Инновационные решения в метрологии
и системах неразрушающего контроля
Санкт-Петербург: +7 (812) 784-15-34
Москва: +7 (495) 305-40-08
Казань: +7 (843) 202-07-11
Шерография

Шерография

Принцип работы

Шерография – это разновидность интерферометрических методов неразрушающего контроля (методов дефектоскопии), с помощью которого внутренние разрушения или дефекты компонентов могут быть выявлены посредством измерения и анализа поверхностных деформаций. Деформации образуются как ответная реакция внутренней структуры на некоторую внешнюю незначительную нагрузку. Совмещая полученные изображения объекта в ненагруженном состоянии с изображением, взятым в нагруженном состоянии, можно определить изменение любой заданной точки изображения. Системы шерографии компании Dantec Dynamics обладают интерферометрической чувствительностью к поверхностным деформациям, позволяющей обнаружить субмикронные перемещения поверхности объекта. Таким образом, даже сравнительно невысокая нагрузка компонента (например, нагрев лампой накаливания в течение 1-2 секунд или давлением воздуха в 20-80 мбар) приводит к однозначным результатам измерений при проведении неразрушающего контроля объекта. Поверхность объекта испытания засвечивается лазерным излучением и отражается на CCD-камеру, оснащённую, так называемой, «сдвигающей оптикой». Эта «сдвигающая оптика» проецирует изображение объекта на матрицу камеры дважды и каждая точка объекта, таким образом, является дважды отображаемой на CDD-чипе (CDD-матрице). Когда объект испытания деформируется под нагрузкой, лазерное излучение, отражённое каждым участком поверхности, также изменяется. Как раз эти изменения и обнаруживаются системой, что даёт представление о характере самого дефекта через его реакцию на поверхность. Система также даёт возможность инспектирования видимых повреждений и поиск дефектов (с обязательным определением их параметров — размера, оценки значимости) в более глубоких слоях, невидимых человеческому глазу. Такой вид проверки является критичным в определении степени разрушения материала и его оценки для принятия решения о ремонте повреждённого участка или полной замены компонента.

Процедура шерографии

В процедуру шерографической дефектоскопии на аппаратном уровне заложены две основополагающие составляющие, это получение опорного изображения поверхности инспектируемого объекта в ненагруженном и нагруженном состоянии. Специальный алгоритм программного обеспечения автоматически вычитает изображение одно из другого, получая результирующую картину.

Внешнее воздействие может быть создано следующими способами: термически, вакуумом, механически, вибрационно. Эти параметры воздействия показывают пользователю потенциал и универсальность шерографии в сравнении с другими методами неразрушающего контроля: сочетание типа и величины нагрузки может быть оптимизировано для различных материалов. Тепловое и/или вакуумное воздействие являются наиболее типичными видами нагрузки при инспектировании композитных материалов. Оптимальный тип нагрузки зависит от структуры и материала компонента, а также от размера, положения (глубины залегания) и типа дефектов. Тип нагрузки по этой причине должен быть определен заранее в процессе проведения ряда экспериментов с использованием образцового объекта (т.е. с аналогичной структурой). Затем нагрузка может быть оптимизирована по интенсивности и длительности. На протяжении всей процедуры испытания зона наблюдения может контролироваться на дисплее; любые обнаруженные дефекты отображаются в реальном времени. Фактическое измерение происходит в одном из двух режимов: ручном или автоматическом.

При применении метода в серийном производстве для достижения максимального эффекта рекомендуется предварительно набрать базу данных характерных дефектов на всех типовых образцах с различными геометрическими параметрами этих дефектов.

Результаты измерения могут быть оценены мгновенно в режиме реального времени, или, как альтернатива, во время пост-обработки и далее сохранены как отдельные шаги измерения. Пошаговые фазовые изображения позволяют определить перемещение поверхности для правильной интерпретации и точного определения размера дефекта.

Область применения и исследуемые материалы

В настоящее время, авиационно-космическая отрасль, равно как и другие, всё больше и больше требует применения высокотехнологичных материалов, использования компонентов, имеющих многослойную композитную структуру. Приведём некоторые примеры инспектируемых изделий: резинотехнические изделия, компоненты с металлической или композитной сэндвич-структурой, углепластики, углеволокна, стеклопластики (с применением сотовой основы или без неё) и прочие комбинации этих материалов, платы печатного монтажа. Благодаря высоким стандартам качества и требованиям соответствия нормам безопасности, высокоточные неразрушающие методы контроля незаменимы в производстве и техническом обслуживании объектов со сложной композитной структурой.

Простота использования и лёгкость в настройке системы для работы с новыми компонентами и материалами делает шерографию технологией быстрого внедрения в процессы производственного контроля и технического обслуживания. Системы на основе шерографии сравнительно новые, однако уже сегодня этот метод демонстрирует свою надежность и повторяемость результатов во многих отраслях — это факт, который имеет особое значение, в частности в обеспечении качества инспектирования.

С помощью систем шерографии компании Dantec Dynamics дефекты компонентов могут быть очень быстро обнаружены и однозначно определены ещё в процессе производства, при этом получаемый результат сразу же даёт информацию обо всей инспектируемой площади, находящейся в процессе тестирования. Данные системы позволяют своевременно обнаруживать такие дефекты материала, как нарушения сцепления, расслоения, воздушные пузыри, или включения инородных частиц (металлических, водяных, воздушных), непроклеи, нарушения связей, трещины, «схлопнутые» дефекты и другие аномалии до момента возникновения возможных серьёзных (критичных) нарушений в процессе эксплуатации. Таким образом, необходимое корректирующее действие может быть предпринято оперативно, что увеличивает эффективность и сокращает расходы на тестирование и доработку элементов. В зависимости от области и условий применения системы шерографии могут быть мобильными,штативными и роботизированными.

Основные преимущества системы шерографии:

  • Возможность измерения и анализа данных большой области исследуемой поверхности (~м2) в течение небольшого времени инспектирования
  • Процесс измерения в режиме реального времени
  • Бесконтактный оптический метод, подразумевающий отсутствие воздействия на образец
  • Возможность инспектирования криволинейных поверхностей
  • Удобная измерительная система, пригодная к использованию как на предприятии, так и в лабораторных условиях
  • Использование безопасных сертифицированных диодов

 Послесловие: шЕрография или шИрография?

Шерография. Этот термин происходит от английского Shearography, что в свою очередь включает в себя два понятия: «shear» — сдвиг и «graph» — зависимость, графика, диаграмма. Более широко, под этим термином, понимается сдвиговая спекл-интерферометрия как разновидность интерферометрических методов неразрушающего контроля. Однако, в русскоязычных печатных и интернет-источниках можно встретить два способа написания данного термина: через букву «е» и букву «и», т.е шЕрография и шИрография. Поскольку технология шерографии достаточно молода для российского пользователя, то и термин, являясь также новым, пришедшим из английского языка, не завершил ещё прохождение всех необходимых этапов для закрепления за ним правила написания в русском языке. Таким образом, этот термин на день написания данной статьи не установился, а потому существует два вида написания. И конечно, у обоих форм написания есть свои сторонники со своими аргументами, каждый из которых имеет право на существование. Так происходит по тому, что при переводе терминов используются разные способы перевода: транслитерация, транскрибация. Так, например, большинство интернет-онлайн переводчики используют транскрибационный способ перевода, поэтому в их вариантах этот термин будет переведён как «ширография». Те же, кто опирается на транслитерационный способ перевода, пишут этот термин как «шерография». Таким образом, правомерны оба варианта написания.

В ГОСТе 55252-2012 применяется термин шерография.

Компания «Нева Технолоджи» является сторонником транслитерационного подхода и в своих материалах использует написание этого термина через букву «е», т.е. «шерография».

ГОСТ Р 56795-2015 «Композиты полимерные. Шерография полимерных композитов, материалов внутреннего слоя «сэндвич»-конструкций и изготовленных намоткой сосудов, работающих под давлением»