Голограммы помогают исследовать качество композитных материалов

Назад к списку новостей

В последние десятилетия в мире развиваются технологии производства новых композитных материалов — то есть, материалов со сложной структурой и заданными механическими или физическими свойствами. Применяются они в самых разных отраслях промышленности — от медицины до авиастроения. Однако существует проблема контроля качества и характеристик таких материалов. Необходимо знать, соответствует ли созданный новый материал тем параметрам, которые получены согласно модельным расчетам.

Недавно в авторитетном научном журнале IEEE Transactions on Industrial Informatics была опубликована статья, в которой описывается метод цифровой голографии для оценки параметров композитных материалов. В частности, материалов с керамическим напылением, которое значительно увеличивает устойчивость к температурным воздействиям. Следует сказать, что процесс напыления осуществляется плазменной струей при очень высокой температуре.

После охлаждения материала в нём возникают остаточные напряжения, которые могут повлиять на его прочностные характеристики. Таким образом, необходимо создать метод регистрации и оценки таких деформированных состояний сразу после окончания технологического процесса напыления. Существует известный и доступный метод контроля таких напряжений. На образце крепится специальный датчик, затем в одной точке делается технологическое отверстие, после чего остаточные напряжения высвобождаются и регистрируются, а затем анализируется, — говорит один из авторов исследования — заведующий лабораторией когерентно -оптических измерительных систем БФУ им. И. Канта Игорь Алексеенко. — Такой способ имеет два недостатка. Первый заключается в том, что датчик, будучи прикрепленным к образцу, искажает результаты. Второй — в том, что с помощью этого метода можно изучить материал только в нескольких точках. В нашей работе мы использовали метод оптического неразрушающего контроля, который, во-первых, является бесконтактным, то есть, на материал не нужно устанавливать локализованные датчики, а, во-вторых, он позволяет регистрировать деформации в каждой точке полученного изображения. Сложная и высокочувствительная измерительная техника регистрирует несколько сотен цифровых голограмм, которые дают возможность изучить механические процессы во времени на множестве точек поверхности образца. В итоге получается более точная и полная информация о состоянии объекта.

Отметим, что методы цифровой голографии хорошо известны, однако они требуют постоянной адаптации к различного рода задачам, что было сделано исследователями. Они реализовали метод в условиях, максимально приближенных к промышленным.

— На первом этапе исследования проводились в основном нашими немецкими коллегами из Института технической оптики Университета Штутгарта, — рассказывает Игорь Алексеенко. — Затем исследования велись уже совместно со специалистами лаборатории когерентно-оптических измерительных систем БФУ им. И. Канта, сотрудники которой имеют большой опыт работы в области цифровой голографии и оптического неразрушающего контроля.

По мнению Игоря Алексеенко, активное внедрение адаптированного метода контроля позволит усовершенствовать процесс производства композитных материалов и существенно улучшит их характеристики.