Контроль внутренних дефектов в обшивке крыла самолета МС-21

Введение…………………………………………………………………….. 2
1. Классификация полимерных композиционных материалов………… 4
1.1 Преимущества и недостатки полимерных композиционных материалов……... 6
1.2 Виды дефектов и повреждений в полимерных композиционных материалах. 8
1.2.1 Эксплуатационные дефекты……………………………………………… 8
1.2.2 Технологические (производственные) дефекты………………………… 13
2. Неразрушающие методы, применяемые для контроля качества изделий из полимерных композиционных материалов………………
16
2.1 Анализ эффективности методов неразрушающего контроля изделий из полимерных композиционных материалов………………………………………….. 18
2.2 Выбор методов неразрушающего контроля полимерных композиционных материалов………………………………………………………………………………... 20
2.3 Визуально-измерительный неразрушающий контроль………………………… 25
2.4 Радиационные методы неразрушающего контроля…………………………. 27
2.5 Акустический метод неразрушающего контроля……………………………… 33
2.6 Ультразвуковой метод неразрушающего контроля……………………………. 39
3. Ультразвуковой контроль детали типа обшивка консоли крыла самолета………………………………………………………………….
50
3.1 Описание, внешний вид и требования к материалам детали………………… 50
3.2 Этапы ультразвукового контроля………………………………………………... 56
3.2.1 Операции, выполняемые перед ультразвуковым контролем…………… 58
3.2.2 Контроль и оценка результатов контроля………………………………… 64
4. Безопасность жизнедеятельности…………………………………….. 67
4.1. Вредные и опасные производственные факторы………………………………. 67
4.2 Требования безопасности………………………………………………………… 68
4.3 Безопасность при чрезвычайных антропогенных и природных ситуациях…… 70
Заключение………………………………………………………………..... 71
Список использованных источников……………………………………... 72
Приложение 1. Основные методы НК в конструкциях из ПКМ………... 74
Приложение 2. Эскиз настроечного образца для контроля обшивки консоли крыла

Весь текст будет доступен после покупки

Что такое композиционный материал?
Композиционные материалы – не изобретение человека, они существуют и в природе. Например, кусок дерева – это композит, в котором длинные целлюлозные волокна удерживаются вместе веществом под названием лигнин. Различные материалы в композите работают вместе, придавая композиту уникальные свойства.
Люди используют композитные материалы уже тысячи лет в различных областях. Первые случаи применения композитов относятся к 1500 году до н.э., когда первые египтяне и месопотамские поселенцы использовали смесь грязи и соломы для создания прочных и долговечных зданий. Сочетание грязи и соломы в кирпичном блоке придавало ему прочные свойства как на сжатие, так и на разрыв или изгиб.
В 1200 году нашей эры монголы изобрели первый композитный лук, используя комбинацию "животного клея", кости и дерева. Луки прессовались и обматывались берестой. Эти луки были мощными и точными. Композитные монгольские луки помогли обеспечить военное господство Чингисхана.
В настоящее время производство изделий из ПКМ все больше набирает обороты. После проведения статистических расчетов известно, что в 2022 году объем внутреннего производства ПКМ вырос по сравнению с 2020 годом с 60 млрд до 120 млрд руб., а доля экспорта увеличилась на 5%.
В этой работе рассмотрены композиционные материалы, применяемые для производства среднемагистрального самолета МС-21. Доля ПКМ в
МС-21 составляет порядка 40%.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Классификация полимерных композиционных материалов

Классификация ПКМ может осуществляться по различным критериальным признакам (рис. 1.1):
– по типу используемого связующего;
– по типу используемого наполнителя;
– по типу ориентации армирующих компонентов (схеме армирования);
– по происхождению;
– по назначению;
– по эксплуатационным свойствам.
По типу используемого связующего ПКМ подразделяются на термопластичные и термореактивные.
По типу используемого наполнителя ПКМ подразделяются на дисперно- и волокнисто-наполненные. ПКМ, содержащие в качестве наполнителя волокна (ткани, ленты, нити, жгуты), получили название по упрочняющему волокну. Так, композицию, содержащую наполнитель в виде длинных стекловолокон, располагающихся ориентированно отдельными прядями, называют ориентированным стеклопластиком [12]. Неориентированные стеклопластики содержат в качестве наполнителя короткое волокно. ПКМ, содержащий углеродное волокно, называют углепластиком, борное волокно – боропластиком, органическое волокно – органопластиком (органитом). Использование различных наполнителей позволяет создавать материалы с заданными свойствами.
По типу ориентации армирующих компонентов композиционные материалы подразделяют на изотропные и анизотропные.
Изотропные композиционные материалы имеют одинаковые свойства во всех направлениях. К этой группе относят композиционные материалы с порошкообразными наполнителями [4, 10]. ПКМ, армированные короткими (дискретными) волокнами, называют квазиизотропными, т.е. изотропными в объеме всего изделия, но анизотропными в микрообъемах.
У анизотропных материалов свойства зависят от направления армирующего материала. Их подразделяют на однонаправленные, слоистые и трехмернонаправленные [6, 9]. В промышленности также широко применяются так называемые гибридные композиционные материалы, состоящие из трех и более компонентов.
По происхождению делятся на природные (крахмал, целлюлоза и др.), искусственные (ацетатное волокно, вискоза и др.), синтетические (полиэтилен, капрон и др.)
По назначению различают материалы для изготовления корпусных деталей, устройств и передач (зубчатых, червячных, рементных), материалы для изготовления емкостей, трубопроводов, уплотнений. В зависимости от назначения ПКМ иногда классифицируют по эксплуатационным свойствам (термостойкие, фрикционные, антифрикционные и др.).

Рис. 1.1 – Классификация ПКМ по различным критериальным признакам [2]
1.1 Преимущества и недостатки полимерных композиционных материалов
Композиционный материал состоит из матрицы и армирующего вещества (наполнителя). Матрица композиционного материала может быть металлической, керамической, углеродной и т. д. Материал матрицы окружает и фиксирует армирующий материал, придает изделию форму, обеспечивает монолитность материала, передачу и распределение напряжений в наполнителе и определяет такие характеристики, как огнестойкость, химическую стойкость, а также теплопроводность и влагопроницаемость [3].
По этой причине композиционные материалы все чаще используются в авиации, так как обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными конструкционными материалами.
Ниже приведены преимущества и недостатки большинства композиционных материалов.
Преимущества композиционных материалов [1-6]:
? высокая прочность (композиционные материалы имеют высокую прочность на растяжение и сжатие, а также высокую ударную прочность, высокую прочность на срез и на разрыв, и по своей прочности они в большинстве случаях превосходят такие материалы, как сталь и бетон);
? малый удельный вес по сравнению с конструкционными материалами (сталь, бетон), низкая газопроницаемость и паропроницаемость;
? практически не подвержены воздействию окружающей среды (атмосферные осадки, влажность, перепады температур и т. д.);
? высокая износостойкость и долговечность (срок эксплуатации композиционных материалов может составлять более 50 лет);
? не подвержены коррозии, гниению, воздействию грибков и плесни, а также насекомых;
? стойки к воздействию различных химических реагентов и веществ;
? пожаробезопасность (композиционные материалы способны выдерживать температуры до +1200°С; большинство композиционных материалов являются не горючими);
Недостатки композиционных материалов [1-6];
? высокая себестоимость производства из-за высокой накукоемкости и технологичности и как следствие высокая конечная стоимость;
? низкая ремонтопригодность (для некоторых типов);
? анизотропия свойств (для некоторых типов).
Ниже в таблице 1.1 приведены технические характеристики композиционных и металлических материалов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. «Ремонт конструкции из полимерных композитных материалов летательных аппаратов» / Г.Л. Ривин - Ульяновск, 2000.
2. «Применение полимерных композиционных материалов при производстве и ремонте машин» / Н.И. Баурова, В.А. Зорин – Москва МАДИ, 2016.
3. «Связующие для полимерных композитных материалов» / А.Ю. Алентьев, М.Ю. Яблокова – Москва, 2010.
4. Диссертация «Эксперементальные исследования деформационных и прочностных свойств полимерных композиционных материалов и панелей с заполнителем» / Д.С. Лобанов – Пермь 2015.
5. Композиционные материалы: Справочник / Под ред. В. В. Васильева, Ю. М. Тарнопольского. – М.: Машиностроение, 1990. – 510 с.
6. «Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композитных материалов и методы их выявления» / В.В. Мурашов, А.Ф. Румянцев – ВИАМ, 2006
7. Ермолов И.Н. Ланге Ю.В. Неразрушающий контроль. Т3. Ультразвуковой контроль: справочник-под общ. ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 2004. – 864 с.
8. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие / под ред. А.А. Берлина. – 3-е изд., испр. – СПб.: ЦОП «Профессия», 2011. – 560 с.
9. Диссертация «Ультразвуковой акустический контроль с идентификацией дефектов изделий из ПКМ» / А.Н. Рыков – Москва 2018.
10. Журнал «Composite repair for metallic aircraft structures development and qualification aspects» №27.

Весь текст будет доступен после покупки