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Jul 20, 2023

Teste ultrassônico de compósitos de fibra de vidro e fibra de carbono

À medida que o uso de compósitos de fibra de vidro e fibra de carbono na fabricação cresce, também cresce a necessidade de testes não destrutivos confiáveis, tanto no estágio inicial de fabricação quanto durante o serviço.

À medida que o uso de compósitos de fibra de vidro e fibra de carbono na fabricação cresce, também cresce a necessidade de testes não destrutivos confiáveis, tanto no estágio inicial de fabricação quanto durante o serviço. A fibra de vidro tradicional é comumente usada em tanques, tubos, cascos de barcos, pás de energia eólica, painéis estruturais e produtos similares. O plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) tornou-se cada vez mais importante na indústria aeroespacial, à medida que um número crescente de projetos de aeronaves militares e civis se baseiam no peso leve e nas propriedades de alta resistência de compósitos avançados. Devido à sua estrutura de disposição laminar, estes materiais estão potencialmente sujeitos a fissuras paralelas à superfície, seja por tensões aplicadas ou por fraquezas resultantes de anomalias de fabricação. Estas fissuras internas ocultas podem ter um impacto significativo na integridade estrutural e normalmente não são detectáveis ​​por radiografia ou técnicas de END que não sejam ultrassónicas. Felizmente, o teste ultrassônico fornece uma técnica pronta e bem estabelecida para localizar e documentar falhas internas.

A detecção ultrassônica de falhas e a medição de espessura são baseadas em um princípio simples da física das ondas. Uma onda sonora de alta frequência gerada por uma pequena sonda chamada transdutor e acoplada a um meio sólido como fibra de vidro ou compósitos viajará em linha reta perpendicular à superfície até encontrar um limite material, como uma parede distante, outro material interface ou uma laminação. Nesse ponto, a onda sonora será refletida de forma previsível. Os medidores de espessura medem o tempo de trânsito de ida e volta do pulso sonoro e, em seguida, usam a velocidade programada do som no material de teste para calcular a espessura. A detecção ultrassônica de falhas analisa ecos por meio de um processo comparativo no qual o padrão de eco gerado por uma peça boa é comparado com o padrão de eco de uma peça de teste. Como as ondas sonoras serão refletidas em vazios ou rachaduras, alterações no padrão do eco indicam alterações na estrutura interna de uma peça. Ao testar fibra de vidro e compósitos, o instrumento normalmente procura a presença de ecos dentro de uma porta ou janela marcada que representa o interior da peça de teste. Embora a natureza não homogênea da fibra de vidro e dos compósitos possa gerar reflexões de ruído disperso mesmo em materiais sólidos, rachaduras cuja área se aproxima do diâmetro do feixe sonoro normalmente retornam fortes indicações localizadas que serão reconhecidas por um operador treinado.

A frequência do teste e o tamanho da sonda são selecionados com base no material que está sendo inspecionado e nos parâmetros de defeito crítico. Em geral, frequências mais altas e diâmetros de feixe menores são necessários para a resolução de defeitos menores. Sondas de frequência mais baixa são usadas para penetrar mais profundamente nos materiais e compensar a dispersão e atenuação do som em materiais com menor densidade ou estruturas não homogêneas. A seleção da sonda e a configuração do instrumento devem sempre ser otimizadas para o trabalho em questão.

Peças e estruturas de fibra de vidro

A fibra de vidro é mais comumente testada com medidores de espessura ultrassônicos tradicionais e detectores de falhas usando transdutores de elemento único de baixa frequência, geralmente em frequências de 2,25 MHz e abaixo, normalmente tão baixas quanto 0,5 MHz quando as espessuras excedem aproximadamente 0,5 polegada ou 12,5 mm. Transdutores especializados de baixa frequência que utilizam técnicas de linhas de atraso de correspondência de impedância podem otimizar a penetração e a resolução próxima à superfície. Os medidores de espessura projetados para fornecer uma leitura direta da espessura total do material são simples de usar e exigem poucos ajustes do operador após a configuração inicial. Os detectores de falhas convencionais exibem um padrão de reflexões sonoras denominado A-scan, que muda conforme as condições do material mudam e que é interpretado por um operador treinado para identificar anomalias. As medições ultrassônicas de espessura são particularmente úteis com camadas de mantas/mechas de fibra de vidro, onde variações na espessura da camada tornam necessária a verificação periódica da espessura durante a fabricação, e a detecção de rachaduras é de particular importância na indústria de topografia marítima para verificar possíveis danos ocultos no casco em navios mais antigos. barcos.