Лако-красочные материалы — производство

Использование акустической эмиссии для обнаружения тре­щин, возникающих при воздействии напряжений в инженерных конструкциях, например в нефтяных платформах в Северном море, в сосудах высокого давления, на самолетных крыльях и т. д., стало обычным делом в последние годы. Однако использование этого метода для изучения покрытий, подвергающихся воздей­ствию напряжений, является новинкой. Методика, предложенная впервые фирмой ICI, находит значительное применение при по стоянном контроле за состоянием покрытий и даже, в некоторых случаях, в предсказании их долговечности при натурных испыта­ниях, как естественных, так и ускоренных, испытаниях коррозион­ной стойкости путем разбрызгивания соли и т. п. Кроме того, метод очень полезен для оценки влияния изменений рецептуры лакокрасочного материала на механические свойства покрытия и для оценки этих свойств для отдельных слоев системы покрытия, а также для уяснения того, как эти свойства «накладываются» друг на друга, формируя общее свойство всей системы. Методика в принципе очень проста. Любое внезапное микроскопическое перемещение в тедег-далример—.образов. ашіе и развитие трещины, может вызвать акустическую эмиссию Например, напряжение концентрируется на растущем конце трещины. По мере распро­странения последней энергия напряжения выделяется в двух главных формах: термической и акустической. Последняя излу­чается как деформационная волна из источника и преломляется и отражается твердыми включениями и поверхностями раздела, пока не достигнет поверхности тела. Здесь волны можно воспри­нимать чувствительными датчиками, обычно пьезоэлектрическими или мощными преобразователями. Затем усиленный сигнал от преобразователя анализируется. Простыми примерами акустиче­ской эмиссии при частотах и интенсивностях, воспринимаемых человеческим ухом, являются растрескивание льда на водоеме или скрип деревянных ступеней лестницы под весом человека.

Покрытие наносится на одну сторону полоски фольги, послед­няя помещается в зажимы разрывной машины, присоединяется преобразователь, и образец растягивается. Появляющийся «шум» анализируется и строится график зависимости некоторых «шумо­вых» характеристик от общего напряжения. Хотя испытание на растяжение наиболее распространено, однако можно использо­вать изгиб или любой другой вид деформации. Единственное существенное ограничение состоит в том, что не должно быть постороннего шума от скольжения образца в зажимах. Это един­ственный источник шума, от которого следует защищать прибор. Поэтому используют малые скорости деформации.

В работах [75—77] установлено, что для этих целей следует применять пьезоэлектрические устройства с узким диапазоном частот (около 150 кГц). Для увеличения чувствительности детек­тора существенна хорошая акустическая связь между поверх­ностью преобразователя и образцом; этого легко достичь, исполь­зуя тонкий слой силиконовой смазки.

Методы анализа, пригодные для характеристики акустической эмиссии, многочисленны. Из-за одновременного существования многих источников шума, а также из-за изменения вида волн, как при прохождении через образец, так и в детекторе, по акусти­ческой эмиссии образцов покрытий очень трудно проанализиро­вать сложные сигналы, чтобы получить информацию об исходном источнике сигнала. Существует слишком мало теоретических или экспериментальных работ с модельными системами. Сложная техника частотного или амплитудного анализа обычно мало при­емлема, хотя последняя может дать информацию о резком изме­нении механизма разрушения покрытия, например, если наблю­дается переход от микро — к макрорастрескиванию при обычных величинах напряжения. Для характеристики покрытий предла­гается также использовать простые методики анализа, такие как построение графиков зависимости числа колебаний от общего значения напряжения. На основе этих графиков можно проводить анализ изменения свойств покрытия при натурных испытаниях, изучение влияния изменений рецептуры лакокрасочного материала на механические свойства и т. п. Пример такого использования приведен на рис. 13.6. Видно, что на алкидные пленки сильное влияние оказывает влага и в большинстве случаев происходит ухудшение адгезии.