Increasing the accuracy of defectoscopy by the method of active thermography of products made of non-metallic heterogeneous materials and used in engineering

Abstract

Nowadays, non-metallic heterogeneous materials are widely used in mechanical engineering, which is primarily due to their unique properties, such as strength, light weight, corrosion resistance, and high vibration, sound, and heat insulation characteristics. At the same time, non-destructive control methods that would allow to obtain the most complete picture of the defective state of products made of such materials are of great importance. The main task of the work is the development of optimal algorithms for determining each defect of a product made of non-metallic heterogeneous material with the establishment of its exact location, including the depth of occurrence, as well as its geometric parameters. The method of thermal non-destructive testing is considered promising. Studies of the accuracy of determining the parameters of defects in non-metallic heterogeneous materials by the specified method have been carried out.

Нині неметалеві гетерогенні матеріали широко використовуються в машинобудуванні, що пов’язано, перш за все, з їх унікальними властивостями, такими як міцність, мала вага, корозійна стійкість, високі вібро-, звуко- і теплоізоляційні характеристики. При цьому неабиякого значення набувають методи неруйнівного контролю, що дозволяють отримати найбільш повну картину дефектного стану виробів із таких матеріалів. Основною задачею роботи є розробка оптимальних алгоритмів визначення кожного дефекту виробу з неметалевого гетерогенного матеріалу з встановленням точного його розташування, в тому числі, глибини залягання, а також його геометричних параметрів. На сьогоднішній день одним з найбільш перспективних для дефектоскопії виробів із зазначеного класу матеріалів вважається метод теплового неруйнівного контролю. Цей вид дефектоскопії базується на візуалізації теплового поля поверхні об’єкта дослідження за допомогою приладів інфрачервоної техніки та аналізу аномалій цього поля. В роботі досліджувалися вуглепластикові зразки товщиною 4 мм, в яких на різноманітній глибині були спеціально сформовані дефекти у вигляді розшарувань (повітряні зазори товщиною до 0,2 мм та площею більше 1,5 см²), які є одними з найбільш поширених видів дефектів для класу матеріалів, що розглядається. Вивчені особливості розподілення температури в дефектній зоні. Проведено аналіз текстури температурного поля в зоні дефекту типу розшарування та в бездефектній зоні. Проведено дослідження точності визначення параметрів дефектності неметалевих гетерогенних матеріалів зазначеним методом. В результаті проведених досліджень теплових процесів на поверхні контрольних вуглепластикових зразків вдалося виявити більшість дефектів (використовувана апаратура не дозволила виявити 15 % закладних дефектів). При цьому, завдяки використанню запропонованої методики виключення методичної похибки, що викликана відмінністю коефіцієнту випромінювальної здатності в досліджуваних точках поверхні, вдалося підвищити точність встановленні глибини залягання дефектів.