Composite heat damage measurement using the handheld Agilent 4100 ExoScan FTIR

Význam tématu

Composite materiály s epoxidovou matricí poskytují výjimečný poměr pevnosti k hmotnosti, což je zásadní pro letecký průmysl a další vysoce výkonné aplikace. Tepelné a UV poškození iniciuje oxidaci pryskyřice, která se projevuje degradací mechanických vlastností dříve, než vzniknou viditelné praskliny. Tradiční NDT metody nedokážou detekovat tyto rané fáze poškození v terénu, což zvyšuje riziko selhání součástí.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo ukázat schopnost přenosného FTIR přístroje Agilent 4100 ExoScan identifikovat a kvantifikovat tepelná poškození kompozitů in situ bez nutnosti destruktivního odběru vzorků. Studie zahrnuje kalibraci na kontrolovaných tepelných ošetřeních a praktické ověření na letadlových dílech postižených požárem motoru.

Použitá metodika a instrumentace

• Agilent 4100 ExoScan FTIR handheld: externí reflektance při 45° pro kompozitní povrchy, spektrální rozsah 4000–650 cm⁻¹, rozlišení až 4 cm⁻¹
• Interní ATR rozhraní pro vysoce absorbující nebo lesklé vzorky
• Software s úrovněmi Administrator pro tvorbu metod a Technician pro rutinní měření
• Alternativa Agilent 4200 FlexScan FTIR se samostatnou hlavou o hmotnosti 3 lb a elektronikou na kabelu

Hlavní výsledky a diskuse

• Nárůst absorbance esterových a peresterových pásů kolem 1700 cm⁻¹ a změny v otiskové oblasti potvrzují oxidaci epoxidové matrice
• Kvantifikace pomocí PLS kalibrace na vzorcích BMS 8-212 (350–500 °F, 20 min) dosáhla korelace 0,93 a chyby křížové validace cca 10 °F
• In situ testy na dílech poškozených požárem ukázaly lokalizaci nejvyššího tepelně indukovaného poškození v blízkosti kovových nosičů díky vyšší vodivosti tepla

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá (20–25 s) a neinvazivní kontrola velkých součástí přímo na místě bez demontáže
• Uživatelsky přívětivý software pro rychlé zavedení do údržby a výrobních procesů
• Možnost delegovat rutinní měření na personál s minimálním školením

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření aplikace na detekci UV poškození pryskyřic
• Integrace FTIR inspekcí do autonomních systémů, dronů či robotických ramen
• Další miniaturizace optiky a rozhraní pro přístup do stísněných prostor
• Adaptace a rozšíření kalibrací pro různé typy kompozitů a provozní podmínky

Závěr

Agilent 4100 ExoScan FTIR se ukázal jako efektivní, přenosné a nepoškozující řešení pro detekci a kvantifikaci raných fází tepelných poškození kompozitních materiálů. Přináší rychlou odezvu, snadnou obsluhu a možnosti rutinní kontroly i ve výzbrojních či výrobních provozech.