Investigation of Characteristics of Sheets of Polyurethane Foam Using Acoustic Methods
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-2-61-68Keywords:
polyurethane foam, acoustic control, shadow method, artificial defects, safetyAbstract
The paper presents the developed installation and a new method of contactless acoustic control of sheets made of Styrofoam, based on the registration of the amplitude parameter of the pulse signal that passed through the sheet. It allows detecting various types of defects of different sizes, which is quite essential when using Styrofoam in particularly dangerous areas of the industry: oil and gas, aviation, nuclear, etc.
A new method of control of polyethylene foam sheets has been developed, based on an acoustic shadow non-contact method using the high-frequency area of the sound range (5...13 kHz). The essence of the non-contact acoustic shadow method is the analysis of the wave’s amplitude change passed through the polyethylene foam sheet due to the defect [19]. For researches, the unique scientific installation “Information-measuring complex for investigation of acoustic properties of materials and products” (registered on the portal of the scientific and technological infrastructure of the Russian Federation http://ckp-rf.ru) is used. It includes an information-measuring system for non-contact excitation, registration, and measurement of acoustic wave parameters in porous media.
The study of the possibility of detecting various types of defects was carried out for artificial defects, such as a dent (immediately after the formation and after the restoration of the sheet), a cut (through and non-through), an inclusion (much higher in density), a hole, and delamination. Measurements of the amplitude parameter of the pulse signal passed through a sheet of polyethylene foam in the area of the location of artificial defects of various sizes allowed us to assess the sensitivity of the installation and methodology.
Analyzing obtained data, it can be concluded that the penetration defect, heterogeneity, density, and defects, the plane of which is perpendicular to the direction of the acoustic waves are detected with quite high sensitivity. Therefore, the minimum size of detection is comparable with the foam’s pore size, except for non-through cuts, in which the defect size should be several times higher since sensitivity to defects is below the measurement error (1 relative unit).References
Взаимосвязь электретных свойств пенополиэтилена и коэффициента их вспенивания / И. Р. Гильманов, М. Ф. Галиханов, А. Р. Гильманова, М. А. Ды¬мова // Вестник технологического университета. 2018. Т. 21, № 9. С. 42–45.
Белокуров В. Н., Жаворонков А. И., Лукина Л. А. Анализ эксплуатационных свойств армированных композитных материалов в бытовой технике // Сервис в России и за рубежом. 2014. № 4. С. 24–31. DOI: 10.12737/4849.
Белокуров В. Н., Завязкина Л. С., Шагунов Д. В. Условия получения полимерных материалов с заданными деформационными показателями // Науковедение. 2015. Т. 7, № 1. С. 92–106. DOI: 10.15862/128TVN115.
Влияние минеральных наполнителей на свойства химически сшитого пенополиэтилена / А. В. Панкратов, Г. Н. Матюхина, Ю. Т. Панов, О. А. Фридман // Пластические массы. 2010. № 7. С. 32–34.
Системы изоляции объектов для хранения техники / К. А. Тер Закарян, Е. А. Шокодько, Е. Д. Фомина, Е. Ю. Жукова // Московский экономический журнал. 2019. № 3. С. 26–34.
Пенополиэтилен как теплоизоляция для холодного климата / А. Д. Жуков, Б. А. Ефимов, Ю. В. Сазонова, А. Ю. Жуков // Научное обозрение. 2017. № 15. С. 10–14.
Дроздова Л. Ф., Чеботарева Е. Ю., Кудаев А. В. Обзор современных компрессорных установок и материалов для снижения их шума // Noise theory and practice, 2018, vol. 4, no. 2, pp. 11-20.
Композиционные материалы и их применение в обувном производстве / И. Ш. Абдуллин, Р. Г. Ибрагимов, Г. Ш. Музафарова, Э. М. Саматова // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 19. С. 150–154.
Ковалевский В. Тепловая изоляция для объектов трубопроводного транспорта нефти // Технологии топливно-энергетического комплекса. 2006. № 1. С. 58–63.
Жарова Ю. А. Обзор методов неразрушающего контроля изделий авиационной техники из полимерных композиционных материалов // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2014. № 1-1. С. 34–38.
Перрен А. А., Баганик А. М. Неразрушающий контроль полимерных композитных материалов в судостроении // В мире неразрушающего контроля. 2011. № 3 (53). С. 24–26.
Неразрушающие методы контроля содержания связующих в полимерных композитных материалах / В. И. Постнов, О. Л. Бурхан, А. Э. Рахматуллин, С. М. Качура // Труды ВИАМ. 2013. № 12. C. 6–24.
Молин С. М., Леньков С. В. Моделирование и экспериментальные исследования поведения модельного объекта испытаний при вибрационном нагружении // Вестник ИжГТУ. 2005. № 1. С. 3–6.
Леньков С. В., Молин С. М., Копытов А. Г. Резонансный метод измерения вязкоупругих свойств демпфирующих материалов типа пористых закрытоячеистых пенополиэтиленов // Дефектоскопия. 2014. № 3. С. 57–63. DOI: 10.1134/S1061830914030061.
Неразрушающий контроль. Т. 3. Ультразвуковой контроль / под ред. В. В. Клюева. М. : Машиностроение, 2004. 846 с.
Методика и устройство для экспериментальной оценки акустического импеданса вязкоупругих сред / О. В. Муравьева, В. В. Муравьев, Д. В. Злобин, О. П. Богдан, В. Н. Сяктерев, В. В. Волков // Приборы и методы измерений. 2017. Т. 8, № 4. С. 314–326. DOI: 10.21122 / 2220-9506-2017-8-4-314-326.
Экспериментальная оценка интенсивности ультразвукового излучения медицинского оборудования на основе анализа размеров равновесных газовых пузырьков в жидкости / О. В. Муравьева, О. П. Богдан, Д. В. Злобин, В. Н. Милич, С. И. Масленников, Ю. С. Дудина // Приборы и техника эксперимента. 2017. Т. 60, № 1. С. 136–141. DOI: 10.7868/S0032816217010104.
Исследования структурного и напряженно-деформированного состояния рельсов текущего производства методом акустоупругости / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, А. В. Платунов, И. В. Булдакова, Л. В. Гущина // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 2. С. 13–23. DOI: 10.22213/2413-1172-2018-2-13-23.
Трифонова С. И., Генералов А. С., Далин М. А. Современные технологии и средства теневого ультразвукового контроля полимерных композиционных материалов // В мире неразрушающего контроля. 2016. Т. 19, № 1. С. 31–35.
