Uygulamaya Genel Bakış
Geleneksel alüminyum alaşımlarından daha üstün mekanik özelliklere sahip hafif havacılık malzemelerine duyulan ihtiyaç, Cam Laminat Alüminyum Takviyeli Epoksi (GLARE) gibi Fiber Metal Laminatlara (FML) ilgi duyulmasına yol açmıştır.
GLARE'nin malzeme özellikleri alüminyum metal levhalara benzer, ancak darbe hasarına karşı daha iyi bir toleransa sahiptir ve daha hafiftir. GLARE, aralarında Cam Elyaf Takviyeli Polimer (GFRP) pre-preg katmanları bulunan alüminyum katmanlardan yapılır. GFRP katmanları, alüminyum katmandaki herhangi bir çatlağın bileşenin kalınlığı boyunca yayılmasını önlemeye yardımcı olur. GLARE kullanımıyla ilişkili önemli ölçüde daha yüksek malzeme maliyetleri olsa da, arızaya kadar daha uzun kullanım ömrü ve daha düşük ağırlık, GLARE'i bir uçağın kullanım ömrü boyunca uygun maliyetli hale getirebilir.
Dolphitech’in darbe hasarını simüle eden yapay reflektörlere sahip farklı kalınlıklarda üç GLARE bloğu sağlanmıştır. GLARE, üst gövde kabuğunun yapısal malzemesi olduğu ve bu blokların NDT ekipmanının performansını değerlendirmek için yolcu uçağında belirgin bir şekilde kullanılmaktadır.
Üç blok birbirine çok benzediği için bloklardan sadece birinin fotoğrafları gösterilmiştir (Şekil 1). Her bloğun kalınlığı farklı olsa da, tüm bloklar hem en hem de boy olarak 150 mm'dir. Bu kalınlıklar Tablo 1'de verilmiştir. Her birinin iki yapay yansıtıcısı vardır: düz bir alt delik ve dikdörtgen bir çentik. Çentik numunenin tüm uzunluğu boyunca uzanır ve 6 mm genişliğindedir. Her blokta, bu iki kusur arka yüzden görülebilir (Şekil 1) ve Tablo 1'de verilen aynı derinlikleri paylaşırlar. Bu reflektörlerin ultrasonik imzası, darbe hasarı delaminasyon ve malzemede bir hava boşluğu ile sonuçlandığından darbe hasarına benzer olmalıdır.
Tablo 1 ayrıca her blok için kullanılan GLARE türünü de içermektedir. Altı sınıf GLARE bulunmaktadır. Kullanılan GLARE sınıfı olan Grade 3, cam elyaf kat yönelimlerinin 0°/90° olduğu anlamına gelmektedir.
Şekil 1. Bir GLARE bloğunun fotoğrafları (Blok 3 olarak etiketlenmiştir). (a) inceleme yüzü ve (b) arka yüz.
Tablo 1. GLARE bloklarının tipi ve nominal boyutları. GLARE bloklarının tipi ve nominal boyutları. Tip için isimlendirme kuralı GLARE sınıfı - alüminyum katman sayısı / cam elyaf katman sayısı - alüminyum katman kalınlığı şeklindedir. Kusurların derinlikleri arka yüzdendir.
Uygulama Çözümü
Bloklar bir dolphicam2+ ve 2.5MHz dönüştürücü modülü (TRM) kullanılarak incelenmiştir. Bu TRM daha düşük frekanslı modellerden biridir. Daha kalın malzemeler ve zayıflatıcı kompozitler için çok uygundur. Bağlayıcı olarak standart ultrasonik jel kullanılmıştır, ancak iyi bir bağlantı sağlamak için su kullanılması yeterli olacaktır.
Şekil 2. Blok 3 üzerinde TRM-BF-2.5MHz dönüştürücü ile dolphicam2+ fotoğrafı.
Single All View taramaları her bloğun inceleme yüzeyinde iki noktada alınmıştır: düz taban deliği ve çentik üzerinde. Tüm görünüm taramaları mevcut tüm görünümleri aynı anda gösterir. Hem genlik hem de uçuş süresi C-taramalarının yanı sıra dikey ve yatay B-taramalarını, 3D görünümü ve seçilen bir noktada A-taramasını gösterir. Genlik C-taraması kemik (gri tonlama) renk paletinde ve Uçuş Zamanı (ToF) karşılığı jet (gökkuşağı) renk paletinde çizilir.
Karşılaşılabilecek Zorluklar
GLARE malzemesi içindeki çoklu katmanlar sesin malzemeye nüfuz etmesini zorlaştırdığı için malzeme oldukça zayıflatıcıdır. Burada, ses enerjisi her katman arasındaki arayüzde yansıtılır. Bu sadece parçaya daha fazla iletilen ses enerjisi miktarını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda yansıyan arayüz yankılarından kaynaklanan "gürültü" nedeniyle sinyal yorumlamasını da engeller.
Bulgular
Tüm reflektörler, tüm bloklarda net bir arka duvar sinyali ile net bir şekilde çözülmüştür. Bu da GLARE'in 2.5MHz TRM ile en az 5.6 mm kalınlığa kadar başarılı bir şekilde nüfuz ettiğini göstermektedir. Şekil 3 ile Şekil 5’de, her bloktaki reflektörlerden elde edilen inceleme sonuçlarını göstermektedir. Genlik ve uçuş süresi verilerinin eşzamanlı gösterimi birbirini tamamlamaktadır. Reflektörler özellikle ToF verilerinde göze çarpmaktadır, ancak genlik verilerinde de açıkça görülebilmektedir. Baştan sona aynı kurulum ve ayarlar kullanıldığı için inceleme kolay bir şekilde gerçekleştirilmiştir. İlgili özellikleri vurgulamak için farklı bloklarda yalnızca aralık (yani zaman tabanı) değiştirilmiştir. Her görüntüde, tüm özellikler için nicel derinlik okumaları elde etmek amacıyla reflektör üzerine ve arka yüzeye nokta işaretleyiciler yerleştirilmiştir.
Şekil 3. Blok 1'deki reflektörlerin tüm görünüm taramaları. (a) düz alt deliği ve (b) çentiği göstermektedir.
Şekil 4. Blok 2'deki reflektörlerin tüm görünüm taramaları. Blok 2 üzerindeki reflektörlerin tüm görünüm taramaları. (a) düz alt deliği ve (b) çentiği göstermektedir.