آزمونهای غیرمخرب
1- ضرورت بازرسی
مهندسان باتعیین خواص بوسیله انجام آزمونهای استاندارد برروی قطعات آزمون کاملاآشنایند .
بیشتردانستنیهای ارزشمندازقبیل داده های مربوط به خواص کششی فشاری برشی وضربه ای ماده به کمک این آزمونها بدست می آید.امااینگونه آز-
مونهاماهیتی ویرانگردارند.وانگهی خواص ماده که به کمک آزمون استانداردویرا-
نگرتعیین می شوند.لزوما"رهنمون روشنی بسوی مشخصه های کاربردی قطعه
پیچیده ای که بخشی ازمجموعه مهندسی بزرگتری است ارائه نمیکند.
درماده یاقطعه درحین ساخت انواع نقصهابه اندازه های مختلف ممکن است بوجود
آیدوماهیت واندازه دقیق نقص برکارکردآنی آن قطعه تاثیرمیگذارد نقصهای دیگر
مانندترکهای ناشی ازخستگی یاخوردگی درحین کارباماده نیزممکن است بوجود
آیدبنابراین برای آشکارسازی نقصهادرمرحله ساخت وهمچنین برای آشکارسازی
ومشاهده آهنگ رشد آنها درحین عمرکاری هرقطعه یا مجموعه باید وسایل قابل
اعتمادی دراختیارداشت.
منشاء انواع نقص درموادوقطعات
نقصهایی که ممکن است درحین ساخت مواداولیه ویاتولیدریختگیهابوجودآید
1- جدانشینی 2 – آخال های سرباره 3 – تخلخل گازی 4 – تخلخل انقباضی5 – ترک تنشی
نقصهایی که ممکن است درحین ساخت قطعات بوجود آید
1- ترکهای ناشی ازتنش باقیمانده2- نقصهای جوشکاری 3 – نقصهای ماشینکاری
نقصهایی که ممکن است درحین سوارکردن قطعات بوجود آید
1- ترکهای ناشی از تنش اضافی2- نقصهای ناشی از 3- قطعات سوارشده 4- قطعات گم شده
جوشکاری اضافی نادرست
نقصهایی که درحین عمرکاری بوجود می آید
1- ناپایداری حرارتی2- خزش3- سایش 4- خوردگی تنشی 5 – خوردگی 6 - خستگی
معمولا"نخستین مرحله دربررسی هرقطعه بازرسی چشمی آن است.
باچشم غیر
مسلح تنها نقصهای بزرگ که باعث شکستگی پوسته شده اند آشکارمیشوند کارایی
بازرسی چشمی را بااستفاده ازمیکروسکوپ میتوان افزایش داداصول محرزفیزیکی شماری ازسیستمهای بازرسی غیرچشمی ساخته شده است که بدون تغییریا تخریب قطعات ومجموعه های مورد آزمون دانسته های مربوط به کیفیت ماده یا قطعه را بدست میدهند.
اصول پایه وجنبه های اصلی سیستمهای عمده آزمون غیرمخرب T N.D.
درجدو ل زیر آمده است.
سیستم مشخصه ها کاربرد
1-مایع نفوذکننده آشکارسازی نقصهایی که سطح برای انواع فلزات وپلاستیکها شیشه
سطح کارراشکسته اند سرامیکهای شفاف کاربرد دارد
2-ذرات مغناطیسی آشکارسازی نقصهایی که سطح کار تنها برای مواد فرومغناطیس مثل
راشکسته اندونقصهای زیرسطحی که بیشتر آهنها و فولادها
بکارنزدیکند
3-روشهای الکتریکی آشکارسازی نقصهای سطحی و زیر برای هرفلزی قابل استفاده است
( گردابی ) سطحی وبرای اندازه گیری ضخامت
پوشش نارسانا مانند رنگ که برروی
فلزات بکار میرود
4-آزمون فراصوتی آشکارسازی نقصهای درونی وترکهای برای اکثر موادبکارمیرود
زیرسطحی
5 –پرتونگاری آشکارسازی نقصهای درونی وسطحی برای بیشترمواد کاربرددارداما
ونادرستی سوارکردن قطعات محدودیتهایی درحداکثرضخامت
وجود دارد
2- چگونگی بازرسی
هنگام استفاده ازسیستمهای آزمون غیرمخرب باید دقت کافیبه عمل آوردوفرایند را
بگونه ای کنترل کرد که نه تنها کیفیت بلکه کمیت دانستنیهای بدست آمده نیزدقیق و
سودمند باشد.
آزمون غیرمخرب نامناسب میتواند به خطاهای جدی دربررسی کیفی
قطعه منجرشود.لازمست که خطرناکترین حالتهای ممکن را برای شکست قطعه
پیش بینی کرد وازاین رهگذرقبلا"انواع وابعادجدی نقصهای بالقوه خطرناک را
شناخت .
دروهله اول نخست مسئولیت امربه عهده طراح فراورده است و اوست که باید در
ابتدامشخص کندچه نقصهایی غیرقابل پذیرش اند.
ودرمورد روش مناسب بازرسی
راهنمایی کند.
استفاده از روشهای بازرسی همیشه برای تشخیص ناپیوستگیهای
بسیار کوچک لازم نیست.
مثلا" هر پوسته گرافیتی درچدن خاکستری نوعی ناپیوستگی است.
ناپیوستگی به همین اندازه به عنوان پوسته گرافیتی نمونه وار
ممکن است .
مثلا" دریک قطعه آهنگری آلومینیمی اهمیت فراوانی داشته باشد
وبدین ترتیب ازروش آزمونی باحساسیت بالااستفاده خواهدشداماچنانچه ازروشی
باهمین حساسیت برای قطعات ریختگی آهنی استفاده شودبیشترپوسته های گرافیت
مشخص میشوندوخود عاملی برای پنهان ماندن ترکهای بزرگترناپذیرفته خواهدبود
برای کاربردموفقیت آمیزآزمونهای غیرمخرب سیستم آزمون وهدفهای آن باهدف-
های بازرسی ونوع ترکهایی که قراراست آشکارشوند باید تناسب داشته باشند فرد
مسئول بایدآموزش دیده ومجرب باشدوبراساس استانداردهای پذیرفته شده توانایی
هرنوع تغییرناخواسته رادرهرقطعه ناجورداشته باشد.
دست نیافتن به هریک ازاین
شرایط زمینه پیدایش خطا درموقع آشکارسازی وتشخیص ترکها رابوجود میاورد.
3- اعتمادپذیری آشکارسازی نقص درطراحی های متعارف ازتنش طراحی خاصی استفاده میشود که ازتقسیم مقدار مشخصی تنش تسلیم یا تنش تاب برضریب اطمینان مناسب بدست می آید واین (تاو) رابعنوان شاخصی برای ماده بکاررفته درساخت قطعه درنظرمی گیرند .
درهرحال مکانیک شکست درطراحی وجودترکهارادرقطعات پیش ازکاردهی ودرخلال آن تایید میکندوسعی درتعیین کمی آثارچنین ترکهایی برکل قطعه دارد مکانیک شکست ظرفیت قطعات سازه ای رابرای مقاومت درنقطه شروع پیشرفت ناگهانی ترک بیان میکند قطعات رابوسیله ضریب شدت تنش بحرانی یا چقرمگی شکست وهمچنین بزرگترین ترکی که قطعه میتوانددرهرمقطع خاصی تحمل کند مشخص میکنند افزون برآن دراین ارزیابی کمی محیط کارقطعه رادرنظرمیگیرند اعتمادپذیری هرروش آزمون غیرمخرب معیاری برای کارایی آن روش درآشکار سازی ترکهایی با نوع شکل واندازه خاصی است پس ازانجام بازرسی درباره احتمال قطعی عدم نقص باشکل نوع واندازه درقطعه میتوان اظهارنظرکرد.
هر چه این احتمال بیشترشوداعتبارروش بکاررفته بیشترخواهدشد .
نقش بازرسی غیرمخرب تضمین قابل قبول برای نبودن ترکهایی درحد شکست براساس طراحی بارگذاری قطعات درحین کاراست تضمین قابل قبول برای نبودن ترکهای کوچکترازحد بحرانی نیزممکن است لازم باشد.
درهرفرایندبازرسی تعدادقابل توجهی ازنشانه های نقص به ترکهای واقعی مربوط نمی شود بنابراین احتمال تشخیص قطعه بدون عیب عمده کاهش میابد.
4-برتریهای آزمون غیرمخرب شناسایی نقصهایی که آشکارشدن آنها به شکست فاجعه بارقطعه منجرمیشودوازنظراقتصادی نیزپرهزینه وشامل خطرات جانی است ازبرتریهای روشن ومشخص کاربرد منطقی آزمون غیرمخرب است باوجوداین استفاده ازاین روشهای آزمون برتریهایی رابدنبال خواهد داشت .
اجرای هرنوع سیستم بازرسی هزینه ای رادربردارداماغالبا"استفاده موثرازروشهای بازرسی مناسب سبب صرفه جویی مالی قابل توجهی خواهدشدنه تنهانوع بازرسی بلکه مراحلی که طی آن بازرسی انجام میشوداهمیت دارند.
کاربردروش آزمون غیرمخرب برای بازرسی قطعات ریختگی وآهنگری کوچک پس ازاتمام کلیه عملیات ماشینکاری نوعی اسراف خواهد بود دراینحالت بهتراست قطعات راپیش ازشروع ماشینکاری پرهزینه بررسی کنند وآنهایی راکه ترکهای غیرقابل قبول دارند رد کنند.
باید تاکید شود که تمام ترکهای آشکارشده دراین مرحله سبب ردقطعه نخواهد شد برخی ازناهمواریهای سطحی درحدی هستندکه درمرحله ماشینکاری ازبین میروند .
درحالیکه بازرسی کنترل کیفیت دقیق میتواند سبب صرفه جویی مالی شود وازشکست فاجعه بارقطعه درحین کارجلوگیری کند لیکن تحمل سیستمهای بازرسی متعدد ویاخیلی حساس ممکن است ازنظراقتصادی وزمانی نوعی اسراف بشمارآید بازرسی بیش ازحد ممکن است به افزایش کارکرد فراورده ویااعتبارآن منجرنشود 2 بازرسی باموادنفوذکننده روش بازرسی با مواد نفوذ کننده برای آشکارسازی نقصهایی که سبب شکستن سطح کارشده اند بکارمیرود اساس این روش مبتنی برجذب مویینه مایع به درون نقص است وبدین ترتیب پس از ظهور تمام شکستگیهای سطحی با چشم دیده میشود.
برای دیدن بهترنقص مایع نفوذکننده رایا بوسیله رنگ روشن ودیرپایی رنگ می کنند ویا آن رابه ماده فلوئورسانس آغشته می سازند درحالت نخست معمولا"رنگ بکاررفته قرمزاستودرحالت دوم برای دیدن نقص قطعه رازیرنورفرابنفش قرارمیدهند.
امروزه بازرسی باموادنفوذ کننده رنگی روش صنعتی مهمی است وبرای تعیین نقصهایی مانند ترک وجدالایگی ورویهم افتادگی ومنطقه های تخلخل سطحی دربسیاریقطعات بکارمیرود این روش تقریبا"برای همه قطعات قابل استفاده است اعم ازاینکه قطعه بزرگ یاکوچک باشد شکل ساده یا پیچیده ای داشته باشد این روش برای بازرسی فراورده های ریختگی وکارشده فلزات آهنی یاغیرآهنی وهمچنین سرامیکها شیشه آلات وقطعات پلیمری بکارمیرود.
1- اصول بازرسی باموادنفوذکننده روش بازرسی با مواد نفوذ کننده پنج مرحله اساسی دارد که عبارتند از: آماده سازی سطح کاربرد مواد نفوذ کننده زدودن مواد اضافی ظهور مشاهده وبازرسی 2- مشخصه های ماده نفوذ کننده مایع نفوذ کننده باید مشخصه هایی برای موثرواقع شدن سیستم بازرسی داشته باشد مشخصه های مختلف مورد نظر درزیربیان شده اند وفرمول ماده نفوذ کننده شامل ترکیب متوازنی ازبسیاری پارامترهاست نفوذ قوام شارندگی انحلال پذیری پایداری شستشوپذیری مشخصه های حالت خشک دیدپذیری 3- سیستم قابل شستشو با آب این سیستم بااستفاده ازماده نفوذ کننده فلوئورسان یارنگ مرئی بگونه ای طراحی شده که میتوان ماده نفوذ کننده رابلافاصله بوسیله شستن با آب ازروی سطح قطعه زدود.
بنابراین این فرآیندسریع وموثراست تحت کنترل درآوردن عمل شستشو هنگامیکه از پاشش آب برای زدودن مواداضافی استفاده میشود فوق العاده اهمیت دارد سیستم خوب شامل شرایط بهینه ای از فرایندمانندفشارودمای آب مدت چرخه شستشو ووضعیت سطح قطعه کار و مشخصه های زدایش ذاتی ماده نفوذ کننده است .
4- سیستم مایع معلق هنگامیکه آشکارسازی نقصهای بسیارریز لازم باشد معمولا"ازنفوذ کننده های بسیارحساسی که قابل شستشوباآب نیستند استفاده میشود این مواد بنیان روغنی دارندوپس ازکاربردبه فرایند دیگری نیازمندند ماده معلق را پس ازجذب کامل ماده نفوذ کننده به درون نقصها به کار می برند.
برتری عمده این سیستم حل پذیر کردن مایع نفوذ کننده اضافی درآب و درنتیجه شستشو کردن آن است چنانچه فرایند به دقت کنترل شود مایع نفوذکننده درون ترکهاتحت تاثیرقرارنمیگیرد تشخیص نقصهای ریزی که غالبا"به سبب شسته شدن مواد نفوذ کننده ممکن نیست با استفاده ازاین سیستم محتملتراست .
5- کاربرد مواد نفوذکننده درعمل مواد نفوذ کننده را بوسیله یکی ازروشهای متداول بر روی سطح قطعه بکارمیبرند روش برگزیده به اندازه وشکل وتعدادقطعات موردبازرسی بستگی دارد.
معمولا"برای بررسی چندین قطعه کوچک بهتراست ازروش فروبردن کامل به درون مخزن حاوی مایع نفوذ کننده استفاده میشود قطعات راباید پیش از غوطه وری کاملا"خشک کرد زیراآب یاحلالهای تمیزکننده بجا مانده باآلوده شدن به ماده نفوذ کننده ازنفوذ آن جلوگیری میکنند درحین غوطه وری قطعه باید دقت شود که حبابهای هوا ایجاد نشود وتمام سطوح مورد بازرسی کاملا" خیس باشد معمولا" قطعات به مدت معینی درمایع فرو میبرند وسپس بیرون میاورند درخلال این مرحله باید دقت شود که ماده نفوذ کننده از تمام منافذ خارج شده باشد قطعاتی را که آثارنفوذ کننده برروی سطح شان وجود دارد پش ازخشک کردن دوباره باید غوطه ور ساخت.
6 – ظهور یکی ازمراحل حساس درفرایندبازرسی ظهوراست خطاهای مرزی را که ممکن است به عللی دیده نشود بااستفاده ازماده ظهورمناسب به آسانی میتوان رویت کرد افزون برآن زمان بازرسی بااستفاده ازاین موادبا تسریع درنمایش نقصها کاهش میابد برای دستیابی به شرایط بهینه موادظهور راباماده نفوذکننده خاصی بکارمیبرند بنابراین کاربردماده ظهوری که باماده نفوذکننده خاص سازگاراست به استفاده ازهمان نفوذکننده خاص بایدمحدود شود زیرا بطورکلی ممکن است کاربرد آن با مواد نفوذکننده دیگر ناموثر باشد.
عملا"ماده ظهور ترکیب بهینه ای از مشخصه های زیر است: جذب کاربرد محو زمینه مشخصات فیزیکی مشخصات شیمیایی 7- برتریها و محدودیتها فرایند بازرسی بامایع نفوذکننده آسان است زیرا شامل هیچ نوع سیستم الکترونیکی نیست وتجهیزات موردنیاز ارزانترازدیگرتجهیزات سیستمهای آزمون غیرمخرب است این روش برای بازرسی همه نوع مواد بجز مواد متخلخل بکارمیرود ودرپاره ای از موارد حساسیت آن بیش از بازرسی بوسیله ذرات مغناطیسی است محدودیت عمده وروشن سیستم مذکور درآشکارسازی تنها نقصهای سطحی است آشکارسازی نقصهای زیرسطحی به روشهای بازرسی دیگرنیازدارد.
ناهمواریهای سطحی وتخلخل موادازعوامل دیگرعدم کارایی این سیستم است.
8- گستره کاربرد گستره کاربرد آزمون مایع نفوذکننده بسیارگسترده است این سیستم درصنایع هواپیمایی هم بوسیله سازندگان برای کنترل کیفیت قطعات تولیدی وهم بوسیله استفاده کنندگان درحال تعمیرات منظم وبررسیهای ایمنی بکارمیرود.
نمونه قطعاتی که بوسیله این سیستم کنترل میشودعبارتنداز: 1- دیسکها وپره های روتورتوربین 2- چرخهای هواپیما 3- ریختگیها 4- قطعات آهنگری شده واتصالات جوشی وبسیاری ازقطعات موتورازجمله پیستونها وسرسیلندرها راپیش از سوارکردن درمعرض این گونه بازرسی کنترل کیفی قرارمیدهند این روش برای بازرسیهای منظم درحین کاربرای یافتن ترکهای ناشی ازخستگی درکفی لکوموتیوهای راه آهن وگردونه های ریلداربه کار میرود .
3 بازرسی بوسیله مغناطیس کردن ذرات بازرسی به روش مغناطیس کردن ذرات روشی حساس برای تعیین محل نقصهای سطحی وبرخی نقصهای زیرسطحی درموارد فرومغناطیس است پارامترهای اصلی این روش مبتنی برمفهومهای نسبتا" ساده ای است دراصل وقتی قطعه فرومغناطیس مغناطیده میشود ناپیوستگیهای مغناطیسی ( تقریبا") عمود برجهت میدان (( میدان نشت)) قویی را بوجود می آورد این میدان نشت درسطح وبالای قطعه مغناطیده قرارداردوآنرابااستفاده ازذرات ریز مغناطیسی میتوان مشاهده کرد .
کاربردذرات خشک ویاترمعلق درمایع برروی سطح قطعه باعث تجمع ذرات مغناطیسی درمحل ناپیوستگی میشود پل مغناطیسی که به این روش تشکیل میشود محل اندازه و شکل ناپیوستگی را تعیین می کند .
مغناطیدگی جهت شارش جریان درهرمدارالکترومغناطیس جهت میدان مغناطیسی را تعیین میکند ازجریان برق میتوان برای ایجاد میدان مغناطیسی طولی درقطعات استفاده کرد وقتی جریان ازمیان پیچه ای که یک یاچند دور پیرامون قطعه ای پیچیده شده است می گذرد میدان مغناطیسی طولی درقطعه کاربوجود می آید کارایی ترک یابی به موقعیت ترک نسبت به میدان مغناطیسی القایی بستگی دارد وموقعی که ترک عمود برمیدان است به حداکثرمی رسد .
به طورکلی برای نشان دادن همه ترکهاقطعه باید بیش ازیکبارمغناطیده شود نخست با القای مغناطیدگی دایره ای برای نشان دادن نقصهای طولی انجام میدهند سپس قطعه راقبل ازمغناطیده کردن دوباره دردرون پیچه برای القای مغناطیدگی طولی وتعیین نقصهای عرضی مغناطیس زدایی می کنند ضرورت اجرای مغناطیدگی دومرحله ای