아니다

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18041(2022) 이 기사 인용

612 액세스

10 알트메트릭

측정항목 세부정보

우리는 알루미늄과 폴리머(폴리락타이드, 폴리불화비닐리덴 또는 폴리카보네이트)로 만들어진 라미네이트에서 분리 영역을 감지하기 위한 비파괴적 방법으로 디지털 홀로그램 진동 측정법(DHV)을 사용했습니다. 낮은 주파수(최대 30kHz) \(A_0\) 램파가 여기되고 샘플 진동의 진폭과 위상 패턴이 라미네이트의 금속 및 폴리머 측면에 동시에 등록되었습니다. 이러한 패턴을 기반으로 라미네이트의 분리 영역이 국한되었습니다. 저주파에서의 전달 특성은 일반 램파가 관찰되는 주파수 범위, 램파 진폭 및 주파수에 따른 램파 전파 속도 측면에서도 연구되었습니다. 우리는 라미네이트에 결함이 발생할 때 이러한 특성도 변경된다는 것을 보여주었습니다. 결함의 위치를 ​​파악할 수 없는 경우에도 램파의 동작을 기반으로 샘플이 손상되었는지 감지하는 것이 가능했습니다.

최근 몇 년 동안 폴리머-금속 라미네이트의 사용이 인기를 얻고 있습니다. 이는 순수 금속이나 폴리머 부품에 비해 가볍고 탄성률, 인장 및 굽힘 강도, 인성 등의 물리적 특성이 더 우수하기 때문입니다1. 또한 특정 응용 분야 및 요구 사항에 맞게 쉽게 조정할 수 있습니다.

이러한 라미네이트는 항공, 자동차, 의료 장비, 가전제품 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 현재 자동차 산업의 점점 더 많은 회사들이 작동 매개변수를 개선하고 생산 비용을 줄이기 위해 차량 중량을 줄이기 위해 노력하고 있습니다. 항공산업과 조선산업에서도 같은 경향을 볼 수 있다. 금속과 폴리머는 적절하게 생성되면 기계 구조에 쉽게 장착할 수 있는 요소를 형성할 수 있습니다.

라미네이트의 두 파트너에 대한 재료 선택은 열팽창의 제한된 차이, 환경 조건 준수, 전기 및 열 전도성, 구조적 진동을 완화하는 능력 등과 같은 특성을 기반으로 해야 합니다.

두 재료의 조립은 요즘 금속 인서트2,3,4,5,6,7를 사용한 사출 성형과 같은 일반적인 절차를 사용하여 추가 단계 없이 가공 중에 직접 달성됩니다. 이러한 접합 방법은 폴리머 및 금속 부품을 쉽고 완벽하게 재활용할 수 있다는 점에서 특히 매력적입니다. 그러나 금속-폴리머 조인트의 생산 주기가 짧을 경우 연결 결함이 발생할 수 있습니다.

폴리머-금속 라미네이트의 생산 방법에 대한 익숙해짐에도 불구하고, 숨겨진 결함이나 거의 눈에 띄지 않는 결함이 형성될 가능성은 여전히 ​​주요 관심사입니다. 이러한 결함은 특정 요소의 생산 및 활용 중에 나타날 수 있으며 표준 검사에 의해 숨겨질 수 있습니다1. 이러한 유형의 고장은 감지되지 않은 채 방치될 경우 작동 과정에서 점진적으로 증가할 수 있으며 궁극적으로 전체 구조에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다1.

이러한 재료의 표면 결함은 쉽게 국소화될 수 있지만 최종 제품의 강도에 심각한 영향을 미칠 수 있는 내부(숨겨진) 결함은 감지하기 어렵습니다. 발견되더라도 결함이 있는 패널이나 구조물의 일부만 제거하거나 교체하기 위해서는 위치 파악도 필요하다.

비파괴 검사(NDT)는 개별 구성 요소에 숨겨진 결함이 있는지 확인하는 데 유용한 도구입니다. 현재 초음파 검사8,9,10(초음파 진동계11 포함), 방사선 촬영12,13,14, 스캐닝 레이저 도플러 진동계15,16 및 전단 측정법17,18 등 몇 가지 이상의 NDT 기술이 사용되고 있습니다. 램파를 사용하는 표준 및 잘 알려진 비파괴 테스트 방법은 대형 물체와 높은 여기 주파수(최대 6MHz1,19,20)에 사용됩니다. 이전 작업에서는 홀로그램 진동측정을 사용하여 얇은 에폭시 접착제 층으로 결합된 강철-폴리아미드 라미네이트와 접착제 없이 접착제로만 연결된 알루미늄-폴리아미드 라미네이트의 숨겨진 결함을 조사할 수 있었습니다. 우리는 200~30kHz 범위의 주파수를 갖는 진동으로 여기된 샘플의 진폭과 위상 패턴을 비교했습니다. 두 경우 모두 샘플 양쪽의 진동 패턴 차이를 측정하여 분리 영역을 감지하고 위치를 파악할 수 있었습니다.