یكی از محصولات بسیار مهم در كامپوزیت ها، لانه زنبوری ها (honeycombs) هستند كه به سبب شكل فیزیكی و شیوه ساخت، از مقاومت و استحكام بسیار خوبی برخوردارند و به این جهت كاربرد زیادی در صنایع هوایی به ویژه در ساخت بدنه هواپیما دارند. ساختار این مواد از شش ضلعی های منظم و یك اندازه ای، شبیه لانه زنبوری، تشكیل شده است و نسبت استحكام به وزن بسیار بالایی دارد. لانه زنبوری ها معمولا از آلومینیوم، كولار، كربن، كامپوزیت الیاف شیشه، كاغذ، نامكس و و یا فولاد ساخته می شوند. این شش ضلعی ها به وسیله دو لایه مسطح موسوم به لایه رویی (top skin) و لایه زیرین (bottom skin) محصور شده اند. شكل 1 نمونه هایی از لانه زنبوریها را نشان می دهد. عیوب عمده ای كه ممكن است در این قطعات به وجود آیند، بسته به موقعیت قطعه، عبارتند از:
آزمون های غیر مخرب
آزمون های غیر مخرب (non-destructive test) عبارت است از بازرسی، ارزیابی و اندازه گیری ویژگی های یك ماده، قطعه یا دستگاه با به كارگیری پدیده های فیزیكی بدون آثار تخریبی و اختلال در كاربرد. برای انجام آزمون های غیر مخرب، عمدتا روش های زیر به كار گرفته می شوند:
1- روش فراصوتی (Ultrasonic)
در این روش از یك صفحه متحرك كریستالی به نام مبدل (transducer) استفاده می شود كه پالس های الكتریكی را از مولد دریافت كرده، به پالس های مكانیكی تبدیل می كند و به این ترتیب امواج فراصوتی ایجاد میشوند.
این امواج پس از وارد شدن به قطعه منعكس می شوند. موج های برگشتی نیز تبدیل به پالس های الكتریكی شده و در دستگاه به یك سری نمودار تبدیل می شوند. پس از مشاهده این نمودارها در صفحه مانیتور (اسیلوسكوپ) می توان سلامت و یا عیب قطعه را مشخص كرد. معمولا روش آزمون به این صورت است كه ابتدا قطعه ای كاملا سالم را آزمایش كرده و نمودار به دست آمده از آن را به عنوان مرجع قرار می دهند.، آن گاه نمودار قطعه مورد آزمایش را با آن مقایسه می كنند. در این روش طول موج فركانس فرستاده شده به قطعه برای مشاهده بازبینی عیوب، از اهمیت زیادی برخوردار است و هر چه فركانس بالاتر باشد عیوب ریزتر، بهتر مشخص خواهند شد. مثلا اگر فركانس فرستاده شده برابر 25/1 مگاهرتز باشد عیوبی با ابعاد حدودا 4 میلی متر قابل رویت هستند در حالی كه فركانس 10 مگاهرتز عیوب حدود 4/0 میلی متری را مشخص خواهد كرد.
2- روش ترموگرافی (Thermography)
این روش یكی از شیوه های حرارتی است و برای آزمون غیر مخرب بسیاری از مواد دیگر نیز به كار می رود. در روش های حرارتی چگونگی انتشار انرژی گرمایی در قطعه بررسی شده و از طریق آن، عیوب داخلی قطعه مشخص می شود. اگر قطعه سالم باشد انتشار حرارت در تمام نقاط آن یكسان است، ولی اگر قطعه معیوب باشد انتشار حرارت در آن یكنواخت نخواهد بود. حرارت را می توان به صورت مستقیم یا القایی و گاهی نیز با استفاده از اشعه فروسرخ و یا فرابنفش به قطعه اعمال كرد. استفاده از پرتوی فرابنفش باعث می شود كه تغییر رنگ واضح تر شده و عیوب راحت تر مشاهده شوند. به طور كلی در این روش از موادی استفاده می شود كه دارای ویژگی فلورسنس بوده و در اثر تغییر دما از خود نور پخش كنند. از روی اختلاف شدت نور می توان به وجود عیب پی برد. در این روش، حرارات بر روی سطح زیرین قطعه ایی كه كاملا تمیز شده است، به صورت یكنواخت اعمال می شود. ماده فلورسنت كه بر سطح رویین قطعه اعمال شده است، در برابر حرارات واكنش نشان میدهد. عیوب احتمالی موجود در قطعه باعث تغییر دما در سطح رویی قطعه شده همین اختلاف دما و دیرتر گرم شدن آن قسمت، سبب تغییر رنگ در ماده فلورسنت می شود. این دگرگونی رنگ ها، عیوب را آشكار كرده و مكان آن را نیز مشخص می كند. برای پی بردن به اختلاف شدت نور، روی قطعه و سطح ماده ترموگراف، پرتوی فرا بنفش تابیده می شود. استفاده از این پرتو باعث بالا رفتن حساسیت كار شده و در حصول نتیجه، بسیار مناسب است. شكل 2 نتیجه نمونه ای از به كارگیری این روش را نشان می دهد كه در آن، موقعیت عیب با رنگ كاملا آشكار است.
دقت این روش نسبتا بالا است ولی قابلیت تعیین عمق و نوع عیب را ندارد. در لانه زنبوری ها این عمل دو بار تكرار می شود. بدین ترنیب كه قطعه یك بار از سطح رویی و بار دیگر از سطح زیرین آزمایش می شود. در شیوه های پیشرفته تر، با قرار دادن حس گرهای حرارتی مسطح بر روی قطعه و اتصال آن ها به یك سیستم و مونیتور، امكان مشاهده واكنش های حرارتی، بسیار مطلوب تر خواهد بود.
منبع: نشریه موسسه كامپوزیت ایران
- جدا شدن لایه های رویی و زیرین از لانه زنبوری ها
- له شدگی لانه زنبوری ها
- نفوذ آب به داخل لانه زنبوری ها و ایجاد خوردگی
- ایجاد خوردگی در داخل لانه زنبوری ها در اثر عوامل دیگر البته لازم به ذكر است كه ساخت لانه زنبوری از فلزات و آلیاژ ها به دلیل بالا بودن هزینه ساخت و مشكلات موجود به ویژه در اتصال دو سطح رویی و زیرین به هسته، كم تر متداول است.
آزمون های غیر مخرب
آزمون های غیر مخرب (non-destructive test) عبارت است از بازرسی، ارزیابی و اندازه گیری ویژگی های یك ماده، قطعه یا دستگاه با به كارگیری پدیده های فیزیكی بدون آثار تخریبی و اختلال در كاربرد. برای انجام آزمون های غیر مخرب، عمدتا روش های زیر به كار گرفته می شوند:
1- روش فراصوتی (Ultrasonic)
در این روش از یك صفحه متحرك كریستالی به نام مبدل (transducer) استفاده می شود كه پالس های الكتریكی را از مولد دریافت كرده، به پالس های مكانیكی تبدیل می كند و به این ترتیب امواج فراصوتی ایجاد میشوند.
این امواج پس از وارد شدن به قطعه منعكس می شوند. موج های برگشتی نیز تبدیل به پالس های الكتریكی شده و در دستگاه به یك سری نمودار تبدیل می شوند. پس از مشاهده این نمودارها در صفحه مانیتور (اسیلوسكوپ) می توان سلامت و یا عیب قطعه را مشخص كرد. معمولا روش آزمون به این صورت است كه ابتدا قطعه ای كاملا سالم را آزمایش كرده و نمودار به دست آمده از آن را به عنوان مرجع قرار می دهند.، آن گاه نمودار قطعه مورد آزمایش را با آن مقایسه می كنند. در این روش طول موج فركانس فرستاده شده به قطعه برای مشاهده بازبینی عیوب، از اهمیت زیادی برخوردار است و هر چه فركانس بالاتر باشد عیوب ریزتر، بهتر مشخص خواهند شد. مثلا اگر فركانس فرستاده شده برابر 25/1 مگاهرتز باشد عیوبی با ابعاد حدودا 4 میلی متر قابل رویت هستند در حالی كه فركانس 10 مگاهرتز عیوب حدود 4/0 میلی متری را مشخص خواهد كرد.
2- روش ترموگرافی (Thermography)
این روش یكی از شیوه های حرارتی است و برای آزمون غیر مخرب بسیاری از مواد دیگر نیز به كار می رود. در روش های حرارتی چگونگی انتشار انرژی گرمایی در قطعه بررسی شده و از طریق آن، عیوب داخلی قطعه مشخص می شود. اگر قطعه سالم باشد انتشار حرارت در تمام نقاط آن یكسان است، ولی اگر قطعه معیوب باشد انتشار حرارت در آن یكنواخت نخواهد بود. حرارت را می توان به صورت مستقیم یا القایی و گاهی نیز با استفاده از اشعه فروسرخ و یا فرابنفش به قطعه اعمال كرد. استفاده از پرتوی فرابنفش باعث می شود كه تغییر رنگ واضح تر شده و عیوب راحت تر مشاهده شوند. به طور كلی در این روش از موادی استفاده می شود كه دارای ویژگی فلورسنس بوده و در اثر تغییر دما از خود نور پخش كنند. از روی اختلاف شدت نور می توان به وجود عیب پی برد. در این روش، حرارات بر روی سطح زیرین قطعه ایی كه كاملا تمیز شده است، به صورت یكنواخت اعمال می شود. ماده فلورسنت كه بر سطح رویین قطعه اعمال شده است، در برابر حرارات واكنش نشان میدهد. عیوب احتمالی موجود در قطعه باعث تغییر دما در سطح رویی قطعه شده همین اختلاف دما و دیرتر گرم شدن آن قسمت، سبب تغییر رنگ در ماده فلورسنت می شود. این دگرگونی رنگ ها، عیوب را آشكار كرده و مكان آن را نیز مشخص می كند. برای پی بردن به اختلاف شدت نور، روی قطعه و سطح ماده ترموگراف، پرتوی فرا بنفش تابیده می شود. استفاده از این پرتو باعث بالا رفتن حساسیت كار شده و در حصول نتیجه، بسیار مناسب است. شكل 2 نتیجه نمونه ای از به كارگیری این روش را نشان می دهد كه در آن، موقعیت عیب با رنگ كاملا آشكار است.
دقت این روش نسبتا بالا است ولی قابلیت تعیین عمق و نوع عیب را ندارد. در لانه زنبوری ها این عمل دو بار تكرار می شود. بدین ترنیب كه قطعه یك بار از سطح رویی و بار دیگر از سطح زیرین آزمایش می شود. در شیوه های پیشرفته تر، با قرار دادن حس گرهای حرارتی مسطح بر روی قطعه و اتصال آن ها به یك سیستم و مونیتور، امكان مشاهده واكنش های حرارتی، بسیار مطلوب تر خواهد بود.
1- روش پرتونگاری (x-ray)
این روش در لانه زنبوری ها از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این روش از امواج الكترومغناطیسی با طول موج كوتاه، همانند پرتوی ایكس یا اشعه لاندا، استفاده می شود. پس از عبور این امواج از قطعه و برخورد آن با صفحه ظاهر كننده كه می تواند یك صفحه نورانی یا فیلم عكاسی باشد، عیوب احتمالی قطعه آشكار میشود. روش كار به این صورت است كه در یك فاصله زمانی معین، به قطعه مورد آزمایش پرتودهی می شود. پس از این كه صفحه ظاهركننده در جهت دیگر قرار گرفت، با به كارگیری نفوذ سنج ها حدود عیب احتمالی قطعه مشاهده میشود و در هنگام پرتونگاری قطعه، از نفوذ سنج ها نیز عكس برداری می شود. نفوذسنج ها قطعاتی از جنس خود قطعه اصلی باشد. بدین صورت ریزترین عیب ها و نا هماهنگی ها در قطعه آشكار شده و از روی فیلم می توان درون قطعه را به طور كامل مشاهده كرد. شكل 3 نمونه ای از عكس برداری به این روش را نشان می دهد كه در آن، موقعیت و اندازه عیب آشكارا قابل تشخیص است.
2- روش مكانیكی و چشمی
این روش برای مواردی همانند تشخیص رنگ، ترك های سطحی، ابعاد قطعه، ضخامت لایه ها، صافی سطح، توزیع و ابعاد دانه ها و عیوب سطحی به كار می رود.
3- روش الكترومغناطیس و الكترونیك
از این روش برای تعیین محتوی آلیاژ، وجود حفره ها، تشخیص كار سختی انجام شده روی قطعه، تركیب مواد موجود در قطعه، خوردگی های احتمالی، سوراخ های موجود در قطعه و عمق آنها ،ساختمان كریستالی قطعه، هدایت الكتریكی و گرمایی، رفتار حرارتی، مقاومت كششی، پوشش سطحی و ضخامت لایه های قطعه استفاده می شود.
4- روش شیمیایی
این روش برای تشخیص آلیاژ به كار رفته در قطعه، تركیب مواد، اندازه دانه بندی ها، ترك های موجود در قطعه، خلل و فرج قطعه و یافتن عیوب سطحی به كار گرفته می شود.
این روش در لانه زنبوری ها از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این روش از امواج الكترومغناطیسی با طول موج كوتاه، همانند پرتوی ایكس یا اشعه لاندا، استفاده می شود. پس از عبور این امواج از قطعه و برخورد آن با صفحه ظاهر كننده كه می تواند یك صفحه نورانی یا فیلم عكاسی باشد، عیوب احتمالی قطعه آشكار میشود. روش كار به این صورت است كه در یك فاصله زمانی معین، به قطعه مورد آزمایش پرتودهی می شود. پس از این كه صفحه ظاهركننده در جهت دیگر قرار گرفت، با به كارگیری نفوذ سنج ها حدود عیب احتمالی قطعه مشاهده میشود و در هنگام پرتونگاری قطعه، از نفوذ سنج ها نیز عكس برداری می شود. نفوذسنج ها قطعاتی از جنس خود قطعه اصلی باشد. بدین صورت ریزترین عیب ها و نا هماهنگی ها در قطعه آشكار شده و از روی فیلم می توان درون قطعه را به طور كامل مشاهده كرد. شكل 3 نمونه ای از عكس برداری به این روش را نشان می دهد كه در آن، موقعیت و اندازه عیب آشكارا قابل تشخیص است.
2- روش مكانیكی و چشمی
این روش برای مواردی همانند تشخیص رنگ، ترك های سطحی، ابعاد قطعه، ضخامت لایه ها، صافی سطح، توزیع و ابعاد دانه ها و عیوب سطحی به كار می رود.
3- روش الكترومغناطیس و الكترونیك
از این روش برای تعیین محتوی آلیاژ، وجود حفره ها، تشخیص كار سختی انجام شده روی قطعه، تركیب مواد موجود در قطعه، خوردگی های احتمالی، سوراخ های موجود در قطعه و عمق آنها ،ساختمان كریستالی قطعه، هدایت الكتریكی و گرمایی، رفتار حرارتی، مقاومت كششی، پوشش سطحی و ضخامت لایه های قطعه استفاده می شود.
4- روش شیمیایی
این روش برای تشخیص آلیاژ به كار رفته در قطعه، تركیب مواد، اندازه دانه بندی ها، ترك های موجود در قطعه، خلل و فرج قطعه و یافتن عیوب سطحی به كار گرفته می شود.
منبع: نشریه موسسه كامپوزیت ایران
