Неразрушающий контроль изделий, изготовленных с использованием аддитивного производства, оптическими методами

В связи с развитием аддитивного производства и применением аддитивных технологий на всех этапах жизненного цикла изделий возникает потребность в методах контроля их характеристик. В работе рассмотрено использование оптических методов измерений применительно к объектам сложной формы. Изделия, изготовленные методами аддитивных технологий, могут иметь дефекты, характерные для «послойного» выращивания деталей, такие как расслоения, непроклеи, пористость, коробление, напряженно-деформированные состояния, шероховатость и т.д. Описаны устройства, разработанные во ФГУП «ВНИИОФИ» на основе принципов интерференции, структурированного света и голографии, для выявления дефектов таких изделий. Рассмотрены преимущества и недостатки интерференционного микроскопа, сканера-профилометра и шерографа применительно к контролю указанных типов геометрических дефектов. Особенность этих приборов заключается в возможности работать с различными типами материалов: металлы и диэлектрики, прозрачные, отражающие, рассеивающие, а также композитные материалы. Приведены результаты экспериментальных исследований по обнаружению поверхностных и подповерхностных дефектов. Представлены интерферограммы и результаты реконструкции фазы как отражающих, так и прозрачных объектов. Обнаружены дефекты в показателе преломления микрорезонатора, изготовленного из оптического волокна. Оценены метрологические характеристики оптических приборов для неразрушающего контроля изделий. Изготовлены и опробованы рабочие эталоны для градуировки и калибровки оптических приборов, рассматриваемых в работе. Использование специально разработанных мер позволяет применять указанные методы не только для качественной оценки объектов сложной формы и дефектоскопии, но и для количественной оценки характеристики таких объектов.

1. Алешин Н. П., Мурашов В. В., Евгенов А. Г. и др. Классификация дефектов металлических материалов, синтезированных методом селективного лазерного сплавления, и возможности методов неразрушающего контроля для их обнаружения / Дефектоскопия. 2016. № 1. С. 48 – 55.

2. Klein J., Stern M., Franchin G., et al. Additive Manufacturing of Optically Transparent Glass / 3D Printing and Additive Manufacturing. 2015. Vol. 2. N 3. P. 92 – 105.

3. Vishnyakov G., Levin G., Minaev V., Nekrasov N. Advanced method of phase shift measurement from variances of interferogram / Appl. Opt. 2015. Vol. 54. N 15. P. 4797 – 4804.

4. Левин Г. Г., Минаев В. Л., Миньков К. Н. и др. Исследование внутренней структуры микрорезонаторов методом оптической томографии / Оптика и спектроскопия. 2019. Т. 126. № 3. С. 305 – 310.

5. Zhang Z. H. Review of single-shot 3D shape measurement by phase calculation-based fringe projection techniques / Opt. Lasers Eng. 2012. Vol. 50. N 8. P. 1097 – 1106.

6. Xie X., Xu N., Sun J., et al. Simultaneous measurement of deformation and the first derivative with spatial phase-shift digital shearography / Opt. Commun. 2013. Vol. 286. P. 277 – 281.