Próbki

W ramach projektu wykonano próbki przeznaczone do badań w branży lotniczej i transporcie, odzwierciedlające rzeczywiste warunki eksploatacyjne tych sektorów. Utworzono zarówno próbki wzorcowe, służące jako odniesienie w analizach, jak i próbki testowe, w których celowo wprowadzono sztuczne defekty (o różnych kształtach i rozmiarach).

Defekty obejmowały:

-wtrącenia metaliczne,
-obecność wilgoci,
-uszkodzenia mechaniczne,
-uszkodzenia powłoki zewnętrznej i wewnętrznej.

Tak przygotowane próbki pozwoliły na realistyczną ocenę skuteczności metod termograficznych w wykrywaniu nieciągłości materiałowych i uszkodzeń, które mogą występować w elementach konstrukcyjnych stosowanych w lotnictwie i transporcie.

Do celów badawczych oraz opracowania metody wzorcowania z wykorzystaniem aktywnej termowizji w podczerwieni przygotowano zestaw próbek wzorcowych – płytek o wymiarach 300x300 mm i grubości od 3 mm do 15 mm, wykonanych z różnych materiałów litych. Przykłady wyszczególniono w tablicy 1 oraz na rysunku 1:

Tabela 1. Wzorcowe materiały odniesienia

Rys. 1. Płytki z materiałów wzorcowych: PMMA, GFRP, CFRP, stal, aluminium

W każdym materiale wzorcowym wykonano po 25 nieprzelotowych otworów i 10 rowków. Uzyskano w ten sposób typoszereg defektów o dwóch kształtach zwiększając średnicę dla tej samej głębokości defektu i odpowiednio zwiększając głębokość defektu dla tej samej średnicy otworu.
Podobną zasadę zastosowano wobec rowków – 10 kombinacji. Wykonane próbki zostały zwymiarowane w Laboratorium Głównego Urzędu Miar, a topologia płytek jest chroniona prawnie w Polsce jako wzór przemysłowy.

Oprócz materiałów litych, przygotowano próbki kompozytowe, o strukturze wielowarstwowej, przykłady materiałów przedstawiono w tablicy 2 oraz na rysunku 2.

Tablica 2. Kompozytowe materiały badawcze

Rys. 2. Próbki testowe wykonane z materiałów kompozytowych (od lewej wg kolejności z tab. 2.)

Każda z próbek została dokładnie zwymiarowana oraz scharakteryzowana pod kątem parametrów zastosowanych materiałów, w celu zapewnienia możliwości odtworzenia.

Na próbkach testowych wykonano różnego rodzaju sztuczne defekty. Na rys. 3 przedstawiono przykładową próbkę GFRP&ALU z defektami.

Rys.3. Próbka testowa PTEST_GRFP_ALU z defektami sztucznymi

Lokalizacja, kształt i charakter sztucznych defektów

Przygotowano płytkę testową o wymiarach 30 x 30 cm. Warstwy zewnętrzne  wykonane są z włókna szklanego. Warstwa wewnętrza tworząca strukturę plastra miodu wykonana jest z aluminium.

W płytce widoczne są defekty powstałe poprzez usunięcie wierzchniej warstwy laminatu:

(1) – otwór w kształcie prostokąta o wymiarach 3 x 90 mm,

(2) – otwór w kształcie prostokąta o wymiarach 20 x 90 mm. 

Widoczna w otworze (2) struktura aluminium, posiada charakterystyczne ścięcie materiału od górnej warstwy płyty laminatu do warstwy dolnej.

Ponadto w próbce testowej umieszczono dodatkowe defekty:

(3) – pręt stalowy o średnicy ø 4 mm,

(4) – otwór nieprzelotowy w warstwie aluminium o średnicy ø 8 mm,

(5) powstał poprzez uderzenie tuleją stalową o średnicy ø40 mm,

(6) i (7) - defekty tworzące nieregularne kształty,  powstały poprzez uderzenie ostrym narzędziem.