عنوان المقالة:اختبار بي سي آر تيPCRT للمكونات المصنعة المضافة إلى الفضاء الجوي Process Compensated Resonance Testing For Aerospace Additive Manufactured Components
طيار مهندس/ محمد الشعلان، مهدي موتون، هنري جيلارد، جوليفر فان إيش، آرانتخا كارسيلين
English Authors
Mehmed asch-Schaalan,Mehdi Mouton, Henri Gillard, Gulliver Van Essche, Arantxa Carcelen
Abstract
يعد اختبار طريقة الاختبار اللاإتلافي هذه مثيرة للاهتمام بشكل خاص لقدرته على التطبيق على الأجزاء المعقدة. يستخدم PCRT الترددات الرنانة للمادة للكشف عن العيوب ، على غرار التحليل الطيفي بالموجات فوق الصوتية الرنانة (RUS). ومع ذلك ، لا تحدد PCRT المقبولية من خلال تحليل الرنين الكلاسيكي، ولكنها تعتمد على الخوارزميات التي تسمح بالتعرف الفوري على الأنماط واختبار الفشل الآلي دون الحاجة إلى أي أداة تفسير إضافية. من الواضح أن برنامج الكمبيوتر هو المفتاح في دقة هذه التقنية ، والعامل الآخر المؤثر هو درجة الحرارة. لهذا السبب ، هناك العديد من الأبحاث وبراءات الاختراع على الخوارزميات. من ناحية أخرى، يمكن تنفيذ نموذجين مختلفين. يتنبأ نموذج Forward بترددات الرنين وأشكال الوضع للجزء ، بينما يسمح نموذج Inversion بالتقييم الكمي لعينة اختبار المقياس الكلي وحالة مادة البنية الدقيقة. في هذا النموذج الأخير ، يعمل نهج جزء إلى ذاته على التخفيف من المشكلات المتعلقة بالارتباك من خلال معلمات متعددة لها تأثيرات مماثلة على ترددات الرنين للمختبر. يتم ذلك عن طريق تحليل التغييرات في ترددات الرنين بين الحالات ، بدلاً من الترددات المطلقة نفسها. ومع ذلك، تتطلب هذه الطريقة عملية "معايرة" نموذجية ، والتي يمكن إجراؤها من خلال المقارنة بجزء "مرجعي" وعكس تغييرات خصائص المواد لاحقًا. تقدم PCRT عيوبًا أخرى، حيث لا يمكنها اكتشاف العيوب الصغيرة حقًا، ولا مواقع أو أحجام العيوب في القطعة المختبرة. ومع ذلك ، فهي تتمتع بالعديد من المزايا إلى جانب كونها تقنية غير مدمرة او لاإتلافية. يمكن استخدامه في معظم المواد والأحجام والأشكال الهندسية. إنه سريع وسهل وغير مكلف مقارنة بأساليب NDT الأخرى. كما أنه يقلل من الهدر ويكشف عن عدد كبير من أنواع العيوب. وخلاصة القول ، إن PCRT له مستقبل في العديد من التطبيقات، ولكن قد يكون مطلوبًا تقنية أخرى بعد اختباره لتحليل العيوب الحالية على جزء ما. علاوة على ذلك، من المثير للاهتمام ملاحظة أن عمليات التفتيش PCRT مستخدمة بالفعل في تطبيقات الطيران التجارية في الأشكال الهندسية المعقدة من أجل تحسين موثوقية المكونات مع تقليل تكاليف الفحص واستبدال الأجزاء.
Abstract
This non-destructive method testing is especially interesting for its capacity for being applied on complex parts. PCRT uses the resonant frequencies of a material to detect defects, similar to the Resonant Ultrasound Spectroscopy (RUS). However, PCRT doesn’t determine acceptability by classical resonant analysis, but it relies in algorithms that allow an immediate pattern recognition and an automated pass-fail test without the need of any additional interpretation tool. It is clear that the computer software is key in the accuracy of this technique, and another influential factor is temperature. For this reason, there are many researches and patents on algorithms. On the other hand, two different models can be implemented. The Forward Model predicts the resonance frequencies and mode shapes of the part, while the Model Inversion allows the quantitative evaluation of the macro-scale test sample and the micro-structure material state. In this last model, the Part-To-Itself approach alleviates problems related to the confounding by multiple parameters having similar effects on a part’s resonance frequencies. This is done by analyzing the changes in the resonance frequencies between states, rather than the absolute frequencies themselves. Nevertheless, this method requires a model ‘calibration’ process, which can be done by comparing to a ‘reference’ part and subsequently inverting material property changes. PCRT presents others drawbacks, as it cannot detect really small flaws, and neither the locations or the sizes of the defects in the piece. However, it has many advantages besides being a non-destructive technique. It can be used in most materials, sizes and geometries. It is quick, easy and inexpensive compared to others NDT methods. It also reduces waste and it detects a wide number of types of defects. To sum up, PCRT has future in many applications, but it may be required another technique after its test to further analyse the present defects on a part. Furthermore, it is interesting to notice that the PCRT inspections are already used in commercial aerospace applications on complex geometries in order to improve components reliability while reducing inspection and part replacement costs. It may represent the future of AM component inspection. The current suite of inspections is not providing the individual part validation that is needed and the industry is currently relying on an assumed representative tensile sample to confirm material conformance of batches of parts. The PCRT method meets both of these needs, providing a production-ready, 100% inspection option that quantifies inspection results, supporting process monitoring, quality assurance, and continuous improvement.
Publication Date
7/1/2021
Publisher
جامعة بروكسل الحرة "ECOLE POLYTECHNIQUE DE BRUXELLES"
طيار مهندس/ محمد الشعلان | Capt. Mehmed asch-Schaalan | 5317