Inspección visual
La inspección visual es el principal método de inspección para las inspecciones en servicio. La mayoría de los daños chamuscan, manchan, abollan, penetran, desgastan o astillan la superficie del material compuesto, haciendo que el daño sea visible. Una vez detectado el daño, es necesario inspeccionar la zona afectada más de cerca utilizando linternas, lupas, espejos y boroscopios. Estas herramientas se utilizan para ampliar los defectos que de otro modo no se verían fácilmente y para permitir la inspección visual de las zonas que no son fácilmente accesibles.
La falta de resina, la riqueza de la resina, las arrugas, la formación de puentes, la decoloración (debida al sobrecalentamiento, a la caída de un rayo, etc.), los daños por impacto por cualquier causa, las materias extrañas, las ampollas y el desprendimiento son algunas de las discrepancias que pueden detectarse con una inspección visual. La inspección visual no puede encontrar defectos internos en el material compuesto, como delaminaciones, desprendimientos y agrietamiento de la matriz. Se necesitan técnicas de NDI más sofisticadas para detectar este tipo de defectos.
Prueba sónica audible (Coin Tapping)
Esta técnica, a veces denominada "audio", "sónica" o "coin tap", utiliza frecuencias en el rango audible (10 Hz a 20 Hz). Un método sorprendentemente preciso en manos de personal experimentado, la prueba de golpeo es quizás la técnica más común utilizada para la detección de delaminación y/o desprendimiento. El método se lleva a cabo golpeando la zona de inspección con un disco redondo sólido o un dispositivo ligero parecido a un martillo y escuchando la respuesta de la estructura al martillo. Un sonido claro, nítido y sonoro es indicativo de una estructura sólida bien adherida, mientras que un sonido sordo o sordo indica una zona discrepante.
La velocidad de golpeo debe ser lo suficientemente rápida para producir un sonido suficiente para que cualquier diferencia en el tono del sonido sea perceptible para el oído. El ensayo de golpeo es eficaz en las líneas de unión de pieles finas con rigidizadores, en los sándwiches de nido de abeja con láminas frontales finas o incluso cerca de la superficie de laminados gruesos, como los soportes de las palas de los aviones de rotor.
Una vez más, es inherente al método la posibilidad de que los cambios dentro de los elementos internos de la estructura puedan producir cambios de tono que se interpreten como defectos, cuando en realidad están presentes por diseño. Esta inspección debe realizarse en un área lo más silenciosa posible y por personal experimentado y familiarizado con la configuración interna de la pieza. Este método no es fiable para estructuras con más de cuatro capas. A menudo se utiliza para determinar los daños en las láminas frontales de nido de abeja delgadas.
Prueba de golpeo automatizada - Automated Tap Test
Esta prueba es muy similar a la prueba de golpeo manual, salvo que se utiliza un solenoide en lugar de un martillo. El solenoide produce múltiples impactos en una sola área. La punta del impactador tiene un transductor que registra la señal de fuerza frente al tiempo del impactador.
La magnitud de la fuerza depende del impactador, la energía de impacto y las propiedades mecánicas de la estructura. La duración del impacto (período) no es sensible a la magnitud de la fuerza de impacto; sin embargo, esta duración cambia cuando se altera la rigidez de la estructura. Por lo tanto, la señal de una región sin defectos se utiliza para la calibración, y cualquier desviación de esta señal sin defectos indica la existencia de daños.
Inspección por ultrasonidos
La inspección por ultrasonidos ha demostrado ser una herramienta muy útil para la detección de delaminaciones internas, vacíos o inconsistencias en los componentes de materiales compuestos que no se pueden discernir de otra manera utilizando la metodología visual o de toma. Existen muchas técnicas de ultrasonidos; sin embargo, cada una de ellas utiliza energía de ondas sonoras con una frecuencia superior a la gama audible.
Se introduce una onda sonora de alta frecuencia (normalmente varios MHz) en la pieza y puede dirigirse para que se desplace de forma normal a la superficie de la pieza, o a lo largo de la superficie de la pieza, o en algún ángulo predefinido con respecto a la superficie de la pieza. Puede ser necesario probar diferentes direcciones para localizar el flujo. El sonido introducido se monitoriza entonces mientras recorre su ruta asignada a través de la pieza para detectar cualquier cambio significativo.
Las ondas sonoras ultrasónicas tienen propiedades similares a las ondas de luz. Cuando una onda ultrasónica choca con un objeto que la interrumpe, la onda o la energía es absorbida o reflejada hacia la superficie. La energía sónica interrumpida o disminuida es recogida por un transductor receptor y convertida en una pantalla en un osciloscopio o un registrador gráfico. La visualización permite al operador evaluar las indicaciones discrepantes en comparación con las zonas que se sabe que son buenas. Para facilitar la comparación, se establecen estándares de referencia que se utilizan para calibrar el equipo de ultrasonidos.
El técnico de reparaciones debe darse cuenta de que los conceptos aquí expuestos funcionan bien en el entorno repetitivo de la fabricación, pero es probable que sean más difíciles de aplicar en un entorno de reparación, dado el gran número de componentes compuestos diferentes instalados en la aeronave y la relativa complejidad de su construcción.
Las normas de referencia también tendrían que tener en cuenta las transmutaciones que tienen lugar cuando un componente de composite está expuesto a un entorno en servicio durante un periodo prolongado o ha sido objeto de una actividad de reparación o de una acción restauradora similar. A continuación se analizan las cuatro técnicas ultrasónicas más comunes.
Inspección ultrasónica por transmisión
La inspección ultrasónica por transmisión utiliza dos transductores, uno a cada lado de la zona a inspeccionar. La señal ultrasónica se transmite de un transductor al otro. A continuación, el instrumento mide la pérdida de intensidad de la señal. El instrumento muestra la pérdida como un porcentaje de la intensidad de la señal original o la pérdida en decibelios. La pérdida de señal se compara con un estándar de referencia. Las zonas con una pérdida mayor que la norma de referencia indican que hay una zona defectuosa.
Inspección ultrasónica por pulso-eco
La inspección por ultrasonidos de un solo lado puede llevarse a cabo mediante técnicas de eco de pulso. En este método, una sola unidad de búsqueda funciona como transductor transmisor y receptor que es excitado por pulsos de alto voltaje. Cada impulso eléctrico activa el elemento transductor. Este elemento convierte la energía eléctrica en energía mecánica en forma de onda sonora ultrasónica. La energía sónica viaja a través de una punta de contacto de teflón® o metacrilato hasta la pieza de prueba.
En la pieza de prueba se genera una forma de onda que es captada por el elemento transductor. Cualquier cambio en la amplitud de la señal recibida, o el tiempo necesario para que el eco regrese al transductor, indica la presencia de un defecto. Las inspecciones por eco de pulso se utilizan para encontrar delaminaciones, grietas, porosidad, agua y disbondes de componentes adheridos. El eco de pulso no encuentra disbondes o defectos entre las pieles laminadas y el núcleo del panal.
Inspección por ultrasonidos
Los comprobadores de adherencia de baja y alta frecuencia se utilizan para inspeccionar por ultrasonidos las estructuras de materiales compuestos. Estos equipos utilizan una sonda de inspección con uno o dos transductores. El equipo de alta frecuencia se utiliza para detectar delaminaciones y vacíos. No puede detectar una desvinculación entre la piel y el núcleo del panal ni la porosidad. Puede detectar defectos de hasta 0,5 pulgadas de diámetro. El comprobador de adherencia de baja frecuencia utiliza dos transductores y se emplea para detectar delaminaciones, vacíos y desprendimientos de la piel al núcleo del panal. Este método de inspección no detecta qué lado de la pieza está dañado y no puede detectar defectos menores de 1,0 pulgadas.
Inspección Phased Array
La inspección Phased Array es uno de los últimos instrumentos ultrasónicos para detectar defectos en estructuras de materiales compuestos. Funciona según el mismo principio de funcionamiento que el eco de pulso, pero utiliza 64 sensores al mismo tiempo, lo que acelera el proceso.
Radiografía
La radiografía, a menudo conocida como rayos X, es un método de NDI muy útil porque básicamente permite ver el interior de la pieza. Este método de inspección se lleva a cabo haciendo pasar rayos X a través de la pieza o el conjunto que se está probando mientras se registra la absorción de los rayos en una película sensible a los rayos X. La película expuesta, una vez revelada, permite al inspector analizar las variaciones en la opacidad de la exposición registrada en la película, creando en efecto una visualización de la relación de los detalles internos del componente.
Dado que el método registra los cambios en la densidad total a través de su grosor, no es el método preferido para detectar defectos como las delaminaciones que se encuentran en un plano normal a la dirección del rayo. Sin embargo, es un método muy eficaz para detectar defectos paralelos a la línea central del haz de rayos X. Las anomalías internas, como las delaminaciones en las esquinas, el núcleo aplastado, el núcleo soplado, el agua en las celdas del núcleo, los vacíos en las juntas adhesivas de la espuma y la posición relativa de los detalles internos, pueden verse fácilmente mediante la radiografía.
La mayoría de los materiales compuestos son casi transparentes a los rayos X, por lo que deben utilizarse rayos de baja energía. Por motivos de seguridad, no es práctico utilizarlo alrededor de las aeronaves. Los operadores deben estar siempre protegidos por escudos de plomo suficientes, ya que existe la posibilidad de exposición, ya sea por el tubo de rayos X o por la radiación dispersa. Es esencial mantener una distancia mínima de seguridad con respecto a la fuente de rayos X.
Termografía
La inspección térmica comprende todos los métodos en los que se utilizan dispositivos de detección de calor para medir las variaciones de temperatura de las piezas que se inspeccionan. El principio básico de la inspección térmica consiste en la medición o cartografía de las temperaturas de la superficie cuando el calor fluye desde, hacia o a través de un objeto de prueba. Todas las técnicas termográficas se basan en las diferencias de conductividad térmica entre las zonas normales, sin defectos, y las que tienen un defecto. N
ormalmente, se utiliza una fuente de calor para elevar la temperatura de la pieza que se examina mientras se observan los efectos del calentamiento de la superficie. Dado que las zonas sin defectos conducen el calor con más eficacia que las zonas con defectos, la cantidad de calor que se absorbe o refleja indica la calidad de la unión. El tipo de defectos que afectan a las propiedades térmicas son los desprendimientos, las grietas, los daños por impacto, el adelgazamiento del panel y la entrada de agua en los materiales compuestos y en el núcleo del panal. Los métodos térmicos son más eficaces para los laminados finos o para los defectos cercanos a la superficie.
Radiografía de neutrones
La radiografía de neutrones es una técnica de imagen no destructiva capaz de visualizar las características internas de una muestra. La transmisión de neutrones a través de un medio depende de las secciones transversales de neutrones para los núcleos en el medio. La atenuación diferencial de los neutrones a través de un medio puede ser medida, mapeada y luego visualizada. La imagen resultante puede utilizarse para analizar las características internas de la muestra. La radiografía de neutrones es una técnica complementaria a la radiografía de rayos X. Ambas técnicas visualizan la atenuación a través de un medio. La mayor ventaja de la radiografía de neutrones es su capacidad para revelar elementos ligeros como el hidrógeno que se encuentra en los productos de la corrosión y el agua.
Detector de humedad
Un medidor de humedad puede utilizarse para detectar agua en las estructuras de panal en sándwich. Un medidor de humedad mide la pérdida de potencia de radiofrecuencia (RF) causada por la presencia de agua. El medidor de humedad se utiliza a menudo para detectar la humedad en los domos de la nariz.
