 A taramasını kapsamıştır. Elde edilen sinyal-referans değerleri şekil 5'te gösterilmektedir.
Şekil 4. Her reflektör için sinyal-referans hesaplama işlemi.
Şekil 5. Reflektörlerin sinyal-referansı. Reflektörler, muayene yüzeyinden en yakın milimetreye kadar nominal çapları ve derinlikleri kullanılarak etiketlenir.
Şekil 5'te, sinyal-referansın daha düşük vakum seviyelerinde azaldığı görülebilir; %100 vakumlu panel için ortalama sinyal-referans 17,2 dB iken, %75 ve %50 vakumlu paneller için sırasıyla 14,4 dB ve 11,4 dB'dir. Daha düşük vakum seviyeleri daha yüksek porozitelere karşılık gelmektedir; burada sinyal-referans değerindeki azalma porozitenin ultrasonu dağıtmasının bir sonucudur, bu da daha yüksek gürültü seviyelerine ve kusurların kendisinden daha az sinyale neden olur. Bu durum, kusurların tespit edilmesini sağlamak için gözeneklilik içeriğinin düşük olmasını sağlama ihtiyacını vurgular.
Daha yüksek gözenekliliğe sahip panelleri belirlemenin farklı yolları vardır. Tartışıldığı gibi, bir yöntem arka duvar genliğindeki azalmadır, çünkü daha yüksek gözenekliliğe sahip panellerin ultrasona karşı daha zayıf olması beklenir. Genlik, şekil 4'teki referans bölge ile aynı alan üzerinden, ancak sadece arka duvar kapatılarak alınır. Sonuçlar şekil 6'da gösterilmektedir.
Şekil 6. Farklı vakum seviyelerinde kürlenen panellerin arka duvar genliği.
Şekil 6'da, arka duvar genliği vakum azaldıkça ve dolayısıyla gözeneklilik arttıkça azalmaktadır. Bu, arka duvar genliğinin artan gözeneklilik seviyesi ile azaldığını doğrulamaktadır. Değişim önemlidir ve böylece farklı gözeneklilikteki paneller net bir şekilde ayırt edilebilir.
Daha yüksek gözenekliliğe sahip alanları görselleştirmek için C-tarama görüntüleri de genlik eşiğine tabi tutulabilir. Şekil 7, dolphicam2 yazılımındaki Kusur Tespiti aracını kullanarak %20 genlik eşiği için sonucu göstermektedir. Bu yaklaşım, aşırı gözeneklilik seviyesine karşılık gelen genlik yüzdesi bilindiğinde, kompozitlerin hızlı bir şekilde başarılı/başarısız taraması için kullanılabilir.
Şekil 7. (a) %50, (b) %75 ve (c) %100 vakumda kürlenen panellerde elle dikilen veriler için genlik görünümü.
Gözenekliliklerini artırmak için daha düşük bir vakumda kürlenen paneller, kırmızı ile vurgulanan daha geniş bir alana sahiptir ve bu da daha büyük düşük genlikli alanlara karşılık gelir. Bu, şekil 8'de çizilen kesirli alan ile de ölçülebilir. Bu, alan fraksiyonuna göre izin verilen maksimum gözenekliliği şart koşan prosedürler için kullanışlıdır.
Şekil 8. Farklı vakum seviyelerinde kürlenen paneller için eşikli bölgenin kapladığı alan.
Bununla birlikte, daha gözenekli numunelerde kusurların tespit edilmesi gereken senaryolar olabilir. Neyse ki, reflektörleri tespit etme kabiliyeti bazı sinyal-referans değerlerinin gösterebileceğinden daha iyidir. Şekil 9, en gözenekli ve dolayısıyla incelenmesi en zor paneli temsil eden %50 vakumlu panel üzerindeki manuel dikişi göstermektedir. Şekil 9'da, kalınlık (ToF) görünümü alt şekil (a)'da arka duvar dahil edilerek gösterilmiştir ve ToF görünümü alt şekil (b)'de düz alt delikleri vurgulamaya yardımcı olmak için uygulanan bir eşik ve dahili geçit ile gösterilmiştir.
Şekil 9. %50 vakum panelinde alınan manuel dikişin kalınlık görünümü. (a) arka duvar dahil verileri gösterir ve (b) dahili geçit ve genlik eşiği %12,5'e ayarlanmış verileri gösterir.
Bu kalınlık (ToF) görünümünde kusurların beşi de açıkça görülebilmektedir. Böylece, C taramaları sorunu, insanların çok uygun olduğu bir örüntü tanıma sorununa indirgemektedir. Bu, gerektiğinde daha gözenekli numunelerdeki kusurları tespit etme imkanı olduğu anlamına gelir. Bu, dolphicam2'nin canlı C-taramalarını, aynı görevi yalnızca A-tarama ekranı kullanarak yapmaya kıyasla çok faydalı kılmaktadır.
Uygulama Sonucu
Canlı C taramaları ve yerleşik istatistiksel analizi ile dolphicam2 hem ayrıntılı görüntüler hem de sayısal veriler üretir. Dolphicam2, taramaların manuel olarak birleştirilmesini sağlayan 128×128 eleman açıklığından canlı C taramaları üretebilmesi açısından benzersizdir. Bu, verilerin hızlı bir şekilde haritalanmasını sağlar.
Dolphicam2 ayrıca yerleşik istatistik yapma işlevine de sahiptir. Bu sayede, kusur sinyal gücü ölçülebilmiş ve reflektör derinliğindeki sinyal-referans değerinin gözeneklilikle birlikte büyük ölçüde azaldığı görülmüştür. %100 vakumlu panel için ortalama sinyal-referans 17,2 dB iken, %75 ve %50 vakumlu paneller için sırasıyla 14,4 dB ve 11,4 dB'dir; dolayısıyla daha düşük bir vakum daha yüksek bir gözenekliliğe karşılık gelmektedir. Bu durum, gözeneklilik içeriğinin düşük olmasını sağlama ihtiyacını vurgulamakta ve gözenekliliğin diğer yüzey altı özelliklerini ve disbondlar ve delaminasyonlar gibi daha kritik kusurları maskeleme kabiliyetindeki “tehlikelerini” vurgulamaktadır. Daha gözenekli numunelerde kusurların tespit edilmesi ve karakterize edilmesi gerekiyorsa, dolphicam2 kolaylıkla C taramaları oluşturabilir ve geleneksel A taraması görüntülerine kıyasla yorumlamayı kolaylaştırır.
Gözeneklilik seviyesini ölçmek için ortalama arka duvar genliği izlenebilir veya Kusur Tespit aracı verilere uygulanarak çeşitli farklı kriterlere göre hızlı Geçti/Kaldı kalite kontrolü sağlanabilir.
