4.2 Численное исследование метода неразрушающего определения расслоений и включений в защитном слое при контроле качества двухслойных изделий.

Исследования метода, реализующего НК качества теплоизоляционных покрытий, проводились для различных случаев некачественного полимерно-металлического изделия из Стали 40 с теплоизоляционным покрытием.

Изделия имели различные геометрические характеристики включений в защитном слое.

Исследовались нарушения качества теплоизоляционного покрытия на металлическом изделии в виде воздушного расслоения на границе полимер – металл.

Пример численного исследования моделируемой двухслойной системы с включениями представлен на рисунке 4.22. Термограммы получены для моделируемых двухслойных систем с включениями, геометрические размеры которых приведены в таблице 4.2.

Результаты получены при следующих условиях моделирования: q = 4000 Вт/м²; R_Н = 10 мм; h₁ = 1 мм;  = 1 с; _к =600  с.

Значения температуры фиксировались в центре нагревателя Т₁ = f (τ) и на расстоянии l = 15 мм от центра нагревателя Т₂ = f (τ).

На рисунке 4.22 представлена схема моделирования включений в двухслойном изделии при НК.

Рисунок 4.22 – Схема моделирования включений в двухслойном изделии при неразрушающем контроле.

Зададим теплофизические свойства каждого материала включения (рисунки 4.23 – 4.26).

Рисунок 4.23 – Задатчик метки блока «Включение».

Рисунок 4.24 – Свойства метки блока «Включение».

Рисунок 4.25 – Задатчик метки блока «Сталь 40».

Рисунок 4.26 – Свойства метки блока «Сталь 40».

После задачи теплофизических параметров материалов включений рассмотрим конструктивные и режимные характеристики модели, соответствующие каждому материалу и геометрическим параметрам включений (таблица 4.2).

Таблица 4.2 – Размеры воздушных включений, расположенных на границе полимер – металл

Геометрические размеры включений
N п/п	Воздух
	dвк, мм	hвк, мм
1	5	0,1
2	5	0,25
3	5	0,5
4	5	0,75
5	10	0,1
6	10	0,25
7	10	0,5
8	10	0,75
9	20	0,1
10	20	0,25
11	20	0,5
12	20	0,75
13	40	0,1
14	40	0,25
15	40	0,5
16	40	0,75
17	50	0,1
18	50	0,25
19	50	0,5
20	50	0,75

На рисунках 4.27 – 4.45 представлены термограммы, зарегистрированные при численном исследовании моделируемых двухслойных систем с включениями, геометрические размеры которых приведены в таблице 4.2.

3. Результаты имитационного исследования.

Результаты получены при следующих условиях моделирования: q = 4000 Вт/м²; R_н = 10 мм; h₁ = 1 мм;  = 1 с; _к = 600 с.

Значения температуры фиксировались термоприемниками, расположенными в центре нагревателя Т₁ = f(τ) и на расстоянии l = 15 мм от центра нагревателя Т₂ = f(τ).

1-5

а)

2-5

б)

а) Т₁ = f(τ), б) Т₂ = f(τ);

1 – модель без дефекта;

2 – 5 – с дефектом в виде воздушного включения диаметром

d_вк = 5 мм и толщиной h_вк = 0,1; 0,25; 0,5; 0,75 мм.

Рисунок 4.27 – Термограммы.

4

1

а)

2-5

б)

а) Т₁ = f(τ), б) Т₂ = f(τ)

1 – модель без дефекта;

2 – 5 – с дефектом в виде воздушного включения диаметром

d_вк = 10 мм и толщиной h_вк = 0,1; 0,25; 0,5; 0,75 мм.

Рисунок 4.28 – Термограммы.

1-5

а)

2

3-5

б)

а) Т₁ = f(τ), б) Т₂ = f(τ)

1 – модель без дефекта;

2 – 5 – с дефектом в виде воздушного включения диаметром

d_вк = 20 мм и толщиной h_вк = 0,1; 0,25; 0,5; 0,75 мм.

Рисунок 4.29 – Термограммы.

а)

б)

а) Т₁ = f(τ), б) Т₂ = f(τ)

1 – модель без дефекта;

2 – 5 – с дефектом в виде воздушного включения диаметром

d_вк = 40 мм и толщиной h_вк = 0,1; 0,25; 0,5; 0,75 мм.

Рисунок 4.30 – Термограммы.

1

2–5

а)

2–5

1

б)

а) Т₁ = f(τ), б) Т₂ = f(τ);

1 – модель без дефекта;

2 – 5 – с дефектом в виде воздушного включения диаметром

d_вк = 50 мм и толщиной h_вк = 0,1; 0,25; 0,5; 0,75 мм.

Рисунок 4.31 – Термограммы.

4.3. Выводы по разделу 4. Результаты имитационного исследования

Результаты численного исследования показали (рисунки 4.27-4.31), что термоприемник (ТП), расположенный в центре плоского круглого нагревателя (Н) (рисунок 2.1) не позволяет зарегестрировать включения с указанными геометрическими размерами.

Термоприемник ТП2, расположенный на расстоянии l=15мм от центра нагревателя =10 мм, зарегистрировал термограммы 2-5 (рисунки 4.27-4.31), по которым возможно установить наличие дефекта в виде воздушного расслоения на границе полимер-металл с указанными геометрическими размерами, но нельзя определить размер этого дефекта.