Трибоэлектрическая дефектоскопия основана на измерении электродвижущей силы, возникающей при трении разнородных материалов. Измеряя разность потенциалов между эталонными и испытуемыми материалами, можно различить марки некоторых сплавов.
Электростатическая дефектоскопия основана па использований электростатического поля, в которое помещают изделие. Для обнаружения поверхностных трещин в изделиях из неэлектропроводных материалов (фарфора, стекла, пластмасс), а также из металлов, покрытых теми же материалами, изделие опыляют тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником (порошковый метод). При этом частицы мела получают положительный заряд, В результате неоднородности электростатического поля частицы мела скапливаются у краев трещин. Этот метод применяют также для контроля изделий из изоляционных материалов. Перед опылением их необходимо смочить ионогенной жидкостью.
Капиллярная дефектоскопия
Капиллярная дефектоскопия основана на искусственном повышении свето- и цветоконтрастности дефектов относительно неповрежденного участка. Методы капиллярной дефектоскопии позволяют обнаруживать невооруженным глазом тонкие поверхностные трещины и другие несплошности материала, образующиеся при изготовлении и эксплуатации деталей машин.
Метод капиллярной Дефектоскопии может быть применен Для контроля качества заготовок и деталей, изготовленных из любых немагнитных материалов: ауетепитных сталей, цветных сплавов, пластмасс, керамики, – кроме материалов, обладающих пористой структурой. Он основан на принципах капиллярного проникновения индикаторной жидкости (пене-транта) в полость дефекта, адсорбции ее проявляющим составом илюминесценции индикаторного состава в лучах ультрафиолетового света (УФС). В качестве источника УФС используется ртутно-кварцевая лампа типа ДРШ-1000, помещенная в защитный кожух с параболическим рефлектором.
Чувствительность капиллярной дефектоскопии определяется абсолютными размерами дефектов и ограничивается верхним и нижним пределами их выявляемое™. Нижним пределом чувствительности являются различные тупиковые несплошности с шириной рас крытия менее 1 мк, верхним – не более – 0,4 мм любой протяженности. Дефекты с большей шириной раскрытия, а также риски с округлым дном, глубина которых не превышает 70–80% от ее ширины, подвергать капиллярной дефектоскопии нельзя ввиду интенсивного вымывании пенетранта из устья пороков металла.
Методика капиллярной дефектоскопии контролируемого объекта (заготовки, детали, изделия) состоит из следующих последовательно выполняемых операций:
1) прогревание его при температуре 100–120 °С в течение I – 1,5 ч в целях удалениявлаги из микротрещин;
2) обезжиривание ацетоном в ультразвуковой ванне в течение т=3– 5 мин;
3) сушка в потоке чистого сжатого воздуха при г= 70–80 °С, давлении» /)=2 кгс/см. т~5–10 мин;
4) пропитка индикаторнойжидкостью методом окунания в ультразвуковой ванне, т~7–10 мин (в зависимости от состава);
5) удаление индикаторной жидкости с поверхности объекта распыленной струейгорячейводы при 55–65°, давлении р~2 кгс/см2, т~5 мин;
6) сушка в потоке сухого чистого воздуха при 30–40 °С, давлении2 кгс/см2, т-10с;
7) нанесение проявляющего состава с помощью краскораспылителя. Толщина покрытияпримерно 10 мк (контроль визуально по эталону);
8) сушка на воздухе при нормальной температуре, т-5–10 мин;
9)осмотр деталей в сфокусированном пучке УФС через 20–30 мин после нанесенияпроявляющего состава;
10)удаление белого лакового покрытия ацетоном в ультразвуковой ванне, т=20–30 с.Если дефект выявился недостаточно четко, проверка повторяется через; 30 мин. В качествеиндикатора (пенетранта) используется люминесцентная жидкость ЛЖ-6А, включающая в себя люмоген №2 (люминофор ГОСТ 16316–70) – 8 г/л, дитолилметан (ТУ6–09–1220–76) –50%, бутиловый спирт (ГОСТ 6006–73) – 40%, эмульгатор ОП-7 (ГОСТ 8433–57) – 10% жидкость ЛЖ-4 – ксилол(ГОСТ 9949–76) – 23%, керосин(ГОСТ 4753–68) – 75%. люмоген М* 2–1.6г./л.
Для проявления пенетранта в зависимости от наличия компонентов, можно применять следующие составы, белую нитроэмаль «Экстра» СТУ-30–210–33–63 или ВТУ МХП 693–50)– 300 мл, ацетон (ГОСТ 2603–71) – 400 мл, спирт этиловый (ГОСТ 18300–72) – 500 мл, воду– 500 мл, каолин (ГОСТ 6138–61) – 400 г./л, техническую стеариновую кислоту (ГОСТ 6484 – 64) – 5 г, бензин Б-70 (ГОСТ 1012–72) – 100 мл.
Проявляющий лак (покрытие), приготовленный на основе нитрозшали, сушится на воздухе при нормальной температуре; на основе каолина – в струе горячего воздуха при /-70 – 80 °С.
Пенетрант ЛЖ-4 проявляется с помощью порошка окиси магния. Покрытие на основе нитроэмали удобно в работе, обладает прочной пленкой, не разрушается в процессе осмотра, длительное время хорошо сохраняется на детали, легко удаляется с поверхности эмульгатором ОП-7 и водой (две части ОП-7, восемь частей воды). Покрытие на основе каолина менее прочное. Чешуйчатость покрытия на стеарине затрудняет осмотр пружин и делает следы дефектов нечеткими. Вязкость приготовленного проявляющего лака должна быть 13–15 с по вискозиметру В3=4 (ГОСТ 8420=74) при температуре -4–18–20еС.
Практикапоказала, что чувствительностькапиллярной дефектоскопии повышается, еслиперед операцией №4 контролируемые детали подвергнуть воздействию ультразвука. Например, после озвучивания витых пружин из проволоки в течение 20–30 с помощью ультразвукового генератора УЗГ-10–22 на пружинах, обработанных в составах ЛЖ-6А, ЛЖ-4, открылось большое число дефектов, в том числе трещин, образовавшихся вследствие межкристаллитной коррозии. Ранее при этой же методике контроля, но без использования ультразвука эти трещины на этих же пружинах не были обнаружены.
Индикаторная жидкость ЛЖ-6А является наилучшим пе-нетрантом. Она обладает более высокой проникающей способностью летко удаляется с поверхности детали с помощью водного раствора эмульгатора ОП-7, не дает заметного светящегося фона на поверхности при проявлении, обладает большой интенсивностью люминесценции как в макро-, так и в микрослоях. Проявляющее покрытие на основе нитроэмали удобно в эксплуатации оно прочно, неразрушается в процессе осмотра и может быть сохранено на детали в течение длительного времени.
При этом методе контроля детали, как правило, осматриваются невооруженным глазом. При осмотре мелких Дефектов, а также в сомнительных случаях рекомендуется применять лупу 2–4-кратного увеличения. В качестве эталона используются образцы контролируемых деталей, изготовленные из того же материала, по той лее технологии, с дефектами, близкими по размерам к нижнему пределу чувствительности метода. Кроме рабочих эталонов должны быть контрольные. Контрольные и рабочие эталоны имеют паспорт с описанием и фотографией имеющихся на них пороков материала, выявленных капиллярным методом.
При оценке допустимости дефектов на заготовках пружин необходимо руководствоваться требованиями, предъявляемыми к проволоке ТУ или ГОСТами. Пружины растяжения контролируются в растянутом виде, надетыми на специальные приспособления, при этом расстояние между витками должно быть не менее 2 мм.
Ультразвуковая дефектоскопия
Ультразвуковая дефектоскопия основана на использовании упругих колебаний, главным образом ультразвукового диапазона частот. Нарушения сплошности или однородности среды влияютна распространение упругих волн в изделии или на режим колебаний изделия. Еслинапример, внутри отливкинаходится газовая раковина, то колебания, распространяясь по металлу, доходят до нее и меняют свое направление. Индикатор, уловив это изменение, мгновенно показывает, что в отливке дефект.
В технике используются механические колебания в очень широком интервале частот – от нескольких герц до 200 МГц, или от инфразвука до ультразвука. Широкий интервал применяемых частот обусловлен тем, что характер их распространения и поглощения зависит от частоты. Ею определяются контролируемая зона, минимальная измеряемая толщина, степень поглощения и характер возбужденных воин. В ультразвуковой дефектоскопии используется целая гамма различных видов волн, которые отличаются друг от друга как направлениями распространения колебаний, так и характером колебаний. Механические колебания используются для выявления нарушения сплошности и измерения толщины. Свойствоих поглощения при прохождений через контролируемую среду используется для нахождения мелких рассеянных инородных включений и пустот, оценки неоднородности зерна, структуры, определения плотности массы, внутренних напряжений, коэффициента вязкости, межкристаллитной коррозии, зоны поверхностного распространения. Большим достоинством методов и средств неразрушающего ультразвукового контроля является их универсальность – возможность применения как для металлов и сплавов, так и для керамики, полупроводников, пластических масс, бетона, фарфора, стекла, ферритов, твердых сплавов, т.е. таких синтетических материалов, которые находят все большее применение в технике.
Ультразвуковому контролю можно подвергать крупногабаритные детали и заготовки, так как глубина проникновения ультразвука в металл может достигать 8–10 м. Аппаратура дляультразвуковой дефектоскопии сравнительно проста и не требует специальных мер по технике безопасности. Поэтому этот вид контроля очень широко распространяется в самых различных областях народного хозяйства, может использоваться в лабораториях, производственных и полевых условий.
Для реализаций всех методов анализа распространения упругих колебаний необходимо иметь излучатель механических колебаний (вибратор) и индикатор, воспринимающий механические колебания испытуемой среды. Ультразвуковые колебания излучаются и принимаются от испытуемого объекта при помощи пьезоэлектрических пластин из кварца, титаната бария, сульфата лития и других материалов, преобразующих электрические колебания в упругие колебания той же частоты и обратно.