Ученые Ниту «Мисис» Нашли Способ Обнаруживать Дефекты В Деталях Самолетов Размером 50 Микрон

Группа ученых НИТУ «МИСиС» под руководством профессора Александра Карабутова разработал уникальный отечественный прибор лазерно-ультразвуковой диагностики материалов, способный обнаруживать мельчайшие внутренние дефекты с точностью до сотых долей миллиметра.

Применение разработки в производстве и эксплуатации самолета позволит поднять его качественные характеристики и надежность на новый уровень.

Развитие технологий связано с увеличением механических и термических нагрузок на наиболее ответственные элементы конструкций и требует использования новых стратегических материалов, таких как композиты и аддитивные покрытия.

Эти материалы уникальны по прочности и легкости, но структурно неоднородны, поэтому развитие критического разрушения в них происходит быстрее, чем в традиционных металлах.

Мельчайшие поры и дефекты в деталях авиационных механизмов при воздействии сочетания знакопеременных напряжений в воздухе могут превратиться в магистральную трещину, то есть сравнимую по размеру с функциональными деталями самолета, и стать причиной разрушения катастрофа.

Чтобы предотвратить разрушение, наиболее значимые компоненты лейнера должны пройти трехмерное исследование внутренней структуры, которое позволит обнаружить дефектные участки на самой ранней стадии.

«Научный коллектив новой лаборатории НИТУ «МИСиС», созданной в 2015 году в рамках программы повышения конкурентоспособности, под руководством доктора физико-математических наук, профессора Александра Карабутова, представил новую, не имеющую аналогов технологию лазерно-ультразвуковой структуроскопии с уникальные возможности по 3D-контролю материалов, деталей и изделий авиационной техники», — рассказала ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова.

Лазерно-ультразвуковой структуроскоп, разработанный в НИТУ «МИСиС», обладает повышенным пространственным разрешением (50 микрон) при сохранении большой глубины зондирования (до 40 мм) и позволяет характеризовать дефекты по их механическим характеристикам и форме, эффективно получая 3D-изображение.
модель детали.

По словам руководителя проекта, профессора Александра Карабутова ,

«В отличие от традиционного УЗИ, лазерная ультразвуковая структуроскопия использует лазер для создания зондирующих импульсов и сверхширокополосные пьезоэлектрические приемники для регистрации эхо-сигналов.
Это позволяет повысить пространственное разрешение УЗК в 6-10 раз, а также его чувствительность, получать количественную информацию о состоянии материала - модулях упругости, пористости, напряженных состояниях, различать твердые и мягкие состояния.
неоднородности.
Измерения можно автоматизировать, что повышает надежность контроля».

Ультразвуковой луч, создаваемый лазерным импульсом, обладает рядом уникальных характеристик, которые практически невозможно реализовать традиционными средствами – «сверхкороткие» импульсы, сохранение четкой формы сигнала, узкий ультразвуковой луч без боковых помех.
Это дает возможность контролировать детали в условиях, когда другие методы неэффективны, например, обнаруживать и различать расслоения каждого последующего слоя композиционного материала.
Экспериментальный образец разработанной автоматизированной системы неразрушающего контроля успешно прошел испытания для контроля углепластиковых кессонов крыла нового российского ближне-среднемагистрального пассажирского авиалайнера, в том числе при нагрузочных испытаниях.
Первая партия инновационных лазерно-ультразвуковых дефектоскопов уже запущена в мелкосерийное производство и планируется к использованию в отечественной авиакосмической отрасли.
Профессор Александр Карабутов - заведующий лабораторией «Лазерно-ультразвуковая диагностика структуры и свойств горных пород и неоднородных конструкционных материалов» НИТУ «МИСиС», победитель открытого международного конкурса грантов НИТУ «МИСиС».
Область научных интересов: мощные акустические лучи, самовоздействие разрывных волн, самофокусировка ультразвуковых лучей, лазерная оптоакустика, лазерно-ультразвуковая спектроскопия и томография.

Теги: #Популярная наука #лазеры #физика #НИТУ «МИСиС»