diplomski rad - fsb.unizg.hr · pdf fileizjavljujem da sam ovaj rad izradio samostalno...

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

DIPLOMSKI RAD

Matija Petrovčić

Zagreb, 2013.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

DIPLOMSKI RAD

Mentor: Student:

Prof. dr. sc. Damir Markučič, dipl. ing. Matija Petrovčić

Zagreb, 2013.

Izjavljujem da sam ovaj rad izradio samostalno koristeći stečena znanja tijekom studija i

navedenu literaturu.

Zahvaljujem svom mentoru, dr. sc. Damiru Markučiču, na strpljenju pri izradi ovog rada,

kao i djelatnicima ZTC-a d.d. na susretljivosti i pomoći.

Matija Petrovčić

Matija Petrovčić Diplomski rad

Fakultet strojarstva i brodogradnje I

SADRŽAJ

SADRŽAJ ................................................................................................................................... I

POPIS SLIKA ............................................................................................................................ II

POPIS TABLICA ..................................................................................................................... III

POPIS OZNAKA ..................................................................................................................... IV

SAŽETAK ................................................................................................................................. V

SUMMARY ............................................................................................................................. VI

1. UVOD .................................................................................................................................. 1

2. PREGLED INCIDENATA UZROKOVANIH OŠTEĆENJEM PODVOZJA ................... 2

2.1. Lom glavnog podvozja aviona de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter ................... 2

2.2. Lom nosne noge podvozja aviona Embraer EMB-110P1 ............................................ 3

2.3. Lom nosača osovine kotača teretnog aviona ................................................................ 5

2.4. Lom naplatka prilikom slijetanja na avionu Boeing 737-8FE ..................................... 7

2.5. Lom elementa podvozja na avionu North American B-25 ........................................ 10

3. PREGLED NDT ISPITIVANJA DIJELOVA PODVOZJA ............................................. 12

3.1. Pregled elemenata podvozja aviona Canadair CL-415 i procedure ispitivanja ......... 12

3.2. Pregled naplataka aviona Canadair CL-415 ............................................................... 19

3.3. Pregled nosača glavne noge aviona Pilatus PC-9M ................................................... 21

3.4. Pregled podupornog nosača glavne noge aviona Pilatus PC-9M............................... 23

3.5. Ispitivanja na podvozju aviona Airtractor AT-802 Fire Boss .................................... 25

3.6. Usporedba uređaja za ispitivanje vrtložnim strujama Hocking 2200, Hocking Quick

Check i Elotest M2..................................................................................................... 26

3.7. Osvrt na ispitivanje podvozja aviona ruske proizvodnje tipa MIG-21BIS ................ 28

4. ISPITIVANJE UZORAKA ............................................................................................... 30

4.1. Prikaz odabranih ispitnih uzoraka .............................................................................. 30

4.2. Ispitivanje uzoraka vrtložnim strujama ...................................................................... 32

4.3. Ispitivanje penetrantima ............................................................................................. 37

4.4. Snimanje pukotina stereo mikroskopom .................................................................... 42

5. ZAKLJUČAK .................................................................................................................... 45

LITERATURA ......................................................................................................................... 46

PRILOZI ................................................................................................................................... 47


Fakultet strojarstva i brodogradnje II

POPIS SLIKA

Slika 1. Dio sklopa nosne noge: A) kućište amortizera, B) kućište rukavca nosača nosne

noge C) oštećeni sklop rukavca sa čahurom [2] ...................................................... 3

Slika 2. Površina loma rukavca A) Sekundarna uslijed preopterećenja, B) Glavna pukotina

uslijed zamora, C) Mala pukotina [2] ...................................................................... 4

Slika 3. Prikaz oštećenog nosača [3] .................................................................................... 6

Slika 4. Prikaz oštećenog naplatka i indikacija mjesta nastanka pukotine [4] ..................... 8

Slika 5. Odlomljeni komad s prikazom početka pukotine [4] .............................................. 9

Slika 6. Indikacija pukotina izvan mehanički obrađenog područja [4] ................................ 9

Slika 7. Ultrazvučna metoda detekcija pukotina bez skidanja čahure ležaja [4] ................ 10

Slika 8. Prikaz odlomljenog dijela [5] ................................................................................ 11

Slika 9. Nova područja koja je potrebno ispitati [5] ........................................................... 11

Slika 10. Oprema za ispitivanje metodom vrtložnih struja................................................... 12

Slika 11. Ispitivani element glavne noge [6] ........................................................................ 13

Slika 12. Prikaz na zaslonu uređaja za mjerenje vrtložnim strujama [6].............................. 15

Slika 13. Prikaz ispitivane lokacije na podvozju CL-415 [6] ............................................... 17

Slika 14. Ispitivani dio podvozja CL-415 ............................................................................. 19

Slika 15. Prikaz područja naplatka koje se ispituje vrtložnim strujama [7] ......................... 20

Slika 16. Detalj ispitivanja nosača [8] .................................................................................. 22

Slika 17. Prikaz ispitivanog nosača i kriterija prihvatljivosti [8] ......................................... 23

Slika 18. Dijelovi glavne noge [8] ........................................................................................ 24

Slika 19. Kritični nosač na kojem može doći do nastanka pukotine [8]............................... 25

Slika 20. Sklop aktuatora i oštećenog nosača [9] ................................................................. 26

Slika 21. Uređaj za ispitivanje vrtložnim strujama Hocking Phasec 2200 [11] ................... 27

Slika 22. Uređaj za ispitivanje vrtložnim strujama Hocking QuickCheck [10] ................... 27

Slika 23. Uređaj za ispitivanje podvozja magnetskom metodom ......................................... 29

Slika 24. Podvozje aviona MiG-21 ....................................................................................... 29

Slika 25. Ispitni uzorak 1 ...................................................................................................... 30

Slika 26. Ispitni uzorak 2 ...................................................................................................... 31

Slika 27. Sonda za ispitivanje vrtložnim strujama................................................................ 32

Slika 28. Prikaz uređaja za ispitivanje vrtložnim strujama................................................... 33

Slika 29. Indikacija pukotine na uzorku 1 ............................................................................ 35

Slika 30. Indikacija pukotine na uzorku 2 ............................................................................ 36

Slika 31. Ispitni uzorci s nanesenim penetrantom ................................................................ 38

Slika 32. Ispitni uzorak s nanesenim razvijačem penetranta ................................................ 38

Slika 33. Uzorak 2 - prikaz slabe indikacije ......................................................................... 39

Slika 34. Test penetranta na etalonu sa dubinom pukotina od 50μm ................................... 40

Slika 35. Indikacije pukotine na uzorku 2 ............................................................................ 41

Slika 36. Pukotina na uzorku 1 ............................................................................................. 42

Slika 37. Prva pukotina na uzorku 2 ..................................................................................... 43

Slika 38. Druga pukotina na uzorku 2 .................................................................................. 44


Fakultet strojarstva i brodogradnje III

POPIS TABLICA

Tablica 1. Potrebna oprema za ispitivanje vrtložnim strujama [6] ......................................... 13

Tablica 2. Vrste ispitivanja prilikom izmjena guma [7] ......................................................... 19

Tablica 3. Ispitivanje naplataka ovisno o njihovoj starosti [7] ............................................... 20

Tablica 4. Oprema za ispitivanje nosača [8] .......................................................................... 21


Fakultet strojarstva i brodogradnje IV

POPIS OZNAKA

Oznaka Opis

SEM Scanning electron microscopy

SCC Stress corrosion cracking

ZTC Zrakoplovno-tehnički centar

IACS International Annealed Copper Standard %

EDM Electrical Discarge Machining

BNC Bayonet Neill-Concelman

CRS Calibration reference standard

ASTM American Society for Testing and Materials


Fakultet strojarstva i brodogradnje V

SAŽETAK

Komponente zrakoplova su, tijekom svojeg životnog vijeka, izložene raznim opterećenjima, a

materijal od kojih su izrađene postupno gubi svoja mehanička svojstva. Jedna od dinamički

najopterećenijih komponenata zrakoplova je njegovo podvozje. Tijekom slijetanja ono na

sebe preuzima visoke vrijednosti dinamičkih opterećenja pa su, prilikom njegovog

održavanja, potrebne pouzdane metode kojima se utvrđuje rani nastanak pukotina i

nepravilnosti u materijalu. Jedini način utvrđivanja ranog nastanka pukotina su NDT metode,

odnosno nerazorna ispitivanja. Najzastupljenije NDT metode su metoda ispitivanja vrtložnim

strujama, penetrantska metoda, metoda ispitivanja pomoću ultrazvuka i magnetska metoda

(primjenjiva samo na feromagnetske materijale). U sklopu ovog rada obrađeni su primjeri

nesreća nastalih zbog nepravovremene detekcije pukotina – od loma glavnog podvozja preko

loma nosne noge i nosača osovine do loma naplatka i elementa podvozja. Prezentiran je i

praktični primjer usporedbe dviju metoda za detekciju pukotina na aluminijskoj leguri –

ispitivanje vrtložnim strujama i penetrantske metode.

Ključne riječi: NDT metode, podvozje, lom, održavanje, detekcija pukotina


Fakultet strojarstva i brodogradnje VI

SUMMARY

During their lifetime aircraft components are exposed to various loads. The material from

which they are made gradually loses its mechanical properties. One of the most dynamically

loaded aircraft components is the landing gear. During the landing it withstands the high

value of dynamic load. Its maintenance requires reliable methods for determining the early

formation of cracks and imperfections in the material. The only way to determine early cracks

is Non-destructive testing (NDT). The most used NDT methods are eddy-current testing,

penetrant testing, ultrasonic testing and magnetic partical inspection (applicable only to

ferromagnetic materials). This thesis shows the examples of accidents caused by untimely

detection of cracks - the main landing gear failure, nose landing gear failure, landing gear axle

failure etc. It also presents the comparison of two methods for the detection of cracks in

aluminum alloys – eddy-current testing and penetrant testing.

Key words: NDT methods, landing gear, failure, maintenance, detection of cracks


Fakultet strojarstva i brodogradnje 1

1. UVOD

Tijekom eksploatacije aviona na raznim se dijelovima javljaju opterećenja koja uzrokuju

naprezanja u konstrukciji aviona. Sva su naprezanja u nekoj mjeri periodična. Periodičnost

opterećenja i rasterećenja, odnosno promjenjivih naprezanja, uzrokuje nastajanje i propagaciju

pukotina u materijalu. Pojavom pukotina u konstrukciji opada njezina nosivost i kao takva

može podnijeti manje opterećenje prije nego što nastupi lom.

U zrakoplovstvu je vrlo važna prevencija kritičnih situacija zbog kojih može doći do loma

dijela konstrukcije. NDT metode su jedini način rane detekcije pukotina i oštećenja elementa

konstrukcije. Podvozje aviona u režimu slijetanja preuzima visoke relativne vrijednosti

opterećenja i prenosi ih na ostale elemente konstrukcije aviona. Konstrukcija podvozja je

prilično složena, a njegovo je stanje važno za svaki avion. Tijekom održavanja aviona, visoki

se zahtjevi polažu pred opremu za nerazorna ispitivanja, pravovremeno i kvalitetno propisano

te implementirano održavanje elemenata podvozja.



2. PREGLED INCIDENATA UZROKOVANIH OŠTEĆENJEM

PODVOZJA

Pravovremena detekcija pukotina od ključne je važnosti u sprečavanju daljnjeg širenja

pukotine i nastanka loma podvozja. Česti uzrok nepravovremenog otkrivanja pukotine je

međusobna neprilagođenost načina eksploatacije aviona i sustava održavanja koji se sastoji od

NDT ispitivanja. Tijekom NDT ispitivanja pukotina može promaknuti jer ispitivanjem nije

obuhvaćeno cijelo područje, nego samo jedan njegov dio u kojem je najveća vjerojatnost za

pojavu pukotina.

2.1. Lom glavnog podvozja aviona de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter

Ovaj se incident [1] dogodio tijekom taksiranja aviona DHC-6 prije polijetanja 2009. godine.

Avion se u većini slučajeva koristio za izbacivanje padobranaca pa je imao mnogo više

ciklusa polijetanja i slijetanja od aviona iste serije koji se koriste u druge namjene. Do loma

glavne noge podvozja došlo je uslijed napredovanja pukotina uzrokovanih zamorom

materijala. Istragom je utvrđeno da inicijalno nije postojala samo jedna pukotina, nego više

njih. Pukotine su se spojile i uzrokovale oslabljenje konstrukcije koja je popustila uslijed

opterećenja. Inicijalne pukotine kreću iz zavarenog spoja.

Prema priručniku za održavanje ovog tipa aviona, propisano je održavanje podvozja i

inspekcija NDT metodama svakih 12000 sati naleta ili svakih 5 godina, ovisno o tome što

prije nastupi. Sam sustav održavanja podvozja uveden je zbog potrebe za utvrđivanjem

mogućih pukotina koje su se javile na avionima ove serije, a kao takav postojao je prije ovog

incidenta.

Ovaj je incident, nakon uvođenja potrebe za NDT inspekcijom podvozja, ukazao na

nedostatke propisane metode održavanja aviona jer se ona bazirala na satima naleta aviona i

na kalendarskom vremenu. Relevantni parametri za propagaciju pukotine uzrokovane

zamorom materijala su broj ciklusa opterećenja, odnosno rasterećenja elementa konstrukcije i

iznos sile koja djeluje na taj element. Ovaj se avion, kao što je spomenuto, koristio isključivo

za izbacivanje padobranaca pa je zbog toga ostvario veći broj ciklusa pri kojima djeluju

najveći iznosi sila na podvozje. Misija izbacivanja padobranaca uključuje polijetanje,

kratkotrajan let na zadanu visinu i slijetanje. Svi su ovi parametri doveli do mnogo većeg



broja ostvarenih ciklusa opterećenja i rasterećenja unutar intervala od 12000 sati naleta nego

kod ostalih aviona iste serije.

Ovaj incident pokazuje da je prilikom detekcije pukotine koja nastaje uslijed zamora

konstrukcije podvozja i propagira u ovisnosti o ciklusima opterećenja i rasterećenja, bitna

periodičnost održavanja temeljena ne samo na broju sati naleta i/ili vremenskom roku nego i

broju ostvarenih ciklusa slijetanja.

2.2. Lom nosne noge podvozja aviona Embraer EMB-110P1

Kod ovog je aviona [2] došlo do puknuća dijela nosne noge pri slijetanju 31. kolovoza 2008.

Avion je nakon puknuća izletio s piste pa se vratio na nju. Rezultati istrage pokazali su da je

taj dio bio istrošen pa je došlo do zamora materijala i razvoja pukotine koja je uzrokovala

lom. Dio koji se odlomio izrađen je od aluminija unutar kojeg je uprešana čelična čahura.

Tijekom remonta područje je potrebno ispitati NDT metodama koje su propisane procedurom

održavanja, a uključuju ispitivanje fluorescentnim penetrantima tipa ARDROX.

Slika 1. Dio sklopa nosne noge: A) kućište amortizera, B) kućište rukavca nosača nosne noge

C) oštećeni sklop rukavca sa čahurom [2]



[Slika 1] prikazuje dio sklopa nosne noge od kojeg se odlomio dio kućišta rukavca. Ovaj je

dio izrađen lijevanjem aluminijske legure. Nosna je noga „nakupila“ 1408 sati i 1893 ciklusa

slijetanja od instalacije na avion. Važno je spomenuti da nosna noga nije bila nova, nego je

remont već prije izvršila australska tvrtka. S obzirom da je avion letio za kanadsku

kompaniju, podlijegao je pod regulativu kanadskih vlasti. Između zračnih vlasti Kanade i

Australije ne postoji regulativa za međusobno prihvaćanje izdanih dozvola ni procedura za

održavanje komponenata zrakoplova pa procedura održavanja, koju je provela australska

tvrtka za kanadsku aviokompaniju, prema priručniku za održavanje izdanom od strane

proizvođača aviona, nije važila. Unatoč tome, u izvještaju je zaključeno da procedura

održavanja nije adekvatno odrađena što je rezultiralo neželjenim posljedicama.

Analizom je utvrđeno da je unutarnja površina kućišta rukavca istrošena u značajnoj mjeri. Na

toj je površini došlo do razvoja pukotina koje su se tijekom eksploatacije širile i dovele do

loma kućišta rukavca.

Slika 2. Površina loma rukavca A) Sekundarna uslijed preopterećenja, B) Glavna pukotina

uslijed zamora, C) Mala pukotina [2]



Prema istrošenosti i količini inicijalnih pukotina pronađenih na unutrašnjosti kućišta,

zaključeno je da su se pukotine razvile prije remonta. Tijekom remonta nisu bile uočene zbog

neutvrđenih razloga, iako je to, prema proceduri NDT inspekcije, bilo moguće korištenjem

penetrantske metode. Ovdje na umu treba imati činjenicu da je proizvođač komponente

predvidio ispitivanje penetrantima unutarnje površine, no u praksi je to teško izvedivo zbog

nedostupnosti cijele unutarnje površine provrta. Procedura NDT ispitivanja prema tome nije

adekvatna iz praktičnih razloga (teško je izvediva), na što proizvođač nije obraćao dovoljno

pozornosti. Dio se koristio i nakon remonta pa su pukotine propagirale sve dok nije došlo do

loma konstrukcije. Ovaj je slučaj karakterističan primjer nepoštivanja procedura remonta

elementa podvozja i nekorištenja NDT metoda za ranu detekciju razvoja pukotina. Vrlo je

važno da se NDT metode koriste adekvatno i pravovremeno, bilo penetrantska metoda bilo

neka druga.

2.3. Lom nosača osovine kotača teretnog aviona

Za razliku od dosadašnjih primjera oštećenja elemenata podvozja aviona izrađenih od

aluminija, u ovom je slučaju došlo do puknuća nosača osovine kotača izrađenog od čelika [3].

Do puknuća je došlo na glavnoj nozi podvozja pri statičkom opterećenju kada je avion stajao

na stajanci i nije se trenutno koristio. Prema sustavu održavanja podvozja aviona, glavna

noga podvozja odlazi na remont svakih 10 godina. Pri remontu se provode sljedeće radnje:

skidanje boje i hrđe pjeskarenjem

skidanje kromiranog sloja na propisanim mjestima i toplinsko popuštanje materijala

provjera stanja podvozja korištenjem magnetske NDT metode

mehanička obrada površina

ponovno kromiranje određenih dijelova i brušenje radi postizanja traženih dimenzija

toplinsko popuštanje materijala

antikorozivna zaštita nanošenjem sloja kadmija

toplinska obrada istog.



Slika 3. Prikaz oštećenog nosača [3]

[

Slika 3] prikazuje dvije pukotine na oštećenom nosaču osovine. Vizualnim pregledom mjesta

loma, utvrđeno je da nema vanjskih mehaničkih oštećenja na nosaču koja bi uzrokovala

propagaciju pukotina. Detaljnom analizom u laboratoriju, odnosno korištenjem elektronskog

mikroskopa (SEM), utvrđeno je da su inicijalne pukotine nastale ispod kromiranog sloja te da

debljine nanešenog kroma nisu uniformne. Pukotine su se razvile iz malih udubina nastalih

korozijom ispod kromiranog sloja, što je tipičan primjer za lom uzrokovan korozijom (SCC).

Skidanjem kromiranog sloja uočeno je još nekoliko manjih pukotina te indikacije na suviše

grubo brušenje pri skidanju sloja kroma tijekom remonta nosača. Isto tako, pronađena je i

nekolicina pukotina uzrokovana temperaturnim preopterećenjem koje je dovelo do smanjenja

tvrdoće materijala.

Tipični proces remonta uključuje ispitivanje magnetskim česticama nakon skidanja sloja

kroma i ispitivanje korištenjem penetranata. Unatoč tome, pokušalo se usporediti efikasnost

detekcije pukotina korištenjem penetranata prije skidanja kromiranog sloja. Uočena je

nekolicina pukotina koje se prostiru u radijalnom smjeru na provrt. Ove su pukotine

detektirane magnetskim česticama i nakon skidanja sloja kroma. Korištenjem NDT metode

ispitivanja vrtložnim strujama utvrđena je dubina pukotina od 0,2 mm. Uz metodu detekcije

pukotina korištenjem penetranata, dva tjedna prije incidenta loma nosača korištena je i

ultrazvučna metoda rane detekcije pukotina, međutim, njome nije detektirana nikakva

pukotina u materijalu. Naime, ultrazvučna metoda ne može detektirati pukotine manje od 2,5



mm. Kritična veličina pukotine koju je potrebno detektirati iznosi 0,7 mm pa je prema tome

ultrazvučna metoda neefektivna.

Proizvođač podvozja došao je do zaključka da ne postoji adekvatna NDT metoda za ranu

detekciju pukotina na glavnom podvozju kada se unutar provrta nosača nalazi osovina, a

njegova je unutrašnjost kromirana. Jedini efikasni način detekcije pukotina unutar provrta je

nakon skidanja sloja kroma pri remontu podvozja pa je proizvođač ovaj problem riješio

rekonstruiranjem podvozja.

Ovaj incident pokazuje da u nekim situacijama nije moguće detektirati pukotine korištenjem

NDT metoda, nego je potrebno prilagoditi konstrukciju i sustav održavanja aviona

osiguravanjem optimalnih uvjeta koji daju prihvatljive rezultate detekcije pukotina. Isto tako,

uvijek je potrebno koristiti nekoliko NDT metoda da bi se utvrdila ona najbolja. U ovom su

slučaju korištene magnetska metoda, penetrantska metoda, metoda ispitivanja vrtložnim

strujama i ultrazvučna metoda. Računa treba voditi i o primjenjivosti metoda, na primjer,

veliki je udio podvozja raznih aviona izrađen od aluminija kod kojih nije primjenjiva

magnetska metoda. Isto tako, određena komplicirana geometrija ograničava korištenje NDT

metoda, na primjer, postavljanje ultrazvučnih sondi unutar provrta i sl. Teško dostupna mjesta

nastajanja pukotina (ispod kromiranog sloja), samo su dodatni otežavajući faktori s kojima se

treba nositi. Određeni zahtjevi postavljaju se i pred rezoluciju detekcije pukotina, odnosno

može li korištena NDT metoda detektirati malu pukotinu prije nego li je ona propagirala.

Posljedice nedetektiranja pukotine su dalekosežne i trebaju se izbjeći.

2.4. Lom naplatka prilikom slijetanja na avionu Boeing 737-8FE

Nakon slijetanja aviona na aerodrom u Melbournu i taksiranja do terminala, piloti su prijavili

poteškoću pri upravljanju avionom [4]. Pregledom podvozja utvrđeno je da se jedan kotač na

glavnom podvozju zakrenuo za određeni kut. Nakon rastavljanja kotača pokazalo se da je

došlo do loma unutarnje polovice naplatka u području oko glavčine kotača. Lom naplatka se

tijekom 2009. godine često događao na ovom tipu aviona, pogotovo na novijoj seriji naplatka.

Upravo je zbog toga došlo do promjene sustava održavanja naplatka, no promjene nisu

implementirane jer aviokompanija nije posjedovala potrebnu opremu za održavanje. Prema

novoj proceduri održavanja, na naplatcima koji imaju više od 4000 ciklusa slijetanja, koristila

se ultrazvučna metoda detekcije nedostataka pri svakoj promjeni gume.



Slika 4. Prikaz oštećenog naplatka i indikacija mjesta nastanka pukotine [4]

Naplatci na glavnim nogama podvozja, kao ovaj što se slomio, moraju podnijeti cijelu težinu

aviona tijekom slijetanja i moment torzije uslijed kočenja. Tijekom procesa proizvodnje

naplatci se dodatno mehanički obrađuju procesom obrade površine sačmarenjem (sačmom od

čeličnih kuglica – „shot peening“). Pri tom je procesu površina izložena slabim udarima

čelične sačme čime se dobiva tanki sloj otporan na inicijaciju pukotina uslijed zamora

materijala. Mehanička obrada površine spomenutim procesom, prema proceduri proizvodnje

naplatka, nije potrebna od unutarnjeg provrta za ležaj, tako da od ruba označenog crvenom

bojom kojeg prikazuje [Slika 4], obrada nije izvršena. Tijekom zadnjeg remonta izvršene su

sljedeće radnje na naplatku: vizualni pregled, pregled vrtložnim strujama i zamjena vijaka koji

spajaju naplatak. Vanjska površina glavčine je pri zadnjoj izmjeni gume ispitana vrtložnima

strujama i nije pronađena nikakva nepravilnost. No, do loma glavčine ipak je došlo jer su se

pukotine razvijale s unutarnje strane. Unutarnju stranu glavčine nije jednostavno ispitati jer je

u njoj ležaj, a skidanje ležaja pri svakoj izmjeni gume nije praktično.



Slika 5. Odlomljeni komad s prikazom početka pukotine [4]

Analizom odlomljenog komada naplatka utvrđene su dvije dominante pukotine koje su se

protezale u aksijalnom smjeru u odnosu na glavčinu naplatka pa je došlo do loma glavčine po

obodu. Znakovi loma jasno upućuju na propagaciju pukotine uslijed zamora materijala koja

uzrokuje lom. Korištenjem fluorescentnog penetranta utvrđeno je još nekoliko manjih

pukotina nastalih na unutarnjoj površini glavčine, izvan mehanički obrađenog područja, a

prostiru se u aksijalnom smjeru na provrt glavčine.

Slika 6. Indikacija pukotina izvan mehanički obrađenog područja [4]

Budući da je nastajanje ovih pukotina bilo karakteristično za cijelu seriju proizvedenih

naplataka, proizvođač je razvio ultrazvučnu metodu indikacije pukotina korištenjem

ultrazvuka. Uz to, područje mehaničke obrade sačmarenjem prošireno je na cijelu unutrašnju

površinu glavčine. Novo razvijena ultrazvučna metoda omogućila je inspekciju glavčine

unutarnje polovice naplatka bez skidanja košuljice ležaja.



Slika 7. Ultrazvučna metoda detekcija pukotina bez skidanja čahure ležaja [4]

Proizvođač je u vrijeme nesreće već propisao ultrazvučnu metodu, ali operator je nije

implementirao pa nije mogao detektirati pukotinu prilikom zamjene gume. Pravovremeno

korištenje najnovijih metoda NDT ispitivanja može spriječiti neželjene posljedice nastanka

pukotina u bilo kojem elementu konstrukcije zrakoplova pa tako i naplatka. Osim metoda kao

što su ispitivanje penetrantima, vrtložnim strujama ili magnetskom metodom (koja u ovom

slučaju nije primjenjiva zbog aluminijske legure), do izražaja dolazi i ultrazvučna metoda jer

omogućuje detekciju pukotina unutar strukture materijala.

2.5. Lom elementa podvozja na avionu North American B-25

Ovaj primjer [5] pokazuje da do loma dolazi ne samo na komercijalnim avionima s puno sati

naleta nego i na muzejskim primjercima koji se koriste za aeromitinge. Ovakvi avioni

većinom nemaju puno sati naleta ni ciklusa polijetanja i slijetanja.

Slomljeni je dio bio element glavnog podvozja koji je osiguravao da nakon njegova izvlačenja

ono ostane u zabravljenom položaju. Taj je dio izrađen kovanjem od aluminijske legure.



Slika 8. Prikaz odlomljenog dijela [5]

Inače se pri pregledima ovog podvozja koriste NDT metode (penetrantska metoda), ali do

sada nije bilo uključeno ispitivanje ovog kritičnog područja. Prema novom servisnom biltenu,

potrebno je ispitati i područja koja prikazuje [Slika 9] svakih 100 sati ili jedanput godišnje.

Slika 9. Nova područja koja je potrebno ispitati [5]

Svi su avioni podložni nastanku pukotina, bez obzira u kojoj se mjeri eksploatiraju. NDT

metode rane detekcije pukotina vrlo su važne za sprječavanje većih šteta na avionima i

avionskih nesreća. Najzastupljenije NDT metode prema spomenutim primjerima su metoda

ispitivanja vrtložnim strujama, penetrantska metoda, metoda ispitivanja pomoću ultrazvuka i

magnetska metoda (primjenjiva samo na feromagnetske materijale).



3. PREGLED NDT ISPITIVANJA DIJELOVA PODVOZJA

3.1. Pregled elemenata podvozja aviona Canadair CL-415 i procedure ispitivanja

Za nerazorna ispitivanja elementa podvozja na avionu Canadair CL-415 u ZTC-u koristi se

metoda vrtložnih struja. Oprema za pregled sastoji se od uređaja i sondi. Na uređaju postoje

listići različitih materijala sa zarezima definiranih dubina na kojima se vrši podešavanje

uređaja prije ispitivanja elementa podvozja.

Slika 10. Oprema za ispitivanje metodom vrtložnih struja

Procedura ispitivanja opisana je u servisnom biltenu koji je izdao proizvođač aviona [6].

Odnosi se na CL-415 serijskih brojeva od 2001 do 2990, a vrši se zbog mogućnosti nastanka

pukotina na kritičnom dijelu. Inspekcija se mora provesti nakon svakih 165 slijetanja na pistu,

a ako se uoči pukotina, taj dio treba zamijeniti i kontaktirati proizvođača aviona. Ispituju se

elementi glavnih nogu označeni sa slovom „A“ koje prikazuje [Slika 11]. Jednom su

tehničaru, prema procjeni proizvođača, potrebna dva radna sata za provedbu ispitivanja.



Slika 11. Ispitivani element glavne noge [6]

Oprema potrebna za ispitivanja navedena je u [Tablica 1]. Ako organizacija koja vrši servisni

pregled nema točno navedenu opremu, može koristiti ekvivalentnu. Pod ekvivalentnom

opremom podrazumijeva se uređaj za ispitivanje sličnih karakteristika i sonda za ispitivanje

vrtložnim strujama u rasponu od 100 kHz do 500 kHz.

Tablica 1. Potrebna oprema za ispitivanje vrtložnim strujama [6]

Naziv opreme Opis

Hocking Phasec 2200

ili ekvivalentni

Uređaj za ispitivanje vrtložnim strujama impendacijsko površinskog

tipa

AL29-32

Pločica načinjena od aluminijske legure (29 % IACS) koja na sebi

ima zareze dubina: 0,008 in (0,2 mm), 0,02 in (0,51 mm) i 0,04 in

(1,02 mm) napravljenih postupkom EDM

Koaksijalni kabel Tip microdot BNC

Sonda

Površinska sonda, 45° vrh, frekvencija 500 kHz, NFe/Fe, zaštićena,

promjera 0,092 in (2,34 mm), dužine 4,5 in (114,3 mm), dužine vrha

0,75 in (19,5 mm). (GE P/N 205P4XF ili ekvivalentna)

Svjetlo



Procedura prema kojoj se vrši ispitivanje elemenata glavne noge sastoji se od sljedećih koraka

[6]:

A) Priprema

Pri radu na avionu treba se pridržavati sigurnosnih procedura.

Potrebno je izolirati električne vodiče prema proceduri iz priručnika za održavanje

aviona.

Površina koja se ispituje treba biti jasno vidljiva.

Površinu na kojoj će se provoditi ispitivanje potrebno je adekvatno očistiti s

odgovarajućim sredstvima.

B) Podešavanja opreme

Korištena se oprema mora upotrebljavati prema naputcima proizvođača.

Spojiti sondu 205P4XF s koaksijalnim kablom s instrumentom kojim se vrši

ispitivanje vrtložnim strujama.

Upaliti instrument te podesiti prema [Slika 12].

Postaviti sondu okomito na površinu za podešavanje AL29-32, malo dalje od udubine

od 0,04 in (1,02 mm) i ruba.

Podesiti (BAL) uređaj za ispitivanje vrtložnim strujama.

- Prilagoditi uređaj pomoću tipke (PHASE) tako da se dobije horizontalni „lift-off“

signal koji se kreće na zaslonu s lijeva na desno kako se udaljavamo od površine.

- Koristiti tipke X-POS i YPOS da se točkica postavi u donji lijevi kvadrat zaslona.

Pomicati vrh sonde preko zareza od 0,04 in (1,02 mm) i prilagoditi osjetljivost

instrumenta tako da se dobije stanje prikazano na [Slika 12].

Treba uočiti razliku između signala zareza i ruba listića za podešavanje tako da se

sonda pomiče preko ruba listića. Signal treba biti usmjeren na gornji desni kvadrant

zaslona kao što je prikazano na [Slika 12].



Slika 12. Prikaz na zaslonu uređaja za mjerenje vrtložnim strujama [6]

C) Usporedba „lift-off“ signala

Postaviti vrh sonde okomito na ispitivanu površinu.

Usporediti prikaze na zaslonu između radne točke na ispitivanoj površini i točke za

balansiranje na CRS-u (referentnoj kalibracijskoj površini) za sljedeće uvjete:

- Ako radna točka na ispitivanoj površini, prema prikazu na zaslonu, odgovara točki

za podešavanje na CRS-u, nije potrebno podešavanje za debljinu boje te se može

nastaviti s ispitivanjem.

- Ako radna točka, prema prikazu na zaslonu, ne odgovara točki za podešavanje na

CRS-u, tj. pomaknula se ulijevo, zahtijeva se podešavanje za debljinu boje.

Podešavanje se vrši tako da se na CRS površinu postavi sloj nevodljive trake ili

tanja pločica i zarez na njoj. Na tu se traku zatim okomito postavi sonda. Ako se

signal i dalje nalazi lijevo u odnosu na prvobitni, dobiven na „čistoj“ CRS površini,

potrebno je postaviti deblji sloj izolacijskih traka ili pločica. S druge strane, ako je

signal desno od prvobitnog, potreban je tanji sloj izolacije. Ukoliko se „lift-off“

podešavanje ne može postići, potrebno je ukloniti boju s ispitivane površine.

Kada se dobije adekvatna debljina izolacije na CRS površini, potrebno je podesiti

odziv signala za 0,04 in (1,02 mm) zarez prema [Slika 12] te nastaviti s procedurom za

ispitivanje elementa podvozja.

D) Procedura ispitivanja

Tijekom ispitivanja treba pažljivo pratiti zaslon instrumenta i bilježiti sve relevantne

različite indikacije. Potrebno je evidentirati svaku promjenu signala na zaslonu uređaja

i zabilježiti na kojem je dijelu ispitanog uzorka uočena.



Bitnom indikacijom pukotine smatra se ona koja ima:

- brzu promjenu signala prema gore koja ostaje na toj razini duže od vremena

potrebnog da sonda prođe jednu duljinu svog promjera kada je pukotina paralelna

na smjer skeniranja

- brzu vertikalnu promjenu signala uočenoj pri putanji sonde manjoj od jednog

promjera sonde kada je pukotina okomita na smjer skeniranja.

Ako nakon podešavanja ispitnog područja točka podešavanja padne ispod razine

prikazane na zaslonu, početna točka za podešavanje instrumenta sadrži defekt u

strukturi materijala. Instrument je potrebno ponovno podesiti na području malo dalje

od prvotnog, a njega skenirati radi mogućih nepravilnosti.

Verificiranje podešavanja uređaja vrši se:

- svakih 30 minuta neprekidnog rada

- pri promjeni različitih parametara ili sonde

- završetkom inspekcije

- pri promjeni amplitude podešenog signala.

Radna točka uvijek mora biti prikazana na zaslonu.

Maksimalna brzina pregleda mora biti jednaka ili manja od one pri kojoj je provedeno

podešavanje.

Detalj „B“ ispitivanog elementa podvozja „A“ prikazuje [Slika 13].



Slika 13. Prikaz ispitivane lokacije na podvozju CL-415 [6]

Ispitivanje elementa podvozja vrši se prema sljedećim koracima [6]:

- Sondu treba postaviti što bliže rubu ispitivanog dijela bez dobivanja odzivnog

signala od ruba.

- Instrument se zatim podesi, a prema potrebi se koristi tipka PHASE tako da se

dobije horizontalni „lift-off“ signal na zaslonu s desne prema lijevoj strani.

- Nakon toga se vrši niz ispitivanja praćenjem kontura elementa oko kuta. Ispitivanja

se vrše do udaljenosti od 0,25 in (6,35 mm) od bridova kao što prikazuje [Slika 13].

- Pritom treba voditi računa da:



- udaljenost od ruba koji se prati prilikom prvog prolaza tijekom ispitivanja bude

konstantna

- sonda ostaje okomita na ispitivanu površinu tijekom cijelog postupka

- udaljenost među prolazima ne bude veća od jednog radijusa sonde.

Ista se procedura ponavlja za suprotnu stranu detalja „B“, kao i za drugu nogu

podvozja.

E) Ocjena dobivenih rezultata

Detaljnija su ispitivanja potrebna ako postoji:

- značajnije odstupanje signala na kratkim duljinama skeniranja

- brzi pomak signala prema gore koji ostaje na toj vrijednosti pri dužoj putanji

skeniranja.

U obzir se kao nepravilnosti ne trebaju uzimati utjecaji rubova predmeta, promjene

geometrije, lokalne promjene u vodljivosti materijala i sl.

Svake sumnjive pukotine treba detaljno ispitati usporedivši njihove odzive s

referentnim odzivima na pločici za kalibriranje.

Ako se uoči pukotina, potrebno je odrediti njezinu dužinu i položaj.

F) Kriteriji za pozitivno indiciranje pukotine

Indikacije koje ukazuju na pukotinu su:

- jasan vertikalni pomak signala na kratkoj udaljenosti ispitivanja u vrijednosti od

jednog promjera sonde

- jasan vertikalni pomak signala koji odgovara 50 % vrijednosti odziva od zareza

dubine 0,04 in (1,02 mm)

- brzi pomak točke signala prema gore koji je jedna 50 % ili više vrijednosti

dobivene od zareza od 0,04 in (1,02 mm), a ostaje momentalno u tom položaju kroz

duže vrijeme.

Ako pukotina ne postoji, ispitivanje se ponavlja periodički svakih 165 slijetanja.

Ako pukotina postoji, taj je dio potrebno zamijeniti.



Slika 14. Ispitivani dio podvozja CL-415

3.2. Pregled naplataka aviona Canadair CL-415

Ključni dijelovi koji se ispituju su, osim ostalih elemenata podvozja, i naplatci (budući da se

na njih prenose opterećenja guma). Pri ispitivanju naplataka, termin i vrste ispitivanja se

određuje prema broju izmjena guma [Tablica 2] i prema godinama starosti naplataka [Tablica

3].

Tablica 2. Vrste ispitivanja prilikom izmjena guma [7]

Slobodan izbor metoda između

vizualnog pregleda, ispitivanja

penetrantima ili ispitivanja

vrtložnim strujama

Obavezno korištenje

penetranata pri ispitivanju

cijele polovice naplatka

Svaka izmjena guma da ne

Svaka peta izmjena guma ne da



Tablica 3. Ispitivanje naplataka ovisno o njihovoj starosti [7]

Godina starosti naplatka

Slobodan izbor metoda

između vizualnog

pregleda, ispitivanja

penetrantima ili ispitivanja

vrtložnim strujama

Obavezno korištenje

penetranata pri ispitivanju

cijele polovice naplatka

2.,4.,8., da ne

11. i svake godine nakon da ne

6. i 10. te svaka druga nakon 10. ne da

Vizualnim pregledima utvrđuje se opće stanje naplataka radi utvrđivanja oštećenja, korozije i

sl. Ispitivanje vrtložnim strujama vrši se oko područja dodira naplatka i gume sondama od

100 kHz do 200 kHz. Podešavanje sondi radi se na EDM zarezima dubine 0,03 in (0,76 mm),

širine 0,005 in – 0,008 in (0,13 mm – 0,2 mm) i dužine 0,12 in (3,05 mm). Ispitivanje

naplataka vrši se po cijelom obodu, a najbitnije je područje kontakta naplatka s gumom [7].

Slika 15. Prikaz područja naplatka koje se ispituje vrtložnim strujama [7]



Ispitivanje naplataka penetrantima vrši se u slučaju rulanja aviona na praznoj gumi. Sama

procedura ispitivanja penetrantima definirana je u normi ASTM E1417 [13].

Ispitivanje magnetskom metodom ne može se izvršiti jer su naplatci izrađeni od aluminijske

legure.

3.3. Pregled nosača glavne noge aviona Pilatus PC-9M

Ovaj se nosač nalazi na spoju glavne noge aviona u području između gornjeg i donjeg pojasa

ramenjače. S obzirom da u ovom području postoji velika koncentraciju sila, nosač ga ojačava

i prenosi sile na ostalu konstrukciju. Oprema koja se koristi pri ispitivanju vrtložnim strujama

tog dijela prikazana je u [Tablica 4].

Tablica 4. Oprema za ispitivanje nosača [8]

Oprema Opis opreme

Oprema za ispitivanje vrtložnim strujama Hocking Quick Check instrument za

ispitivanje vrtložnim strujama ili ekvivalentan

Zaštićena sonda 3 mm promjera, 500 kHz, 90 stupnjeva

Pločica za podešavanje 2024 aluminij s EDM zarezom 0,5 mm

dubine

Marker

Uređaj se podesi na inicijalni odziv 35 dB i frekvenciju 500 kHz. Isto tako, uređaj treba

dobivati i odziv u vrijednosti 80 % skale od zareza dubine 0,5 mm.

[Slika 16] i [Slika 17] prikazuju područja nosača koja se ispituju. Važno je napomenuti da se

ispituje i kružno područje oko vijaka pri čemu korak između krugova ili paralelnih linija na

nosaču ne smije biti veći od 3 mm [8].



Slika 16. Detalj ispitivanja nosača [8]

Područje ispitivanja se, osim na mjestima spoja vijaka i pojasa ramenjače, prostire i na

vertikalne dijelove nosača do visine od 25 mm.

Pukotine su, prema servisnom biltenu, dopuštene na naznačenim mjestima uz uvjet da njihov

broj ne prelazi pet, a njihova ukupna duljina izvan pločica (ispod matice), tj. vidljiva duljina

15 mm. U protivnom, dio se mora zamijeniti i obavijestiti proizvođača aviona.



Slika 17. Prikaz ispitivanog nosača i kriterija prihvatljivosti [8]

3.4. Pregled podupornog nosača glavne noge aviona Pilatus PC-9M

Za ovo se ispitivanje koristi ista oprema kao i za ispitivanje nosača glavne noge. U ovom se

slučaju zbog mogućeg nastanka pukotina ispituju i provrti. Naime, pukotine se šire od provrta

jer u njima postoji koncentracija naprezanja. Za ispitivanje provrta koristi se rotirajuća sonda

koju treba podesiti na provrtu za podešavanje sonde sa zarezom od 0,5 mm. Prema proceduri,



avion treba postaviti u željeno stanje i izvući podvozje. Elemente glavne noge podvozja

prikazuje [Slika 18].

Slika 18. Dijelovi glavne noge [8]

Nakon rastavljanja elemenata glavne noge, dolazi se do pokretnog podupornog nosača kojeg

prikazuje [Slika 19]. Glavna mjesta na kojima može doći do nastanka pukotine su mjesta oko

dva provrta.



Slika 19. Kritični nosač na kojem može doći do nastanka pukotine [8]

Ispitivanja i procedura podešavanja instrumenta slična su kao i kod pregleda nosača glavne

noge (provrti se još pregledavaju i rotirajućom sondom za provrte). Ako se pronađe bilo

kakva pukotina, potrebno je zamijeniti kritični dio i izvješće poslati proizvođaču po

standardnoj proceduri.

3.5. Ispitivanja na podvozju aviona Airtractor AT-802 Fire Boss

Na ovom avionu postoji kritični dio kod kojeg često dolazi do pukotina. Nalazi se na prednjim

uvlačivim kotačima plovaka zbog čega može doći do nedovoljnog izvlačenja kotača. Pri

inspekciji pukotina koristi se vizualni pregled. Inspekciju je potrebno provoditi svakih 50 sati

ako se radi o starijoj verziji dijela ili 100 sati ako je dio novije verzije [9]. Sklop aktuatora i

kritičnu ploču na kojoj se mogu uočiti pukotine prikazuje [Slika 20].



Slika 20. Sklop aktuatora i oštećenog nosača [9]

3.6. Usporedba uređaja za ispitivanje vrtložnim strujama Hocking 2200, Hocking

Quick Check i Elotest M2

Prema procedurama ispitivanja elemenata podvozja aviona Canadair CL-415 [6] i Pilatus PC-

9M [8] može se vidjeti da proizvođači preporučuju uređaje Hocking Phasec 2200 i Hocking

QuickCheck ili ekvivalentne uređaje preporučenima. ZTC Velika Gorica raspolaže uređajem

za ispitivanje vrtložnim strujama marke Elotest M2 prikazanim na [Slika 10].

[Slika 21] prikazuje uređaj Hocking Phasec 2200, a [Slika 22] uređaj Hocking QuickCheck.



Slika 21. Uređaj za ispitivanje vrtložnim strujama Hocking Phasec 2200 [11]

Slika 22. Uređaj za ispitivanje vrtložnim strujama Hocking QuickCheck [10]



Prema podacima proizvođača [10], uređaj Hocking Phasec 2200 ima radno područje u

rasponu od 60 Hz do 6 MHz u modu rada s jednom frekvencijom i radno područje od 100

kHz do 2 MHz u modu rada s dvije frekvencije [10].

Uređaj Hocking QuickCheck ima radno područje u rasponu od 100 kHz do 3 MHz ako se radi

o verziji instrumenta QuickCheck H ili radno područje od 5 kHz do 500 kHz ako je verzija

instrumenta QuickCheck L [11].

Prema ovim osnovnim podacima može se zaključiti da je instrument Elotest M2 novije

generacije i pokriva područja rada navedenih instrumenata u servisnim biltenima za

ispitivanje podvozja zrakoplova Canadair CL-415 i Pilatus PC-9M [6], [8]. Uređaj Elotest M2

isto je tako prilagođen terenskom radu, odnosno lagan je za prenošenje i manipulaciju.

3.7. Osvrt na ispitivanje podvozja aviona ruske proizvodnje tipa MIG-21BIS

U ZTC-u se ispituje i podvozje aviona MiG-21 kod kojeg, za razliku od novijih aviona sa

zapada, nema detaljne procedure za ispitivanje, nego je proizvođač naveo dijelove podvozja

koji se ispituju. Samo ispitivanje vrši se po normi ISO-9934 [14]. Ispitivanje se vrši

magnetskom metodom jer je podvozje izrađeno od čelične legure (radi o lovačkom avionu

koji slijeće mnogo većom brzinom pa su time veća i opterećenja na isto). Kod ove se metode

magnetizira ispitivani element, tj. na njega se stavljaju magnetske čestice koje indiciraju

nepravilnosti u strukturi materijala. Nepravilnosti mogu biti površinske ili blizu površine.

Magnetizacija se može vršiti jarmom kroz kojeg se provodi struja ili uređajem koji prikazuje

[Slika 23]. Ovaj se uređaj koristi za ispitivanje kompletnog čeličnog dijela amortizera

prikazanog na [Slika 24], pri čemu istovremeno vrši obodnu i uzdužnu magnetizaciju.



Slika 23. Uređaj za ispitivanje podvozja magnetskom metodom

Slika 24. Podvozje aviona MiG-21



4. ISPITIVANJE UZORAKA

4.1. Prikaz odabranih ispitnih uzoraka

Odabrana su dva uzorka izrađena od aluminijske legure. Na njima se nalaze provrti izrađeni

strojnom obradom, a svaki od njih predstavlja opasnost za početak prostiranja pukotina.

Inicijalna pukotina nastavlja dalje propagirati pa može uzrokovati lom. Ova su dva uzorka

prikazana na [Slika 25] i [Slika 26].

Slika 25. Ispitni uzorak 1



Slika 26. Ispitni uzorak 2

Ispitni su uzorci prethodno bili ispitani metodom vrtložnih struja u ZTC-u d.d u Velikoj

Gorici. Stručnjaci su utvrdili da postoje pozitivne indikacije pukotina na oba testna uzorka,

što je prikazano na naznačenim mjestima. Pukotine su vizualnim pregledom prostim okom

nevidljive.



4.2. Ispitivanje uzoraka vrtložnim strujama

Ispitivanjem vrtložnim strujama pronalaze se površinske pukotine, a postoji mogućnost

pronalaženja i potpovršinskih pukotina, ako nisu na dubini većoj od par milimetara. Ova je

metoda NDT ispitivanja primjenjiva samo na električni vodljive materijala poput čelika,

aluminija, mjedi itd., a u zrakoplovstvu se učestalo koristi jer se njome može ispitivati

aluminijska legura. Naime, aluminijske legure ne mogu se ispitivati magnetskom metodom jer

su nemagnetične. Za ispitivanje ovih materijala tako na raspolaganju stoji manji broj NDT

metoda zbog čega se cijeni svaka ostala metoda koja može dovesti do rane detekcije pukotina

u materijalu. Princip upotrebe instrumenta pri ispitivanju materijala vrtložnim strujama opisan

je u prethodnom poglavlju ovog rada na primjeru ispitivanja elementa podvozja Canadair-a

CL-415. Metoda primjene instrumenta za ispitivanje uzoraka 1 i 2 u suštini je ista.

Slika 27. Sonda za ispitivanje vrtložnim strujama

Ukratko, princip rada uređaja za ispitivanje vrtložnim strujama je sljedeći: pomoću sonde

(unutar koje se nalazi zavojnica) stvara se magnetsko polje koje inducira vrtložne struje u

materijalu. Struje se induciraju u materijalu samo kada je sonda u neposrednoj blizini

materijala ili u dodiru s njim. Pritom uređaj mjeri koliki je otpor u zavojnici zbog induciranja

struje u materijalu koji se ispituje. Promjena otpora podrazumijeva da na materijalu ili pod

njegovom površinom postoji nepravilnost ili pukotina do određene dubine. Do promjene

otpora dolazi ako se sonda udalji od površine materijala što se naziva „lift-off“ signalom.

Signal koji upućuje na promjenu otpora pojavljuje se i pri približavanju sonde rubu materijala,

odnosno otpor se mijenja jer se vrtložne struje tada induciraju samo na jednom manjem dijelu

ispitivanog uzorka.



[Slika 27] prikazuje sondu kojom je provedeno NDT ispitivanje na uzorcima 1 i 2. Radi se o

sondi za ispitivanje nemagnetičnih materijala poput aluminija i njegovih legura.

Osim korištenog uređaja, potrebna je i sonda za ispitivanje. Sonda korištena pri ispitivanju

uzoraka 1 i 2 radi na frekvenciji od 2 MHz. Prema tipu sonde ubraja se u apsolutne sonde što

znači da ima jednu zavojnicu pomoću koje stvara magnetsko polje te mjeri promjenu otpora u

materijalu.

Osim apsolutne sonde postoje još:

diferencijalna sonda – sastoji se od dvije zavojnice pri čemu se javlja razlika u

otporima kada je jedna iznad nepravilnosti, a druga iznad „zdravog“ materijala

reflektivna sonda – jedna zavojnica pobuđuje materijal stvarajući vrtložne struje, a

druga mjeri promjenu odziva u materijalu

hibridna sonda – sastoji se od različitih kombinacija navedenih sonda.

Slika 28. Prikaz uređaja za ispitivanje vrtložnim strujama



[Slika 28] prikazuje stanje na zaslonu instrumenta kada se podešava na umjetno stvorenoj

pukotini dubine 0,5 mm.

Na zaslonu se može primijetiti nekoliko signala, a važno je uočiti sljedeće:

najpoloženijom linijom na ekranu prikazan je „lift-off“ signal; taj se signal prvi

pojavljuje pri podešavanju uređaja na tip ispitivanog materijala (u ovom slučaju

aluminija)

nakon podizanja, sonda se vraća u dodir s materijalom što je na ekranu prikazano

drugim, malo manje položenim signalom

nepravilnost je definirana uspravnijim signalom koji se proteže od početne točke

prema gore pa se vraća u početnu točku.

Signal odziva od nepravilnosti bitno je podesiti tako da se nalazi unutar ekrana do njegove

visine od oko 80%.

Nakon podešavanja uređaja za ispitivanje vrtložnim strujama slijedi ispitivanje uzoraka.

Uzorci se ispituju tako da se sondom polagano prelazi po materijalu i traži nepravilnosti koje

se očituju na ekranu kao signali u gotovo vertikalnom smjeru te su zaokrenuti za 70° u odnosu

na „lift-off“ signal koji je više-manje horizontalan.

Treba razlikovati i signal odziva od ruba koji počinje u vertikalnom smjeru kao odziv od

nepravilnosti, ali nastavlja u horizontalnom smjeru stvarajući oblik luka.

Logična pretpostavka, pri ispitivanju uzoraka 1 i 2, a koja se na kraju pokazala točnom, bila je

da je početak pukotina na rubovima provrta, odnosno provrti su početne lokacije od kojih

nastaju pukotine. Pukotine je zbog male duljine (reda veličine 0,5 mm) teško pronaći jer se

često javlja odziv od ruba provrta. Međutim, jednom pronađene pukotine daju jasan signal na

zaslonu uređaja za ispitivanje vrtložnim strujama.



Slika 29. Indikacija pukotine na uzorku 1

[Slika 29] prikazuje odziv od pukotine na uzorku 1. Prema slici se može zaključiti da se radi o

jasnoj i nedvojbenoj indikaciji pukotine.

Pukotina je prikazana okomitijim signalom odziva, a „lift-off“ signal je u početku

horizontalan, no polako se zakrivljuje. Uočljivo je i da je ta pukotina nešto dublja od 0,5 mm.

Ovo očitanje stanja na uređaju daje pozitivnu indikaciju pukotine. Pomicanjem sonde dalje od

provrta i pukotine može se zaključiti da je pukotina uz sami rub te nije mnogo napredovala,

odnosno nije velike duljine.



Slika 30. Indikacija pukotine na uzorku 2

[Slika 30] prikazuje indikaciju pukotine na uzorku 2. Prema slici se može zaključiti da se radi

o pukotini jer je signal odziva različit od „lift-off “ signala.

Prema duljini odzivnog signala, a s obzirom da je uređaj u početku bio podešen na dubinu

pukotine od 0,5 mm, može se zaključiti da dobivena indikacija pukotine na uzorku 2 ukazuje

da je pukotina dubine reda veličina 0,5 mm. Pukotine na uzorku 2 su uz sami rub pa je

njihova detekcija otežana zbog pojavljivanja signala od ruba.

Ovim indikacijama na uzorcima 1 i 2 metodom NDT ispitivanja pomoću vrtložnih struja

utvrđeno je sljedeće:

postoje nepravilnosti odnosno pukotine

pukotine su smještene uz sami rub provrta pa ih je teže detektirati

nisu jako napredovale od ruba provrta

dubine su reda veličine 0,5 mm

ispitivanje vrtložnim strujama je efikasno u detektiranju ovako sitnih pukotina.



4.3. Ispitivanje penetrantima

Nakon pregledavanja uzoraka, slijedilo je ispitivanje NDT penetrantskom metodom.

Procedura ispitivanja penetrantima sastoji se od sljedećih koraka:

čišćenja površine

nanošenja penetranta

prodiranja penetranta

uklanjanja viška penetranta s površine

izvlačenja penetranta na površinu pomoću razvijača

promatranja indikacija pukotina.

Postoji nekoliko vrsta penetranata, a dijele se prema:

načinu indikacije pukotine na fluorescentne penetrante i obične penetrante (crvene

boje)

načinu odstranjivanja viška penetranta s površine na vodom perive penetrante i

otapalom odstranjive penetrante.

Pri ispitivanju testnih uzoraka 1 i 2 korišteni su vodom perivi fluorescentni penetranti kod

kojih se indikacija pukotine, odnosno penetrant uočava u zamračenoj prostoriji pod UV

lampom.

Najprije se čisti površina ispitivanog uzorka pomoću sredstva koje preporuča proizvođač

penetranta. Zatim se na obje strane ispitivanih uzorka nanosi penetrant. Nakon nanošenja

penetranta potrebno je pričekati minimalno pet minuta da prodrije u postojeće pukotine u

materijalu. [Slika 31] prikazuje nanošenje i ispitne uzorke prilikom prodiranja penetranta.

Nakon što prijeđe vrijeme prodiranja penetranta u pukotine, višak penetranta se odstranjuje, u

ovom slučaju, vodom. Na ispitne uzorke na kojima je odstranjen penetrant nanosi se razvijač

penetranta. Njegova svrha je da na površinu „izvuče“ zaostali penetrant u porama pukotine te

time omogući indikaciju pukotine [Slika 32].

Vrijeme potrebno za razvijanje penetranta propisano je od strane proizvođača, a kreće se od

pet minuta na dalje. Ispitivani uzorci nakon razvijanja penetranta promatraju se u zamračenoj

prostoriji pod UV lampom, pri čemu se traži postojanje indikacije pukotine. Pod indikacijom

pukotine misli se na uočljiviji prikaz pukotine pomoću penetranta. Jedan od takvih uočljivih

prikaza vidljiv je na [Slika 6].



Slika 31. Ispitni uzorci s nanesenim penetrantom

Slika 32. Ispitni uzorak s nanesenim razvijačem penetranta



Pri ispitivanju ovih uzoraka nije postojao jasan rezultat indikacije pukotine, no s obzirom da

smo prije ispitivanja bili upućeni na mjesta na kojima su pronađene pukotine (ispitivanjem

vrtložnim strujama), na njih je obraćena povećana pozornost.

Naznačena mjesta pozitivnih indikacija pukotina dobivenih ispitivanjem metodom vrtložnih

struja prikazuju [Slika 25] i [Slika 26].

Na uzorku 1 označenim brojem 064 nije uočena nikakva pukotina nakon razvijanja

penetranta. Na uzorku 2 koji je na slici 26. označen brojem 068 pronađene su dvije slabe

indikacije, odnosno samo dvije točkice gdje počinju pukotine. [Slika 33] prikazuje dvije

točkice na provrtu na kojem je bilo označeno postojanje pukotine prema ispitivanju vrtložnim

strujama.

Slika 33. Uzorak 2 - prikaz slabe indikacije



Na slici se može uočiti i postojanje zaostalog penetranta koji nije očišćen, posebice u provrtu.

No, previše agresivnim odstranjivanjem penetranta prije razvijanja, došlo bi do uklanjanja

penetranta i iz pukotine. Ovako male pukotine dubine i duljine reda veličine 0,5mm

uglavnom nije moguće detektirati penetrantskom metodom – da nije bila poznata lokacija

pronađenih pukotina, ove dvije točkice ne bi bile nikakva indikacija, a i u ovom je slučaju

upitno jesu li one stvarno indikacija početaka pukotina.

U svrhu testa indikacije pukotina penetrantom, koristi se etalon koji na sebi ima niz pukotina

dubine 50 μm. Procedura ispitivanja penetrantom etalona identična je proceduri ispitivanja

uzoraka 1 i 2. [Slika 34] prikazuje rezultate dobivene ispitivanjem etalona. Rezultati pokazuju

da je procedura ispitivanja adekvatna i da su pukotine uočljive. Iz ovoga se može zaključiti da

su pukotine koje se nalaze na ispitnim uzorcima 1 i 2 suviše male da bi dale jasnu pozitivnu

indikaciju.

Slika 34. Test penetranta na etalonu sa dubinom pukotina od 50μm



Slika 35. Indikacije pukotine na uzorku 2

Uzorci 1 i 2 ispitani su penetrantima i u ZTC-u d.d. u Velikoj Gorici. [Slika 35] prikazuje

indikaciju pukotina na uzorku 2. Na slici je vidljiva nešto veća kontrastnost indikacije.

Razlozi za veću kontrastnost kriju se u upotrebi druge vrste penetranta, a u obzir treba uzeti i

činjenicu da je slika fotografirana kvalitetnijim fotoaparatom. Uglavnom, riječ je o relativno

malim pukotinama koje je prilično teško uočiti pa je, pri ovom tipu NDT inspekcije, potrebna

velika usredotočenost i pozornost.



4.4. Snimanje pukotina stereo mikroskopom

Nakon dobivenih rezultata nameće se pitanje postoje li uopće pukotine na testnim uzorcima

jer su indicirane NDT ispitivanjem pomoću vrtložnih struja, ali nisu uočene ispitivanjem

penetrantima. Iz tog je razloga potreban treći način koji bi ili opovrgnuo ili potvrdio

postojanje pukotina i time pridonio efikasnosti, odnosno neefikasnosti korištenih metoda.

Naznačene pukotine na uzorcima 1 i 2 promatrane su stereo mikroskopom pod povećanjem

od 50X. [Slika 36], [Slika 37] i [Slika 38] prikazuju pukotine pronađene stereo mikroskopom

na uzorcima 1 i 2, pri čemu [Slika 36] prikazuje pukotinu pronađenu na uzorku 1 na

naznačenom provrtu prema slici 25. Zanimljivo je da za ovu pukotinu nije uočena nikakva,

čak ni slaba, indikacija pri ispitivanju penetrantskom metodom. Isto tako, ova se pukotina, za

razliku od druge dvije, čini puno užom pa je zbog toga prodiranje penetranta u pukotinu

mnogo teže. Duljina ove pukotine malo je veća od 0,5 mm.

Slika 36. Pukotina na uzorku 1



Slika 37. Prva pukotina na uzorku 2

[Slika 37] i [Slika 38] prikazuju dvije pukotine pronađene na uzorku 2 označenog brojem 068

prema slici 26. Ove su dvije pukotine dale jako slabu indikaciju pri ispitivanju penetrantima -

ta bi indikacija bila neprimjetna da nema naznaka o postojanju pukotine prema nekoj drugoj

metodi NDT ispitivanja. Prema slikama pukotina dobivenih stereo mikroskopom, može se

uočiti da su ove pukotine nešto šire pa je veća mogućnost indikacije. Ove su dvije pukotine na

uzorku 2 kraće od pukotine na uzorku 1 i ne prelaze duljinu od 0,5 mm.



Slika 38. Druga pukotina na uzorku 2

Dakle, snimanjem provrta stereo mikroskopom potvrđeno je postojanje pukotina na koje je

upućivalo NDT ispitivanje metodom vrtložnih struja. Isto tako, potvrđeno je i da se

ispitivanjem metodom vrtložnih struja mogu pronaći mnogo manje pukotine prije nego što

propagiraju.



5. ZAKLJUČAK

Podvozje zrakoplova jako je osjetljivo na nastanak pukotina zbog visoke vrijednosti

dinamičkih sila koje na sebe preuzima tijekom slijetanja. Izloženost podvozja promjenjivim

opterećenjima pogoduje propagaciji, u početku malih, pukotina. Ranom detekcijom malih

pukotina može se spriječiti nastanak nesreća uzrokovanih lomom nekog od elemenata

podvozja. U izradi elemenata podvozja koriste se aluminijske legure zbog svoje male

specifične težine. Za detekciju nepravilnosti na elementima konstrukcije izrađenih od

aluminijske legure interesantne su NDT metode ispitivanja pomoću penetranta i ispitivanje

vrtložnim strujama. Ispitivanjem uzoraka potvrđeno je da je detekcija male pukotine prilično

složena, međutim, korištenjem obiju metoda može se doći do traženih rezultata. U detekciji

malih pukotina ispitivanje vrtložnim strujama je u prednosti pred ispitivanjem penetrantima

jer daje jasnu i nedvojbenu indikaciju pukotine. U radu su isto tako prikazane i detektirane

pukotine snimljene stereo mikroskopom čime se jasno i nedvojbeno može vidjeti njihova

duljina i oblik.

Usavršavanjem i razumijevanjem ovih metoda NDT ispitivanja dobiva se bolja mogućnost

rane detekcije pukotina čime se u konačnici povećava sigurnost od nastanka loma podvozja

pri korištenju aviona.



LITERATURA

[1] http://news.aviation-safety.net/2010/06/21/report-fatigue-cracking-caused-gear-failure-

of-swedish-dhc-6-twin-otter/, 13.4.2013.

[2] http://www.tsb.gc.ca/eng/rapports-reports/aviation/2008/a08o0235/a08o0235.pdf,

14.4.2013.

[3] http://www.eng.tau.ac.il/~neliaz/Papers_Files/B11_26.pdf, 14.4.2013.

[4] http://www.atsb.gov.au/media/2229399/ao2009062.pdf, 16.4.2013.

[5] http://www.warbirds-eaa.org/news/42012%20-%2001_03%20-

%20Service%20Bulletin%20-%20B-

25%20Landing%20Gear%20Shock%20Strut%20Inspections.html, 16.4.2013.

[6] Bombardier, Bombardier 415 Model CL-215-6B11 (415) alert service bulletin,

Bombardier, Quebec, 2011.

[7] BF Goodrich Aerospace, Component maintenance manual, BF Goodrich Aerospace,

Akron, 2001.

[8] Pilatus, Pilatus PC-9M Maintenance manual, Pilatus, Stans, 2010.

[9] Wipaire Inc., Service letter number 138, Wipaire Inc., South St. Paul, Minnesota, 2012.

[10] http://www.almatec.com.tw/cubekm/ezcatfiles/cust/img/img/9/quickcheck%20brochure

_en.pdf, 17.4.2013.

[11] http://www.almatec.com.tw/cubekm/ezcatfiles/cust/img/img/9/phasec%202200%20data

sheet.pdf, 17.4.2013.

[12] http://www.rohmann.com/uploadfiles/Produktkatalog_2008_GB.pdf, 17.4.2013.

[13] American Society for Testing and Materials: E1417- Standard Practice for Liquid

Penetrant Examination, West Conshohocken, Pennsylvania, 2004.

[14] International Organization for Standardization, ISO 9934 – Non-destructive testing –

Magnetic particle testing, 2010.

http://news.aviation-safety.net/2010/06/21/report-fatigue-cracking-caused-gear-failure-of-swedish-dhc-6-twin-otter/

http://news.aviation-safety.net/2010/06/21/report-fatigue-cracking-caused-gear-failure-of-swedish-dhc-6-twin-otter/

http://www.tsb.gc.ca/eng/rapports-reports/aviation/2008/a08o0235/a08o0235.pdf

http://www.eng.tau.ac.il/~neliaz/Papers_Files/B11_26.pdf

http://www.atsb.gov.au/media/2229399/ao2009062.pdf

http://www.warbirds-eaa.org/news/42012%20-%2001_03%20-%20Service%20Bulletin%20-%20B-25%20Landing%20Gear%20Shock%20Strut%20Inspections.html



http://www.almatec.com.tw/cubekm/ezcatfiles/cust/img/img/9/quickcheck%20brochure_en.pdf

http://www.almatec.com.tw/cubekm/ezcatfiles/cust/img/img/9/quickcheck%20brochure_en.pdf

http://www.almatec.com.tw/cubekm/ezcatfiles/cust/img/img/9/phasec%202200%20datasheet.pdf

http://www.almatec.com.tw/cubekm/ezcatfiles/cust/img/img/9/phasec%202200%20datasheet.pdf

http://www.rohmann.com/uploadfiles/Produktkatalog_2008_GB.pdf



PRILOZI

I. CD-R disc

diplomski rad - fsb.unizg.hr · pdf fileizjavljujem da sam ovaj rad izradio samostalno...

Documents