Composite heat damage measurement using the handheld Agilent 4100 ExoScan FTIR
Aplikace | 2015 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Kompozitní materiály na bázi epoxidových pryskyřic s uhlíkovými vlákny přinášejí v leteckém i průmyslovém sektoru významné snížení hmotnosti a zvýšení pevnosti. Tepelné poškození však vede k chemické oxidaci pryskyřice, poklesu mechanických vlastností a riziku předčasného selhání součástí. Rychlá a nedestruktivní metoda pro detekci a kvantifikaci oxidačních produktů je proto klíčová pro údržbu a kontrolu kvality kompozitních dílů.
Článek prezentuje použití přenosného FTIR spektrometru Agilent 4100 ExoScan pro in situ stanovení tepelného poškození velkých kompozitních dílů. Popisuje vývoj a ověření kvantitativní metody založené na mid-infračervené spektroskopii a algoritmu parciálních nejmenších čtverců (PLS) pro předpověď teploty expozice.
Metoda přináší operátorům a technikům možnost rychle, přímo na místě a bez destruktivního odběru vzorků identifikovat a kvantifikovat počáteční tepelná poškození kompozitů. To zkracuje dobu údržby, snižuje náklady na demontáž a minimalizuje riziko opakovaného selhání.
Agilent 4100 ExoScan FTIR prokázal schopnost spolehlivě detekovat a kvantifikovat tepelná poškození epoxidových kompozitů přímo v terénu. Díky rychlému měření, jednoduché obsluze a robustní kvantitativní kalibraci představuje efektivní nástroj pro kontrolu kvality kompozitních dílů v leteckém i průmyslovém sektoru.
Seelenbinder J. Composite heat damage measurement using the handheld Agilent 4100 ExoScan FTIR. Agilent Technologies, Application Note; 2008–2011. Publication Number 5990-7792EN
FTIR Spektroskopie
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Kompozitní materiály na bázi epoxidových pryskyřic s uhlíkovými vlákny přinášejí v leteckém i průmyslovém sektoru významné snížení hmotnosti a zvýšení pevnosti. Tepelné poškození však vede k chemické oxidaci pryskyřice, poklesu mechanických vlastností a riziku předčasného selhání součástí. Rychlá a nedestruktivní metoda pro detekci a kvantifikaci oxidačních produktů je proto klíčová pro údržbu a kontrolu kvality kompozitních dílů.
Cíle a přehled studie / článku
Článek prezentuje použití přenosného FTIR spektrometru Agilent 4100 ExoScan pro in situ stanovení tepelného poškození velkých kompozitních dílů. Popisuje vývoj a ověření kvantitativní metody založené na mid-infračervené spektroskopii a algoritmu parciálních nejmenších čtverců (PLS) pro předpověď teploty expozice.
Použitá metodika a instrumentace
- FTIR spektrometr Agilent 4100 ExoScan s měřením v rozsahu 4000–650 cm-1, rozlišení až 4 cm-1
- Vnější reflektanční rozhraní pro difuzní odraz při úhlu 45°, interní ATR pro vysoce absorbční vzorky
- PLS kalibrace s předzpracováním dat (střední odchylka, první derivace, Savitzky–Golay) pro korelaci změn spektra a teploty expozice
- Softwarové úrovně Administrator a Technician pro vývoj metod a rutinní provoz
Hlavní výsledky a diskuse
- Srovnání spekter epoxidových pryskyřic po tepelném ošetření odhalilo zvýšení esterových a peresterových pásů kolem 1700 cm-1 a změny v oblasti otiskového pásma související s oxidací polymeru
- PLS kalibrace pro vzorky BMS 8-212 ošetřované 20 minut při 350 až 500 °F dosáhla korelačního koeficientu 0,93 a standardní chyby křížové validace 10 °F s jedním latentním vektorem
- Metoda umožňuje v poli stanovit expozici kompozitu na teplotu s vizuálním vyhodnocením výsledku pomocí barevného kódu (zelená, žlutá, červená)
- Testy na reálných dílech z leteckého motoru ukázaly nerovnoměrné rozložení tepelného poškození podle proximity kovových konstrukcí
Přínosy a praktické využití metody
Metoda přináší operátorům a technikům možnost rychle, přímo na místě a bez destruktivního odběru vzorků identifikovat a kvantifikovat počáteční tepelná poškození kompozitů. To zkracuje dobu údržby, snižuje náklady na demontáž a minimalizuje riziko opakovaného selhání.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření přenosné FTIR platformy o modul 4200 FlexScan pro úzké přístupy a flexibilní konfiguraci
- Integrace vyhodnocovacích rozhraní pro pokročilé LIMS a automatizované reportování
- Další vývoj kalibračních modelů pro odhad stárnutí materiálu, UV poškození a jiné chemické modifikace
- Potenciál rozšíření do jiných odvětví jako automobilový průmysl, energetika či stavebnictví
Závěr
Agilent 4100 ExoScan FTIR prokázal schopnost spolehlivě detekovat a kvantifikovat tepelná poškození epoxidových kompozitů přímo v terénu. Díky rychlému měření, jednoduché obsluze a robustní kvantitativní kalibraci představuje efektivní nástroj pro kontrolu kvality kompozitních dílů v leteckém i průmyslovém sektoru.
Reference
Seelenbinder J. Composite heat damage measurement using the handheld Agilent 4100 ExoScan FTIR. Agilent Technologies, Application Note; 2008–2011. Publication Number 5990-7792EN
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Composite thermal damage – correlation of short beam shear data with FTIR spectroscopy
2015|Agilent Technologies|Aplikace
Composite thermal damage – correlation of short beam shear data with FTIR spectroscopy Portable, non-destructive analysis Application Note Authors Alan Rein and John Seelenbinder Agilent Technologies, Connecticut, USA Abstract Agilent is a member of the Center for Composite Materials Industrial…
Klíčová slova
composite, compositesbs, sbsstrength, strengthcomposites, compositesccm, ccmconsortium, consortiumftir, ftirepoxy, epoxydamage, damagecarbon, carbonchanges, changesshear, shearphysical, physicalagilent, agilentcorrelate
Molecular Spectroscopy Application eHandbook
2017|Agilent Technologies|Příručky
Home Previous Next TABLE OF CONTENTS COATING CHALLENGES INSTRUMENT OVERVIEW + MEASUREMENTS OF COATINGS OTHER COATING TECHNOLOGIES GATHER RICH INSIGHTS FROM COATINGS ANALYSIS Molecular Spectroscopy Application eHandbook Home Previous Next TABLE OF CONTENTS COATING CHALLENGES INSTRUMENT OVERVIEW + MEASUREMENTS OF…
Klíčová slova
ftir, ftircoating, coatingcoatings, coatingsmeasurements, measurementsreinforced, reinforcedpet, petanodization, anodizationthickness, thicknessaluminum, aluminumfiber, fibereasuring, easuringreflectance, reflectancehome, homeautoclave, autoclavendt
Non-Destructive Evaluation of Composite Thermal Damage with Agilent’s New Handheld 4300 FTIR
2014|Agilent Technologies|Aplikace
Non-Destructive Evaluation of Composite Thermal Damage with Agilent’s New Handheld 4300 FTIR Application note Materials Author Frank Higgins Agilent Technologies Danbury, CT, USA Introduction Carbon or graphite fiber composites are replacing metal structures and parts in many industries, such as…
Klíčová slova
composites, compositescomposite, compositethermal, thermalabsorbance, absorbancesanded, sandedrmsep, rmsepdamage, damageepoxy, epoxycarbonyl, carbonylmeasuring, measuringsecv, secvftir, ftirinfrared, infraredspectra, spectradestructive
Measurement of composite surface contamination using the Agilent 4100 ExoScan FTIR with diffuse reflectance sampling interface
2015|Agilent Technologies|Aplikace
Measurement of composite surface contamination using the Agilent 4100 ExoScan FTIR with diffuse reflectance sampling interface Application note Materials testing Author John Seelenbinder Agilent Technologies Danbury, CT, USA Introduction Contamination of composite surfaces is a large problem in the composites…
Klíčová slova
fluid, fluidhydraulic, hydrauliccomposites, compositescomposite, compositecontaminated, contaminatedsilicone, siliconereflectance, reflectancecontamination, contaminationsurface, surfacesignature, signatureinterface, interfaceinfrared, infraredsurfaces, surfacesimparting, impartingmeasurement