3. Методы и средства контроля качества изделий из композиционных материалов

Изделия из КМ на полимерной матрице (отвержденные) в большинстве случаев нуж­даются в дополнительной герметизации, механической обработ­ке и сборке.

Так, ответственные намотанные изделия почти всегда под­вергают герметизации по всей поверхности или на отдельных участках. В первом случае на стадии намотки выполняют межслойное покрытие КМ эластомерами или термопластами, кото­рые вулканизуются в процессе отверждения всего многослой­ного изделия. Герметизацию отдельных участков поверхности изделия проводят, как правило, с целью уплотнения мест заделки металлических (полимерных) закладных деталей (флан­цев, отводов, втулок и т. п.). Эта операция может выполняться как до, так и после отверждения изделия и заключается в «холодном» или «горячем» приклеивании герметизирующих заголовок к поверхности изделия (19).

Механическая обработка изделия предназначена для дове­дения его геометрических размеров (диаметр, длина и т. п.) до заданных значений и придания некоторым поверхностям, в частности стыковочным и установочным, требуемой степени чи­стоты. Для механической обработки широко применяют фрезерование, точение, сверление и шлифовку поверхностей изделий и ряд других методов.

В производстве сложных изделий применяют сборку разнородных деталей из различ­ных материалов. Такие детали соединяют склеива­нием, с помощью заклепок из мягкого металла, пластмассы, резьбовых стяжек и др.

Операции герметизации отдельных участков поверхности из­делия из КМ, их механической обработки и сборки слабо меха­низированы и выполняются в основном вручную.

Большинство ответственных изделий из КМ нуждается в контроле качества по результатам специальных испытаний. При таком контроле качества наибольший интерес представляет установление фактических, геометрических, массовых, прочност­ных и теплофизических характеристик и сравнение их с ана­логичными допустимыми показателями, а также обнаружение видимых и скрытых дефектов изделия.

Испытания, необходимые для оценки качества изделия, ча­стично проводят на образцах КМ, изготовленных одновременно с изделием и аналогично ему (такие образцы называют «свиде­телями»). Испытания образцов обычно связаны с их разруше­нием. Таким методом получают данные для определения проч­ности, степени отверждения, содержания наполнителя и связую­щего в КМ, адгезии и т. д. С помощью неразрушающих испытаний образцов определяют теплофизические и массовые показатели КМ. Результаты испытания образцов служат для оценки качества самого КМ, но не позволяют давать надежных прогнозов о показателях всего изделия.

Испытания готовых изделий подразделяют на разрушающие и неразрушающие. При разрушающих испытаниях получают наиболее достоверные выборочные данные о предельных харак­теристиках изделия, которые после статистической обработки рассматривают как оценки показателей всех однотипных изде­лий (3,19). Однако стоимость разрушающих испытаний изделий доста­точно высока, что ограничивает применение этого метода конт­роля.

Неразрушающие испытания проводят как выборочно на некоторых изделиях, так и каждого изделия из одной партии. Такие сплошные испытания увеличивают стоимость изделия, однако при этом повышается достоверность контроля качества. Во многих случаях применяют комбинированный режим испытаний, сочетающий сплошной неразрушающий контроль и пе­риодические разрушающие эксперименты.

При неразрушающих испытаниях проводят тщательный ви­зуальный осмотр изделия с целью выявления внешних дефектов (трещины, поры, цветовая неоднородность и т. д.), определяют геометрические размеры изделия.

Для выявления внутренних дефектов изделия подвергают интроскопическому контролю, основанному на использовании ультразвука или микрорадиоволновых воздействий для обнару­жения аномалий внутренней структуры материала. Такой контроль осуществляют путем последовательного «прощупыва­ния» всей поверхности изделия источником испытательного сиг­нала и его приемником.

Наиболее распространенным видом неразрушающих проч­ностных испытаний изделий емкостного типа являются гидрав­лические. При этих испытаниях изделие нагружают некоторым давлением, создаваемым с помощью жидкостей, которое боль­ше рабочего давления, но меньше разрушающего. В процессе испытания ведется контроль за деформациями отдельных участков и всего изделия, темпе­ратурой КМ и визуальное наблюдение за появлением и ростом трещин в материале.

Гидравлические испытания позволяют оценить герметич­ность изделия при контролировании стабильности давления в изделии или визуальным обнаружением течей.

Тепловые неразрушающие испытания заключаются в соз­дании изменяющихся во времени потоков тепла, направленных на определенные участки или всю поверхность изделия, и реги­страции температуры и деформаций в различных точках КМ. При испытаниях обеспечивают способы и скорости подвода теп­ла, наиболее близкие к будущим условиям эксплуатации изде­лия. В некоторых случаях применяют одновременно силовые и тепловые воздействия на испытуемое изделие.