I. Kiểm tra bằng mắt
Kiểm tra trực quan là phương pháp kiểm tra chính để kiểm tra trong quá trình sử dụng. Hầu hết các loại hư hỏng sẽ làm cháy, nhiễm bẩn, móp, xuyên thủng, mài mòn hoặc sứt mẻ bề mặt của vật liệu composite, khiến hư hỏng có thể nhìn thấy được. Khi phát hiện hư hỏng, cần kiểm tra kỹ hơn khu vực bị ảnh hưởng bằng đèn pin, kính lúp, gương và gương ống. Các công cụ này được sử dụng để phóng to các khuyết tật mà nếu không có chúng, có thể không dễ dàng nhìn thấy và cho phép kiểm tra trực quan các khu vực không dễ thấy. Thiếu nhựa, nhựa thừa, nếp nhăn, nhịp lớp keo, đổi màu (do quá nhiệt, sét đánh, v.v.), hư hỏng do va đập từ bất kỳ nguyên nhân nào, vật lạ, phồng rộp và bong tróc là tất cả các điểm khác biệt có thể phát hiện được bằng cách kiểm tra trực quan. Kiểm tra trực quan không thể phát hiện ra các khuyết tật bên trong vật liệu composite như tách lớp (tách lớp), nứt khối và nứt ma trận. Cần có các kỹ thuật NDI tinh vi hơn để phát hiện các loại khuyết tật này.
II. Kiểm tra âm thanh (gõ kim loại)
Đôi khi được gọi là âm thanh, âm thanh hoặc gõ, kỹ thuật này sử dụng tần số trong phạm vi có thể nghe được (10hz đến 20hz). Trong tay của nhân viên có kinh nghiệm, thử nghiệm gõ là một phương pháp cực kỳ chính xác và có lẽ là kỹ thuật phổ biến nhất được sử dụng để phát hiện sự tách lớp và/hoặc bong tróc. Phương pháp này được thực hiện bằng cách gõ vào khu vực kiểm tra bằng một thiết bị giống như búa tròn hoặc búa nhẹ và lắng nghe phản ứng của cấu trúc đối với búa. Như thể hiện trong Hình 24, âm thanh rõ ràng, sắc nét, vang lên cho biết cấu trúc được liên kết tốt, trong khi âm thanh đục hoặc giống như tiếng đập cho biết các khu vực có sự khác biệt.
Tốc độ gõ cần phải đủ nhanh để tạo ra đủ số lượng âm thanh để tai có thể phân biệt được bất kỳ sự khác biệt nào về âm sắc. Thử nghiệm gõ có hiệu quả đối với các lớp mỏng gia cố các đường liên kết, các lớp xen kẽ dạng tổ ong với các tấm mỏng và thậm chí gần bề mặt của các lớp dày như giá đỡ cánh quạt. Một lần nữa, vốn có trong phương pháp này là khả năng các biến thể trong các thành phần bên trong của cấu trúc có thể tạo ra các biến thể cao độ được hiểu là các khuyết tật, trong khi trên thực tế chúng xuất hiện theo thiết kế. Kiểm tra này nên được thực hiện ở một vị trí yên tĩnh nhất có thể và bởi nhân viên có kinh nghiệm, quen thuộc với cấu hình bên trong của bộ phận. Phương pháp này không đáng tin cậy đối với các cấu trúc có hơn bốn lớp. Phương pháp này thường được sử dụng để đánh dấu hư hỏng trên các tấm tổ ong mỏng. Như thể hiện trong Hình 24.
Hình 24: Thử nghiệm gõ bằng búa hình nón
III. Kiểm tra vòi tự động
Bài kiểm tra này rất giống với bài kiểm tra vòi thủ công ở chỗ nó sử dụng solenoid thay vì búa. solenoid tạo ra nhiều tác động trong một khu vực duy nhất. Đầu của máy va chạm có một bộ chuyển đổi ghi lại các tín hiệu lực và thời gian từ máy va chạm. Lượng lực phụ thuộc vào máy va chạm, năng lượng tác động và các đặc tính cơ học của cấu trúc.
Thời gian tác động (chu kỳ) không nhạy cảm với độ lớn của lực tác động; tuy nhiên, thời gian này thay đổi theo độ cứng của cấu trúc. Do đó, tín hiệu từ vùng không có khuyết tật được sử dụng để hiệu chuẩn và bất kỳ độ lệch nào so với tín hiệu không có khuyết tật này đều chỉ ra sự hiện diện của hư hỏng.
IV. Kiểm tra siêu âm
Siêu âm đã được chứng minh là một công cụ rất hữu ích để phát hiện sự tách lớp bên trong, lỗ rỗng hoặc sự không nhất quán trong các cụm ghép mà nếu không thì không thể nhận ra bằng các phương pháp thị giác hoặc gõ. Có nhiều kỹ thuật siêu âm; tuy nhiên, mỗi kỹ thuật đều sử dụng năng lượng sóng âm ở tần số cao hơn phạm vi âm thanh. Như thể hiện trong HÌNH 25, sóng âm tần số cao (thường là vài megahertz) được đưa vào một thành phần và có thể truyền theo hướng đến bề mặt của thành phần, dọc theo bề mặt của thành phần hoặc theo một góc được xác định trước so với bề mặt của thành phần. Bạn có thể cần thử các luồng định hướng khác nhau để định hướng cho mình. Sau đó, âm thanh được đưa vào sẽ được theo dõi khi có bất kỳ thay đổi đáng kể nào trong lộ trình được chỉ định của nó qua bộ phận đó. Sóng siêu âm có bản chất tương tự như sóng ánh sáng. Khi sóng siêu âm đập vào một vật thể bị gián đoạn, sóng hoặc năng lượng sẽ bị hấp thụ hoặc phản xạ trở lại bề mặt. Sau khi năng lượng âm thanh bị gián đoạn hoặc suy yếu được thu lại, nó sẽ được một bộ chuyển đổi tiếp nhận và chuyển đổi thành màn hình hiển thị trên máy hiện sóng hoặc máy ghi biểu đồ. Màn hình này cho phép người vận hành đánh giá các số liệu khác nhau khi so sánh với các khu vực tốt đã biết. Vì mục đích so sánh, các tiêu chuẩn tham chiếu đã được thiết lập và được sử dụng để hiệu chuẩn thiết bị siêu âm.
Các kỹ thuật viên bảo trì phải nhận ra rằng các khái niệm được nêu ở đây hoạt động tốt trong môi trường sản xuất lặp đi lặp lại, nhưng có thể khó đạt được hơn trong môi trường bảo trì, nơi có nhiều thành phần composite khác nhau được lắp đặt trong máy bay có cấu trúc tương đối phức tạp. Tiêu chuẩn tham chiếu cũng phải tính đến những thay đổi xảy ra khi các thành phần composite tiếp xúc với môi trường sử dụng trong thời gian dài hoặc là đối tượng của các hoạt động sửa chữa hoặc các thao tác giống như sửa chữa. Bốn kỹ thuật siêu âm phổ biến nhất được thảo luận tiếp theo.
Hình 25: Phương pháp kiểm tra siêu âm
4.1 Siêu âm truyền dẫn
Với siêu âm truyền qua, hai đầu dò được sử dụng, một ở mỗi bên của khu vực cần kiểm tra. Tín hiệu siêu âm được truyền từ đầu dò này sang đầu dò kia. Sau đó, một thiết bị được sử dụng để đo mức mất cường độ tín hiệu. Thiết bị thể hiện mức mất dưới dạng phần trăm hoặc decibel của cường độ tín hiệu ban đầu. Mức mất tín hiệu được so sánh với một chuẩn tham chiếu. Các khu vực có mức mất lớn hơn chuẩn tham chiếu chỉ ra các khu vực bị lỗi.
4.2 Siêu âm xung hồi âm
Siêu âm một mặt có thể được thực hiện bằng kỹ thuật xung-phản hồi. Trong phương pháp này, một đơn vị tìm kiếm duy nhất hoạt động như một đầu dò phát và thu, được kích thích bởi các xung điện áp cao. Mỗi xung điện kích hoạt phần tử đầu dò. Phần tử này chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học dưới dạng siêu âm. Năng lượng âm thanh đi vào phần thử nghiệm thông qua đầu tiếp xúc Teflon (Teflon)® hoặc methacrylate. Một dạng sóng được tạo ra trong phần thử nghiệm và được phần tử đầu dò thu lại. Bất kỳ thay đổi nào về biên độ của tín hiệu nhận được hoặc thời gian cần thiết để phản hồi trở lại đầu dò đều cho biết sự hiện diện của khuyết tật. Kiểm tra xung phản hồi được sử dụng để phát hiện sự tách lớp, vết nứt, độ xốp, nước và sự bong tróc của các bộ phận liên kết. Xung phản hồi không phát hiện ra sự bong tróc liên kết hoặc khuyết tật giữa lớp vỏ bánh sandwich và lõi tổ ong. Như thể hiện trong Hình 26.
Hình 26: Thiết bị kiểm tra xung-phản hồi
4.3 Máy kiểm tra liên kết siêu âm
Máy kiểm tra liên kết tần số thấp và cao được sử dụng để kiểm tra siêu âm các cấu trúc composite. Các máy kiểm tra liên kết này sử dụng đầu dò kiểm tra với một hoặc hai đầu dò. Máy kiểm tra liên kết tần số cao được sử dụng để phát hiện sự tách lớp và lỗ rỗng. Nó không phát hiện sự tách lớp lõi bề mặt-tế bào hoặc độ xốp. Nó có thể phát hiện các khuyết tật nhỏ tới 0,5 inch đường kính. Máy kiểm tra liên kết tần số thấp này sử dụng hai cảm biến để phát hiện sự tách lớp, lỗ rỗng và bong tróc của lõi tổ ong. Phương pháp kiểm tra này không phát hiện mặt nào của bộ phận bị hư hỏng và không thể phát hiện các khuyết tật nhỏ hơn 1.0 inch. Như thể hiện trong Hình 27.
Hình 27: Máy kiểm tra liên kết
4.4 Kiểm tra mảng pha
Kiểm tra mảng pha là một trong những phương pháp kiểm tra siêu âm mới nhất để phát hiện các khuyết tật cấu trúc trong vật liệu composite. Nó hoạt động theo cùng nguyên lý như xung-phản xạ, nhưng sử dụng 64 đầu dò cùng lúc, giúp tăng tốc quá trình kiểm tra. Như thể hiện trong Hình 28
Hình 28: Thiết bị kiểm tra mảng pha
V. Phương pháp kiểm tra bằng chụp X quang
Chụp X-quang, thường được gọi là chụp X-quang, là một phương pháp NDI rất hữu ích vì về cơ bản nó cho phép tiếp cận góc nhìn bên trong của bộ phận. Phương pháp kiểm tra này bao gồm việc chiếu tia X qua bộ phận hoặc cụm lắp ráp đang được kiểm tra trong khi ghi lại sự hấp thụ của tia trên phim nhạy tia X. Khi phim được phát triển, người kiểm tra có thể phân tích những thay đổi về độ mờ đục khi tiếp xúc được ghi lại trên phim, trên thực tế tạo ra hình ảnh trực quan về mối quan hệ của các chi tiết bên trong thành phần. Vì phương pháp này ghi lại những thay đổi về tổng mật độ thông qua độ dày của phim nên đây không phải là phương pháp được ưa chuộng để phát hiện các khuyết tật như tách lớp trên mặt phẳng vuông góc với hướng của tia. Tuy nhiên, đây là phương pháp hiệu quả nhất để phát hiện các khuyết tật song song với đường tâm của chùm tia X. Các bất thường bên trong như tách lớp ở các góc, lõi bị nghiền nát, lõi bị vỡ, nước trong các ô lõi, lỗ rỗng trong các mối nối keo bọt và vị trí tương đối của các chi tiết bên trong có thể dễ dàng nhìn thấy bằng phim chụp X-quang. Hầu hết các vật liệu composite gần như trong suốt đối với tia X, do đó phải sử dụng tia năng lượng thấp. Vì lý do an toàn, không thực tế khi sử dụng chúng xung quanh máy bay. Người vận hành phải luôn được bảo vệ bằng tấm chắn chì đầy đủ, vì có thể tiếp xúc trực tiếp với ống tia X hoặc bức xạ phân tán. Duy trì khoảng cách an toàn tối thiểu với các nguồn tia X là điều cần thiết.
VI. Kiểm tra nhiệt nóng chảy
Kiểm tra nhiệt bao gồm tất cả các phương pháp đo sự thay đổi nhiệt độ của một bộ phận đang được thử nghiệm bằng thiết bị cảm biến nhiệt. Nguyên tắc cơ bản của kiểm tra nhiệt bao gồm đo hoặc định lượng nhiệt độ bề mặt khi nhiệt chảy ra, vào hoặc qua vật thể thử nghiệm. Tất cả các kỹ thuật hình ảnh nhiệt đều dựa trên sự khác biệt về độ dẫn nhiệt giữa các khu vực bình thường, không có khuyết tật và các khu vực có khuyết tật. Thông thường, một nguồn nhiệt được sử dụng để tăng nhiệt độ của bộ phận đang được thử nghiệm khi quan sát các hiệu ứng làm nóng bề mặt. Vì các khu vực không có khuyết tật dẫn nhiệt hiệu quả hơn các khu vực có khuyết tật, nên lượng nhiệt hấp thụ hoặc phản xạ cho biết chất lượng của mối liên kết. Các loại khuyết tật ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt bao gồm liên kết, nứt, hư hỏng do va đập, tấm mỏng và nước xâm nhập vào vật liệu composite và lõi tổ ong. Phương pháp nhiệt là phương pháp hiệu quả nhất để phát hiện ván ép mỏng hoặc các khuyết tật gần bề mặt.
VII. Chụp X quang nơtron
Chụp X quang neutron là một kỹ thuật chụp ảnh không phá hủy, giúp hình dung các đặc điểm bên trong của mẫu. Sự vận chuyển neutron qua môi trường phụ thuộc vào mặt cắt ngang neutron của hạt nhân trong môi trường. Sự phân rã khác biệt của neutron qua môi trường có thể được đo, vẽ đồ thị và sau đó hình dung. Hình ảnh thu được có thể được sử dụng để phân tích các đặc điểm bên trong của mẫu. Chụp X quang neutron là một kỹ thuật bổ sung cho chụp X quang tia X. Cả hai kỹ thuật đều hình dung sự suy giảm qua môi trường. Ưu điểm chính của chụp X quang neutron là khả năng phát hiện các nguyên tố nhẹ như hydro có trong chất ăn mòn và nước.
VIII. Máy dò độ ẩm
Máy đo độ ẩm có thể được sử dụng để phát hiện độ ẩm trong cấu trúc tổ ong dạng sandwich. Máy đo độ ẩm đo mức mất công suất RF do sự hiện diện của nước. Máy đo độ ẩm thường được sử dụng để phát hiện độ ẩm trong mái vòm radar đầu. so sánh thiết bị kiểm tra NDI, như thể hiện trong Hình 29/30.
Hình 29: Thiết bị kiểm tra độ ẩm
Hình 30: So sánh thiết bị phát hiện NDI