Контроль качества (стр. 2 из 3)
Трансформация УЗК. Рассмотренные выше процессы отражения УЗ-волн относились к нормальному их падению на границу раздела сред. При контроле сварных швов применяют, как правило, наклонные преобразователи с вводом УЗК под некоторым углом к вертикали. В общем случае при падении продольной волны наклонно под углом β к границе двух твердых сред происходит трансформация (расщепление) этой волны (рис. 4 а). Возникают две преломленные волны (продольная С't и поперечная C't) и две отраженные Ct и Ct. Углы преломления и отражения зависят от скоростей соответствующих волн в данных средах. Эту зависимость называют законом Снеллиуса. Записанный только для преломления волн этот закон имеет вид
Рис. 4 Отражение и преломление продольной волны на границе раздела двух твердых сред.
Акустический тракт. Процессы преобразования энергии УЗ-колебаний происходят в трех так называемых трактах УЗ-дефектоскопа: электроакустическом, электрическом и акустическом.
Электроакустический тракт — это участок схемы дефектоскопа, который состоит из пьезопреобра-зователей, демпферов, переходных и контактных слоев, электрических колебательных контуров генератора на входе приемника.
В электроакустическом тракте электрические колебания преобразуются в ультразвуковые и обратно, поэтому он определяет резонансную частоту УЗК, длительность зондирующего импульса и коэффициенты преобразования электрической энергии в акустическую.
Электрический тракт, определяющий амплитуду зондирующего импульса и коэффициент усиления, состоит из генератора и усилителя.
Акустическим трактом называют путь ультразвука от излучателя до отражателя в материале и от этого отражателя до приемника. Важная задача методики УЗ-коитроля — расчет акустического тракта, т. е. оценка ослабления амплитуды эхо-сигнала в зависимости от акустических и геометрических параметров тракта.
Для излучения УЗ-колебаний, приема эхо-сигналов, установления размеров выявленных несплошностей и определения их координат применяют ультразвуковый дефектоскопы.
2. Визуально-оптический контроль сварных соединений
Принцип действия и основной результат - осмотр с помощью оптических средств поверхностей объекта контроля на наличие дефектов и аномалий; осуществляется независимо и в сочетании с другими методами контроля.
Физические основы метода.
Зондирующая среда и/или источник энергии - видимая область спектра (длинноволновая ультрафиолетовая область спектра с флуоресцирующими материалами).
Характер сигнала и/или информационные характеристики - отраженное, прошедшее, рассеянное и индуцированное излучение.
Способ детектирования и/или воспритятия - оптические средства, увеличительные стекла, бороскопы, видео- и пленочные фотокамеры.
Способ индикации и/или регистрации - визуальное изображение.
Метод расшифровки - анализ изображения; используется в сочетании с другими методами для непосредственной расшифровки (капиллярный, фильтрующихся частиц, магнитопорошковый).
Цели использования.
Выявление дефектов типа нарушения сплошности - трещины, раковины, поры и включения.
Измерение размеров и метрология - измерения механическими средствами.
Определение физико-механических свойств - шероховатость, зерно и пленка.
Определение компонентного и химического состава.
Определение динамических характеристик - видимые реакции напряженности слоя.
Области использования.
Контролируемые материалы - неограниченный круг материалов.
Объекты контроля и технологические операции - поверхности, слои, пленки, покрытия, целые объекты, контроль и регулирование в производственной линии и вне ее.
Диагностика - все виды технологических операций и испытаний.
Примеры - механически обработанные детали, внутренние поверхности, объекты контроля, элементы изделий, узлы и системы.
Ограничения.
По технологичности - визуальный доступ. Обычно требуются специальные оптические средства.
По расшифровке - требуется дополнительное применение других методов контроля для различения, выявления и измерения дефектов.
По чувствительности и/ или разрешению - различные кратности увеличения.
Родственные методы контроля - бороскопия, рефрактометрия, дифрактометрия, интерферометрия, рефлектометрия, микроскопия, телескопия, радиометрия в видимой области спектра, фазово-контрастный и шлирен-методы.
Комплект визуально-оптического контроля.
1. Универсальный шаблон сварщика УШС-3 предназначен для контроля элементов разделки под сварной шов, электродов и элементов сварного шва. 1 шт.
2 . Лупа ЛП-3 (трехкратная) для просмотра деталей, мелких предметов. 1 шт.
3 . Лупа ЛП-6 (шестикратная) для просмотра деталей, мелких предметов и т.д. 1 шт.
4 . Лупа измерительная ЛИ-10 (десятикратная) для измерения линейных размеров плоских предметов с помощью шкалы, выполненной на стеклянной пластине. 1 шт.
5 . Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 с глубиномером. 1 шт.
6. Линейка металлическая Л-300. 1 шт.
7. Набор радиусных шаблонов для оценки радиусов выпуклых и вогнутых поверхностей
№ 1 (R=1 ...6мм) 1 шт.
№ 3 (В=7...25мм) 1 шт.
8. Набор щупов для контроля зазоров № 4 (0.1 ...1мм). 1 шт.
9. Угольник металлический 150х100 мм У-90. 1 шт.
10. Фонарик миниатюрный. 1 шт.
11. Смотровое зеркало (поворотное) L=140 мм. 1 шт.
12. Футляр укладочный
3. Капиллярный метод
Различают три основных метода капиллярной дефектоскопии: люминесцентный, цветной и люминесцентно-цветной.
Капиллярный метод неразрушающсго контроля качества сварных соединений основан на капиллярном проникновении дефектоскопических материалов в дефекты и их контрастном изображении в оптическом излучении. На сварной шов наносят специальную смачивающую жидкость — индикаторный пенетрант, которая под действием капиллярных сил заполняет полости поверхностных дефектов. Дефекты обнаруживаются с помощью жидкости, оставшейся в полостях после удаления ее с поверхности. Индикаторные рисунки дефектов обладают способностью люминесцировать в ультрафиолетовых лучах или имеют специфическую окраску в видимом свете. Заполнение дефектных полостей, открытых с поверхности, специальными свето- и цветоконтрастными индикаторными веществами — основная задача капиллярных методов дефектоскопии.
Для надежного обнаружения дефекта следует возможно большее количество люминофора или красителя извлечь из мнкрополостн дефекта на поверхность. Эффект регистрации дефектов усиливается с помощью средств, способствующих наиболее полному «проявлению» индикаторного вещества (люминесцирующего или цветного), в связи с чем такие средства называют проявляющими.
Физические основы метода
Важнейшими физическими явлениями, лежащими основе капиллярного контроля, являются поверхностное натяжение и смачивание, капиллярное впитывание, сорбция, растворение, люминесценция, цветовой и яркостный контрасты.
Явление смачивания вызывается притяжением атомов или молекул жидкости либо твердого тела (в газах тепловое движение частиц преодолевает это притяжение), в результате минимум свободной энергии достигается в жидкости или твердом теле, когда поверхность их минимальна. Таким образом, поверхность стремится сократиться, и возникают силы поверхностного натяжения
Рассмотрим каплю жидкости, лежащую на поверхности твердого тела
Выделим элементарный цилиндр в тройной точке А , где соприкасаются твердое тело, жидкость и окружающая газ. На единицу длины этого цилиндра действуют три силы поверхностного натяжения: твердое тело - газ F тг , твердое тело - жидкость F тж, и жидкость - газ F жг . Когда капля находится в состоянии покоя, равнодействующая проекция этих сил на поверхность твердого тела равна нулю: F жг cos q + F тж - F тг =0
Если F тг > F тж , то угол q острый. Это значит, жидкость смачивает твердое тело
Если F тж > F жг , то угол q тупой . Это означает, что жидкость не смачивает твердое тело
Движение жидкости по капилляру обеспечивается за счет капиллярных сил. Отметим, что чем меньше радиус капилляра, тем больше капиллярное давление
На рис. 2 показана смачивающая жидкость - пенентрант, попавшая в трещину, размер трещины в месте, где расположен нижний мениск жидкости, обозначим r 2 , а вблизи устью - r 1 . Разность давлений, вызываемая различием r 1 и r 2 , составляет
Р 2 - Р 1 = 2 F жг cos q (1/ r 2 - 1/ r 1 ). ( \ )
Она уравновешивается давлением воздуха в замкнутом объеме, собравшегося вблизи вершины трещины. Из ( \ ) следует, что лучше будут выявляться глубокие, расширяющиеся к устью дефекты
Если на поверхность пенентранта поместить пористое вещество (порошкообразный проявитель), то образуется система из мелких капилляров с менисками малой кривизны. Возникнет добавочное давление в направлении Р 1 , жидкость выйдет из трещины и смочит частицы проявителя. Здесь действует явление сорбции, т. е. собирания. Иногда применяют не порошкообразный, а пленочный или красящий проявитель. Принцип его действия другой - диффузионный
Видимая в результате проявления идентификация дефекта больше его реальных размеров
Технология капиллярного контроля в общем виде состоит из процессов: подготовительного, обработки объекта дефектоскопическими материалами, собственно контроля и окончательной очистки объекта.
Подготовительный процесс представляет собой сочетание технологических приемов удаления покрытий, загрязнений, обезжиривания и сушки контролируемой поверхности с целью очистки от возможных загрязнений, а также следов обезжиривающих и моющих составов.