I. Sichtprüfung
Die Sichtprüfung ist die primäre Prüfmethode für -Betriebsprüfungen. Die meisten Arten von Schäden brennen, verunreinigen, verbeulen, durchdringen, schleifen oder splittern die Oberfläche des Verbundwerkstoffs ab und machen so den Schaden sichtbar. Sobald ein Schaden festgestellt wird, muss der betroffene Bereich mit Taschenlampen, Lupen, Spiegeln und Rohrspiegeln genauer untersucht werden. Diese Werkzeuge werden verwendet, um Fehler zu vergrößern, die sonst möglicherweise nicht ohne weiteres sichtbar wären, und ermöglichen eine visuelle Inspektion von Bereichen, die nicht ohne weiteres erkennbar sind. Harzmangel, Harzüberschuss, Falten, Klebeschichtüberschreitungen, Verfärbungen (aufgrund von Überhitzung, Blitzeinschlägen usw.), Stoßschäden jeglicher Ursache, Fremdkörper, Blasen und Ablösung sind alles Unterschiede, die durch visuelle Inspektion erkannt werden können. Bei der visuellen Inspektion können interne Defekte in Verbundwerkstoffen wie Delamination (Delamination), Volumen- und Matrixrisse nicht erkannt werden. Um diese Art von Fehlern zu erkennen, sind ausgefeiltere NDI-Techniken erforderlich.
II. Schallprüfung (Metallklopfen)
Diese Technik wird manchmal auch als Audio-, Schall- oder Klopftechnik bezeichnet und nutzt Frequenzen im hörbaren Bereich (10 Hz bis 20 Hz). In den Händen von erfahrenem Personal ist der Klopftest eine erstaunlich genaue Methode und wahrscheinlich die am häufigsten verwendete Technik zur Erkennung von Delaminierung und/oder Ablösung. Die Methode wird erreicht, indem man mit einem massiven kreisförmigen oder leichten hammerähnlichen Gerät auf den Inspektionsbereich klopft und auf die Reaktion der Struktur auf den Hammer hört. Wie in Abbildung 24 dargestellt, deutet ein klarer, scharfer, klingender Ton auf eine gut-verbundene Struktur hin, während ein dumpfer oder dumpfer-ähnlicher Ton auf Bereiche mit Diskrepanzen hinweist.
Die Klopfgeschwindigkeit muss schnell genug sein, um eine ausreichende Anzahl von Tönen zu erzeugen, damit das Ohr etwaige Unterschiede in der Klangfarbe erkennen kann. Der Klopftest ist wirksam für dünne Laminate, die Verbindungslinien verstärken, Wabenzwischenschichten mit dünnen Platten und sogar in der Nähe der Oberfläche dicker Laminate wie Rotorblattstützen. Auch bei dieser Methode besteht die Möglichkeit, dass Variationen in den internen Elementen der Struktur zu Tonhöhenschwankungen führen können, die als Defekte interpretiert werden, obwohl sie tatsächlich konstruktionsbedingt auftreten. Diese Inspektion sollte an einem möglichst ruhigen Ort und von erfahrenem Personal durchgeführt werden, das mit der inneren Konfiguration des Teils vertraut ist. Bei Strukturen mit mehr als vier Schichten ist diese Methode unzuverlässig. Es wird häufig zum Markieren von Schäden an dünnen Wabenplatten verwendet. Wie in Abbildung 24 dargestellt.
Abbildung 24: Klopftest mit einem konischen Hammer
III. Automatischer Tap-Test
Dieser Test ist dem manuellen Klopftest insofern sehr ähnlich, als er ein Magnetventil anstelle eines Hammers verwendet. Der Magnet erzeugt mehrere Stöße in einem einzigen Bereich. An der Spitze des Impaktors befindet sich ein Wandler, der die Kraft- und Zeitsignale des Impaktors aufzeichnet. Die Höhe der Kraft hängt vom Impaktor, der Aufprallenergie und den mechanischen Eigenschaften der Struktur ab.
Die Aufpralldauer (Periode) ist unabhängig von der Größe der Aufprallkraft; Diese Dauer variiert jedoch mit der Steifigkeit der Struktur. Daher wird für die Kalibrierung ein Signal aus einem defekt-freien Bereich verwendet und jede Abweichung von diesem defekt-freien Signal weist auf das Vorhandensein eines Schadens hin.
IV. Ultraschallprüfung
Die Ultraschalluntersuchung hat sich als sehr nützliches Werkzeug zur Erkennung interner Delaminationen, Hohlräume oder Inkonsistenzen in Verbundbaugruppen erwiesen, die sonst mit visuellen oder perkussiven Methoden nicht erkannt werden könnten. Es gibt viele Ultraschalltechniken; Allerdings nutzt jede Technik Schallwellenenergie bei Frequenzen oberhalb des hörbaren Bereichs. Wie in FIG. 25 gezeigt, werden hochfrequente Schallwellen (typischerweise einige Megahertz) in eine Komponente eingeleitet und können sich direkt zur Oberfläche der Komponente ausbreiten, entweder entlang der Oberfläche der Komponente oder in einem vorgegebenen Winkel zur Oberfläche der Komponente. Möglicherweise müssen Sie verschiedene Strömungsrichtungen ausprobieren, um sich zu orientieren. Der eingeführte Ton wird dann überwacht, wenn eine signifikante Änderung seiner vorgesehenen Route durch das Teil vorgenommen wird. Ultraschallwellen ähneln in ihrer Natur Lichtwellen. Wenn eine Ultraschallwelle auf ein unterbrochenes Objekt trifft, wird die Welle oder Energie entweder absorbiert oder zur Oberfläche zurückreflektiert. Nachdem die unterbrochene oder gedämpfte Schallenergie aufgenommen wurde, wird sie von einem Wandler empfangen und in eine Anzeige auf einem Oszilloskop oder Diagrammschreiber umgewandelt. Diese Anzeige ermöglicht es dem Bediener, verschiedene Kennzahlen im Vergleich zu bekanntermaßen guten Bereichen auszuwerten. Zu Vergleichszwecken wurden Referenzstandards festgelegt, die zur Kalibrierung von Ultraschallgeräten verwendet werden.
Wartungstechniker müssen sich darüber im Klaren sein, dass die hier beschriebenen Konzepte in Umgebungen mit wiederkehrender Fertigung gut funktionieren, in einer Wartungsumgebung, in der eine große Anzahl unterschiedlicher Verbundkomponenten in Flugzeugen mit relativ komplexen Strukturen eingebaut sind, jedoch möglicherweise schwieriger umzusetzen sind. Die Referenznorm muss auch die Änderungen berücksichtigen, die auftreten, wenn Verbundbauteile über längere Zeiträume der Nutzungsumgebung ausgesetzt sind oder Gegenstand von Reparaturtätigkeiten oder reparaturähnlichen Manövern sind. Im Folgenden werden die vier gängigsten Ultraschalltechniken besprochen.
Abbildung 25: Ultraschallprüfmethoden
4.1 Transmissionssonographie
Bei der Transmissionsultraschalluntersuchung werden zwei Schallköpfe verwendet, einer auf jeder Seite des zu untersuchenden Bereichs. Das Ultraschallsignal wird von einem Wandler zum anderen übertragen. Anschließend wird mit einem Instrument der Verlust der Signalstärke gemessen. Das Instrument drückt den Verlust als Prozentsatz oder Dezibel der ursprünglichen Signalstärke aus. Der Signalverlust wird mit einem Referenzstandard verglichen. Bereiche, in denen der Verlust größer als der Referenzstandard ist, weisen auf fehlerhafte Bereiche hin.
4.2 Gepulste-Echo-Sonographie
Eine einseitige Ultraschalluntersuchung kann mit der Pulsecho-Technik durchgeführt werden. Bei dieser Methode fungiert eine einzelne Sucheinheit als Sende- und Empfangswandler, angeregt durch Hochspannungsimpulse. Jeder elektrische Impuls aktiviert das Wandlerelement. Dieses Element wandelt elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Ultraschall um. Die akustische Energie gelangt über eine Kontaktspitze aus Teflon (Teflon)® oder Methacrylat in den Testabschnitt. Im Prüfabschnitt wird eine Wellenform erzeugt und vom Wandlerelement aufgenommen. Jede Änderung der Amplitude des empfangenen Signals oder der Zeit, die das Echo benötigt, um zum Wandler zurückzukehren, weist auf das Vorhandensein eines Defekts hin. Mit der Pulsecho-Prüfung werden Delamination, Risse, Porosität, Wasser und Ablösung verklebter Teile erkannt. Das Impulsecho konnte keine Bindungsablösungen oder Defekte zwischen der Sandwichhaut und dem Wabenkern erkennen. Wie in Abbildung 26 dargestellt.
Abbildung 26: Pulsecho-Testgerät
4.3 Ultraschall-Bondtester
Nieder- und Hochfrequenz-Bondtester werden zur Ultraschallprüfung von Verbundstrukturen eingesetzt. Diese Bondtester verwenden Prüfsonden mit einem oder zwei Wandlern. Der Hochfrequenz-Bondtester dient zur Detektion von Delamination und Hohlräumen. Es erkennt keine Ablösung von der Oberfläche-zu-dem Zellkern oder Porosität. Es kann Fehler mit einem Durchmesser von nur 0,5 Zoll erkennen. Dieser Niederfrequenz-Bondtester verwendet zwei Sensoren, um Delaminierung, Hohlräume und Abblättern des Wabenkerns zu erkennen. Diese Prüfmethode erkennt nicht, welche Seite des Teils beschädigt ist, und kann keine Fehler erkennen, die kleiner als 1,0 Zoll sind. Wie in Abbildung 27 dargestellt.
Abbildung 27: Bonding-Tester
4.4 Phased-Array-Inspektion
Die Phased-Array-Prüfung ist eine der neuesten Ultraschallprüfmethoden zur Erkennung von Strukturfehlern in Verbundwerkstoffen. Es funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie Puls-echo, verwendet jedoch 64 Wandler gleichzeitig, was den Inspektionsprozess beschleunigt. Wie in Abbildung 28 dargestellt
Abbildung 28: Phased-Array-Testgerät
V. Radiologische Inspektionsmethoden
Die Radiographie, oft auch als Röntgenstrahlen bezeichnet, ist eine sehr nützliche NDI-Methode, da sie im Wesentlichen den Zugriff auf das Innere des Teils ermöglicht. Bei dieser Inspektionsmethode werden Röntgenstrahlen durch das zu prüfende Teil oder die zu prüfende Baugruppe geleitet und gleichzeitig die Absorption der Strahlen auf einem röntgenempfindlichen Film aufgezeichnet. Die Belichtung des Films nach der Entwicklung ermöglicht es dem Prüfer, die auf dem Film aufgezeichneten Änderungen der Belichtungsopazität zu analysieren und so eine Visualisierung der Beziehung der Details innerhalb der Komponente zu erstellen. Da die Methode Änderungen der Gesamtdichte über die gesamte Dicke aufzeichnet, ist sie nicht die bevorzugte Methode zur Erkennung von Defekten wie Delamination in einer Ebene senkrecht zur Strahlenrichtung. Es ist jedoch die effektivste Methode zur Erkennung von Defekten parallel zur Mittellinie des Röntgenstrahls. Interne Anomalien wie Delaminierung in Ecken, zerdrückte Kerne, gebrochene Kerne, Wasser in Kernzellen, Hohlräume in Schaumklebefugen und die relative Position interner Details können auf Röntgenfilmen leicht erkannt werden. Die meisten Verbundwerkstoffe sind für Röntgenstrahlen nahezu transparent, daher müssen energiearme Strahlen verwendet werden. Aus Sicherheitsgründen ist der Einsatz in der Nähe von Flugzeugen unpraktisch. Bediener sollten stets durch geeignete Bleiabschirmungen geschützt werden, da ein direkter Kontakt mit der Röntgenröhre oder Streustrahlung möglich ist. Es ist wichtig, einen Mindestsicherheitsabstand zu Röntgenquellen einzuhalten.
VI. Inspektion der thermischen Fusion
Die thermische Inspektion umfasst alle Methoden zur Messung der Temperaturänderung eines zu prüfenden Teils mit einem thermischen Sensorgerät. Das Grundprinzip der thermischen Inspektion besteht darin, die Oberflächentemperatur zu messen oder zu messen, während Wärme aus, in oder durch das Prüfobjekt fließt. Alle Wärmebildtechniken basieren auf dem Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit zwischen normalen, fehlerfreien Bereichen und fehlerhaften Bereichen. Typischerweise wird eine Wärmequelle verwendet, um die Temperatur des zu prüfenden Teils zu erhöhen, wenn Oberflächenerwärmungseffekte beobachtet werden. Da Bereiche ohne Defekte die Wärme effizienter leiten als Bereiche mit Defekten, gibt die absorbierte oder reflektierte Wärmemenge Aufschluss über die Qualität der Verbindung. Zu den Arten von Defekten, die sich auf die thermische Leistung auswirken, gehören Verklebungen, Risse, Schlagschäden, Plattenverdünnung und Wassereintritt in Verbundwerkstoffe und Wabenkerne. Die thermische Methode ist die effektivste Methode zur Erkennung von dünnem Sperrholz oder oberflächennahen Defekten.
VII. Neutronenradiographie
Die Neutronenradiographie ist eine zerstörungsfreie Bildgebungstechnik, die die inneren Eigenschaften einer Probe sichtbar macht. Der Neutronentransport durch das Medium hängt vom Neutronenquerschnitt der Kerne im Medium ab. Der unterschiedliche Zerfall von Neutronen durch das Medium kann gemessen, aufgezeichnet und anschließend visualisiert werden. Das resultierende Bild kann zur Analyse der internen Eigenschaften der Probe verwendet werden. Die Neutronenradiographie ist eine ergänzende Technik zur Röntgenradiographie. Beide Techniken visualisieren die Dämpfung durch das Medium. Der Hauptvorteil der Neutronenradiographie ist ihre Fähigkeit, leichte Elemente wie Wasserstoff aufzudecken, der in korrosiven Stoffen und Wasser enthalten ist.
VIII. Feuchtigkeitsdetektoren
Mit einem Hygrometer kann die Feuchtigkeit in einer Sandwich-Wabenstruktur festgestellt werden. Das Hygrometer misst den HF-Leistungsverlust, der durch die Anwesenheit von Wasser verursacht wird. Feuchtigkeitsmessgeräte werden häufig verwendet, um Feuchtigkeit im Kopfradom zu erkennen. Vergleich der NDI-Testgeräte, wie in Abb.. 29/30 dargestellt.
Abbildung 29: Feuchtigkeitstestausrüstung
Abbildung 30: Vergleich der NDI-Erkennungsgeräte