МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ курс

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ курс лекций к. т. н. , доц. Н. В. Плотникова

Список рекомендуемой литературы 1. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник/ Под ред. В. В. Клюева. – М. : Машиностроение, 1995 -2006 г. г. 2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник: в 2 -х книгах/ Под ред. В. В. Клюева. – М. : Машиностроение, 1986. 3. Карташов В. М. Контроль материалов, металлов, полуфабрикатов и изделий. – М. : Машиностроение, 1988. 4. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник/ Под ред. Г. С. Самойловича. – М. : Машиностроение, 1976. 5. Физические методы контроля структуры и качества материалов: Учебное пособие под ред. А. А. Батаева. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000.

Применение методов неразрушающего контроля Медицина УЗИ сердца УЗИ плода 3 d УЗИ плода Рентгенография Ультразвуковая допплерометрия

Энергетика РЖД Магнитный дефектоскоп - магнискан Вагон-дефектоскоп «ВД-1 МТ» Рельсовый дефектоскоп УДС 2 -73 Исследование с помощью тепловизора

Контроль качества продукции заключается в проверке соответствия показателей ее качества установленным требованиям. КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ: 1. физические 2. геометрические 3. технологические 4. функциональные СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ РАЗРУШАЮЩИЕ НЕРАЗРУШАЮЩИЕ

Классификация методов неразрушающего контроля Основные преимущества этих методов: • простота испытаний; • быстрое получение результатов; • возможность многократного повторения испытания изделия, а не образцов материала. Неразрушающие методы контроля обеспечивают: • экономию металлов (сплавов), экономия рабочего времени, повышение качества выпускаемой продукции за счет предотвращения отклонения качества изделия, снижение эксплуатационных расходов и производственных затрат, возможность получения данных для проектирования, правильное проведение обработки изделий и более эффективное использование технологического оборудования; • увеличение надежности, т. е. обнаружение зон концентрации механических напряжений, определение местонахождения усталостных трещин, исключение поломки художественных изделий; • безопасность, т. е. предотвращение аварий и тяжелых травм; • сортировку материала, определение химического состава, различий в методах изготовления изделий, в физических и металлургических свойствах металлов и сплавов.

Классификация методов неразрушающего контроля (ГОСТ 18353 -79) Различают девять видов неразрушающего контроля металлов, сплавов и изделий из них: - оптический, - магнитный, - электрический, - вихретоковый, - радиоволновой, - тепловой, - радиационный, - акустический, - проникающими веществами.

Классификация методов неразрушающего контроля (ГОСТ 18353 -79) Классификация по признакам По характеру взаимодействия По первичному По способу получения физический полей информативному параметру первичной информации с объектом контроля магнитный, коэрцитивной силы, магнитопорошковый, электрический, намагниченности, электропараметрический, трибоэлектрический, остаточной индукции, термобумаг, термоэлектрический, магнитной проницаемости, термокрасок, прошедшего излучения, напряженности, термолюминофоров, отраженного излучения, электропотенциальный, калориметрический, рассеянного излучения, электроемкостный, визуально-оптический, резонансовые, амплитудный, радиографический, тепловой контактный, фазовый, радиоскопический, конвективный, термометрический, пророшковый, собственного излучения, теплометрический, яркостный, индуцированного излучения, жидкостный, цветной, автоэмиссионный, газовый и др. люминесцентный, импедансный, люминесцентно-цветной, свободных колебаний, пузырьковый, акустико-эмиссионный, галогенный, молекулярный. акустический и др.

Основные операции любого метода неразрушающего контроля • Помещение изделия в контролирующую среду; • Выявление изменений характеристик контролирующей среды под влиянием дефектов или отклонений в структуре или свойствах материала с помощью приборов; • Преобразование этих изменений с целью придания им формы, удобной для расшифровки; • Расшифровка полученной информации.

Дефекты металлов и сплавов Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией (ГОСТ 17102 -71). Дефекты (ГОСТ 15467 -79) явные скрытые критические значительные малозначительные

При классификации учитывают характер, размеры, место расположения дефекта на изделии, особенности изделий, их назначение, условия эксплуатации. При наличии критического дефекта использование продукции по назначению невозможно или исключается из-за несоответствия требованиям надежности. Значительный дефект существенно влияет на использовании продукции по назначению или на ее долговечность, но не является критическим. Малозначительный дефект не оказывает влияние на долговечность и надежность продукции.

Отклонение от заданного химического состава Грубозер- Флокен нистость Усадочная Трещины раковина Виды дефектов Синеломкость Коррозия Поверхностные Красно- дефекты ломкость Мягкие Ликвация пятна

Химическая коррозия Термические трещины Контактная коррозия Межкристаллическая коррозия Сплошная коррозия Абляция Флокены Усадочная раковина

Технические возможности методов дефектоскопического контрол 1. Чувствительность метода определяется наименьшими размерами выявляемых дефектов: - у поверхностных – шириной раскрытия у выхода на поверхность, протяженностью вглубь металла и по поверхности изделия; - у глубинных – размерами дефекта с указанием глубины залегания. 2. Разрешающая способность дефектоскопа определяется наименьшим расстоянием между двумя соседними минимальными выявляемыми дефектами, для которых возможна их раздельная регистрация. 3. Достоверность результатов дефектоскопического контроля определяется вероятностью пропуска изделий с явными дефектами или необоснованной браковкой годных изделий. 4. Надежность аппаратуры и простота технологического процесса контроля 5. Требования по техники безопасности и требования к квалификации специалистов по проведению контроля.

ВИЗУАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ Основные преимущества этого метода: простота контроля, несложное оборудование, сравнительно малая трудоемкость. Недостатки визуально-оптического метода контроля: недостаточно высокие достоверность и чувствительность. Такой способ контроля применяют в следующих случаях: - для контроля поверхностных дефектов (трещин, коррозионных и эрозионных повреждений, открытых раковин и т. п. ), доступных для непосредственного осмотра; - для обнаружения крупных трещин, мест разрушения изделий, различных посторонних предметов внутри закрытых конструкций; - для анализа характера и определения типа поверхностных дефектов, обнаруженных при контроле изделия каким-нибудь другим методом. Визуальный контроль с применением оптических приборов называют визуально-оптическим. Он предназначен для обнаружения различных поверхностных дефектов материала, скрытых дефектов, контроля закрытых конструкций, труднодоступных мест. Контроль проводится путем наблюдения изделий в видимом свете.

ОПТИКА ГЛАЗА Схема строения глаза человека Микроскопическое изображение сетчатки глаза

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗРЕНИЯ Разрешающей способностью глаза называют способность раздельно воспринимать (различать) близко расположенные друг к другу точки, линии или другие фигуры. Остротой зрения называют способность глаза замечать мелкие детали или различать их форму. Цветоощущение – способность глазом различать цвета. Время, необходимое для возникновения зрительного ощущения, зависит от яркости объекта и длины волны и в среднем колеблется от 0, 025 до 0, 1 с.

Классификация оптических приборов для визуально-оптического контроля Оптические приборы для ВОК Приборы для контроля близко расположенных удаленных объектов скрытых объектов (l < 250 мм) (l > 250 мм) (эндоскопы) Лупы Бинокли Гибкие эндоскопы Микроскопы Зрительные трубы Жесткие эндоскопы Телескопические лупы

МЕТОДЫ КАПИЛЛЯРНОГО КОНТРОЛЯ Капиллярные методы неразрушающего контроля предназначены для обнаружения поверхностных дефектов типа несплошности материала, не видимых невооруженным глазом. Они основаны на использовании капиллярных свойств жидкостей. Этими методами выявляют дефекты путем образования индикаторных рисунков с высоким оптическим (яркостным и цветовым) контрастом и с шириной линий, превышающих ширину раскрытия дефекта. Капиллярный контроль широко применяют для обнаружения дефектов в изделиях из латуни, коррозионно-стойкой стали, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов, пластмасс, стекла, пористого бетона. Различают: - поверхностную несплошность – капилляр, выходящий на поверхность объекта контроля только с одной стороны; - сквозную несплошность – капилляр, соединяющий противоположные стенки объекта контроля. Методы капиллярного контроля предназначены для выявления расположения, формы и длины несплошности.

Физические основы метода капиллярного контроля Капиллярные методы неразрушающего контроля основаны на использовании капиллярных свойств жидкостей. а б в а – полость трещины заполняется проникающей жидкостью; б – жидкость удаляется с поверхности изделия; в – на поверхность наносится проявитель, выявляется трещина. 1 – изделие; 2 – полость трещины; 3 – проникающая жидкость; 4 – проявитель; 5 – ин- дикаторный рисунок трещины.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ КАПИЛЛЯРНОГО КОНТРОЛЯ Способ выявления индикаторного рисунка Метод яркостной Цветной метод Люминесцентный метод капиллярной дефектоскопии Люминесцентно-цветной Метод фильтрующихся Капиллярно-электростатический метод частиц метод

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ КАПИЛЛЯРНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ 1 – подготовка изделий к контролю; 2 - нанесение на изделие проникающей жидкости; 3 – удаление избытка проникающей жидкости с поверхности изделия; 4 – нанесение проявителя; 5 - осмотр изделия; 6 – окончательная очистка изделия 1. Подготовка изделий к контролю - Промывка водой; - Промывка органическими растворителями; - Паровой способ; - Механический способ; - Химический способ; - Электрохимический способ; - Ультразвуковая очистка; - Анодно-ультразвуковая очистка; - Сушка.

2. Заполнение полостей дефектов проникающей жидкостью - Капиллярный способ; - Капиллярный способ с предварительным подогревом проникающей жидкости; - Капиллярный способ с предварительным подогревом изделия; - Вакуумный способ; - Компрессионный способ; - Ультразвуковой способ. 3. Удаление проникающей жидкости - Промывка водой (контроль в массовой производстве); - Удаление легколетучими растворителями (при использовании вязких проникающих жидкостей); - Обдувка воздухом (при использовании невысыхающих проникающих жидкостей); - Удаление гашением (люминесцентные проникающие жидкости).

4. Нанесение проявителя - Нанесение кистью (контроль небольших зон или при контроле без демонтажа); - Способ распыление (для более высокой чувствительности); - Способ электрораспыления (уменьшение расхода проявителя на 30… 70 %); - Нанесение погружением и обливанием (возможность полной автоматизации процесса); - Способ воздушной взвеси (для нанесения проявителей-порошков); - Способ посыпания (при использовании вязких проникающих жидкостей); - Способ наложения липких лент (при локальном контроле). 5. Осмотр изделия и анализ индикаторного рисунка - Визуально проверяют качество нанесения проявителя; - Проводят общий осмотр поверхности для обнаружения рисунка дефектов; - Анализируют выявленный индикаторный рисунок. Дефект: Индикаторный рисунок: трещины сплошные, иногда прерывистые линии межкристаллитная коррозия пятна поры отдельные точки

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ КАПИЛЛЯРНОГО КОНТРОЛЯ Достоинства: Недостатки: - высокая чувствительность; - высокая трудоемкость контроля при - высокая разрешающая способность; отсутствии механизации; - относительно высокая достоверность - возможность обнаружения только контроля; поверхностных дефектов; - наглядность результатов; - большая длительность процесса - возможность контроля изделий (от 0, 5 до 1, 5 ч); разной степени сложности; - снижение достоверности результатов - возможность контроля в один прием при понижении температуры; широких зон изделий; - необходимость тщательной подготовки - большая номенклатура материалов поверхности для контроля; (аустенитные стали, никелевые, титановые, - вредность некоторых магниевые, алюминиевые и другие дефектоскопических материалов для металлические материалы, керамика, персонала и необходимость стекло, бетон и т. д. ); использования защитных - возможность точно устанавливать место приспособлений и вентиляции; дефектов, направление, протяженность и - ограниченный срок хранения иногда его характер; дефектоскопических материалов. - простота технологических операций контроля; - низкая стоимость используемых материалов.

АППАРАТУРА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КАПИЛЛЯРНОГО КОНТРОЛЯ Различают переносные, передвижные и стационарные дефектоскопы.

МЕТОДЫ ТЕЧЕИСКАНИЯ Течеискание – вид неразрушающего контроля, обеспечивающего выявление сквозных дефектов в изделиях. Течь – канал или пористый участок изделия, нарушающего герметичность Герметичность – свойство изделий препятствовать проникновению через их стенки жидкости, пара или газа. В зависимости от пробного вещества жидкостные газовые Схема контроля Компрессионный Вакуумный (с внутренним избыточным (с внешним избыточным давлением) давлением)

МЕТОДЫ ТЕЧЕИСКАНИЯ 1. Масс-спектроскопический метод контроля Масс-спектрометрический течеискатель СТИ-11

2. Галогенный метод контроля Схема галоидного течеискателя Галогенный течеискатель ГТИ-6 1 — патрубок подачи воздуха; 2 — медное кольцо; 3 — маховbк; 4 — запорный клапан; 5 — пропановый баллон; б — фильтр

3. Пузырьковый метода Регистрация дефектов Контроль сварных швов Контроль в воздушной среде Контроль с применением химических индикаторов Компрессор Воздух + аммиак Мыльный Фенол- раствор фталеиновый индикатор

ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Тепловые методы неразрушающего контроля основаны на регистрации тепловых полей, температуры и перепада характеристик контролируемого объекта. Тепловые методы Активные Пассивные (воздействует энергия внешнего (используется теплота самого источника). объекта контроля). Предназначены для обнаружения дефектов и изменения в структуре отклонений от заданной формы и и свойствах. размеров. Различают Односторонний метод Двусторонний метод Комбинированный метод (по отраженному (по прошедшему излучению)

ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Обнаружить дефекты в изделиях можно с использованием: - термочувствительных химических веществ; - термопар; - термометров; - инфракрасных детекторов. Способы теплового контроля Метод с применением Метод термокрасок Метод с применением термоиндикаторов и термоиндикаторов плавления инфракрасной фотографии

Инфракрасная фотография 1. Нарушение теплоизоляции панелей здания 2. Засорение секций радиатора отопления 3. Прорыв подземной теплотрассы 4. Работа прибора при низких температурах (-40 0 C) 5. Утечки тепла из швов панелей здания 1. Контроль трансмиссии подвижного состава 2. Различия степени сжатия в цилиндрах компрессора 3. Перегрев опорного подшипника вала электродвигателя 4. Термоконтроль детали в процессе лазерной обработки 5. Контроль герметичности кабины вертолета

Тепловые методы обнаружения дефектов 1 - фокусирующее зеркало; 2 - фотокамера; 3 - зеркало, отражающее 80 % световых лучей; 4 - окуляр; 5 - источник освещения; 6 - верхняя линза, фокусирующая изображение; 7 - теплопоглощающее зеркало; 8 - нижняя линза, фокусирующая изображение; 9 - первое преломляющее зеркало; 10 - линза; 11 - зеркало, отражающее 50 % световых лучей; 12 - второе преломляющее зеркало; 13 - окно из проводящего стекла; 14 - открытый источник света; 15 - преломляющее зеркало; Оптическая схема эвапорографа 16 - окно из каменной соли; 17 - мембрана

Устройство пирометра

Определение теплоемкости m – масса образца; t и tн – температура образца перед помещением в калориметр и конечная температура в калориметре Модель калориметра 1, 2, 3 – калиброванные резисторы 4 – многоточечный потенциометр 5 – зеркальный гальванометр 6 – фотоэлемент 7 – лампа 8 – реле 9 – нагреватель 10 – образец 11 – цилиндрический медный блок 12 – печь Калориметр конструкции Сайкса

Модель калориметра 1 – термопара, 2 – термопара, 3 – огнеупорная крышка, 4 – теплоизоляционный керамический стакан, 5 – образец Основной узел калориметра Смита

Определение плотности материалов и сплавов 1. Дилатометрический метод 2. Пикнометрический метод

Вид дилатометра 1 – дилатометрическая державка 2 – индикаторный микрометр 3 – печь 4 – водоохлаждаемая рубашка 5 – термопара 6 – образец Определение коэффициента расширения: Индикаторный дилатометр

МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий. Достоинства метода: - высокая чувствительность; - простота контроля и возможность проверки различных по форме и размерам изделий на одном и том же дефектоскопе; - возможность контроля деталей, находящихся в конструкции; - сравнительно высокая производительность контроля.

МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Основные понятия и термины Намагниченность (А/м)– векторная физическая величина, характеризующая состояние вещества при его намагничивании (М). Магнитная индукция(Тл) – силовая характеристика магнитного поля: В = 0(Н + М), где 0 – магнитная постоянная (4π 10 -7 Гн/м); Н – напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость – безразмерная величина, характеризующая способность вещества намагничиваться в магнитном поле: m = М/Н. У диамагнетиков m<<0, у парамагнетиков m>0, у ферромагнетиков m>>0 (104 и более)

СПОСОБЫ НАМАГНИЧИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ 1 – поперечная трещина 2 – трещина под углом 45 3 – продольная трещина А – направление тока Схема продольного намагничивания Б – магнитные силовые линии

СПОСОБЫ НАМАГНИЧИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ 1 – поперечная трещина 2 - соленоид 3 – трещина под углом 45 4 – продольная трещина А - направление тока Б – магнитные силовые линии Схема циркулярного намагничивания

СПОСОБЫ НАМАГНИЧИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ Схема магнитного метода контроля 1 - изделие 2 - проводник Схема намагничивания с помощью центрального проводника

Схема магнитопорошкового метода контроля а – дефект расположен поперек магнитных силовых линий (поле рассеяния большое) б – дефект расположен вдоль магнитных силовых линий (поле рассеяния отсутствует)

КЛАССИФИКАЦИЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ По характеру метода В соответствии с условиями применения: работы: - сухие – черные и цветные; - естественного света; - мокрые, работающие в водной - ультрафиолетового света; среде, в среде керосина либо - универсального освещения. легкого масла; - концентраты; - аэрозоли. По составу, физическим свойствам и назначению: - железные порошки, получаемые диспергированием елеза; - порошки, получаемые в шаровых мельницах; - порошки синтетического и технического магнетиков; - порошки ферромагнитного оксида железа, получаемые окислением магнетика.

Схема контроля детали с осмотром ее под слоем жидкости 1 – ванна; 2 – изделие; 3 – экран; 4 – прозрачное дно; 5 – суспензия; 6 – токопроводящие мины

Магнитографический метод Схема намагничивания сварного шва Схема кольцевой воспроизводящей вместе с магнитной лентой головки 1 – сварной шов; 2 – дефект; 3 – объект 1 – полукольца головки; контроля; 4 – магнитная лента; 5 – роли- 2 – катушка; ки; 6 – электромагнит. 3 – объект контроля.

МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Типичные признаки дефектов по картине осаждения порошка Закалочные трещины – накопление порошка над дефектами имеет вид плотных извилистых рельефных линий. Шлифовочные трещины – выявляются в виде тонких четких линий, представляющих собой сетку или короткие черточки. Надрывы – выявляются в виде скобочек. Термические трещины – выявляются в виде резко очерченных плотных, четких линий, полос. Флокены – выявляются в виде прямолинейных или искривленных черточек, длиной до 30 мм, расположенных преимущественно группами. Неметаллические включения – выявляются в виде цепочек или точечных скоплений. Мнимые дефекты – магнитные поля рассеяния возникают не только над дефектами, но и в местах, где нет дефектов (при структурной неоднородности, концентрации остаточных напряжений, ярко выраженной текстуре, резком изменении сечения изделия и т. д. ).

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ МАГНИТНЫМ МЕТОДОМ 1 – гальванометр; 2 – баллистическая катушка; 3 – компенсационная катушка; 4 – стержень; 5 – полюсные башмаки; 6 – электромагнит; 7 – печь. Схема баллистического магнитомера

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ МАГНИТНЫМ МЕТОДОМ 1 – автотрансформатор; 2 – выпрямитель с фильтром; 3 – переключатель; 4 – датчики; 5 – исследуемое изделие; 6 – намагничивающая катушка; 7 – устройство для измерения напряженности магнитного поля; Принципиальная схема коэрцитиметра 8 – индикатор.

ВИХРЕТОКОВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ВТМ решают следующие задачи: -Дефектоскопия (трещины глубиной 0, 1 – 0, 2 мм, протяженностью 1 -2 мм). - Контроль геометрических параметров (измерение диаметра проволоки, прутков и труб, толщину металлических листов стенок труб, толщину покрытий). - Структуроскопия материалов и изделий (контроль химического состава, твердости, электропроводности, состояние поверхностных слоев после механической обработки, например шлифовании). - Обнаружение нежелательных электропроводящих предметов и включений в заданном объеме (на конвейерных линиях при загрузке руды, в гражданской авиации - металлоискатели). Достоинства метода: Недостатки метода: - многопараметровость, - многопараметровость, - бесконтакность, - контролировать можно только - простота конструкции электропроводные объекты, преобразователя, - контролируется только тонкий, - на проведение контроля практически поверхностный слой. не влияют температура, влажность, радиоактивное излучение, загрязнения поверхности непроводящими веществами.

ВИХРЕТОКОВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Вихревые методы основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля.

КОНСТРУКЦИИ ВИХРЕТОКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Проходные ВТП (ПВТП) НАРУЖНЫЕ ВНУТРЕННИЕ 1 – объект контроля; ПОГРУЖНОЙ 2 – возбуждающая обмотка; 3 – измерительная обмотка.

КОНСТРУКЦИИ ВИХРЕТОКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 1 – сердечник; 2 – обмотка возбуждения; 3 – измерительная обмотка; 4 – объект контроля.

КОНСТРУКЦИИ ВИХРЕТОКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Экранный ВТП 1 – объект контроля; 2 – возбуждающая обмотка; 3 – измерительная обмотка. Комбинированные ВТП

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПРОХОДНОГО ВТП 1 - электропроводный цилиндр; 2 - обмотка соленоида; 3 - виток измерительной обмотки; Rc - радиус соленоида; Rи - радиус измерительной обмотки; rо - радиус цилиндра. Введенные понятия: 1. коэффициент заполнения – отношение площади сечения объекта контроля к площади сечения возбуждающей обмотки. 2. эффективная магнитная проницаемость – эта величина характеризует степень уменьшения магнитного потока через сечение соленоида за счет вихревых токов в объекте контроля которая зависит от комплексного аргумента, называемого обобщенным параметром контроля.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПРОХОДНОГО ВТП Относительную (нормированную) ЭДС, определяют: Данное выражение, представленное графически, носит название комплексной плоскости вихретокового преобразователя. Годограф – плоская или пространственная кривая, являющаяся геометрическим местом концов вектора, длина и угол которого меняются от некоторого параметра (нескольких параметров), причем значение вектора при разных значениях параметра отложены от общего начала координат (или от условной общей точки).

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПРОХОДНОГО ВТП К ПАРАМЕТРАМ ЦИЛИНДРА Чувствительность преобразователя к влияющему фактору это предел отношения нормированного изменения выходной величины преобразователя к вызвавшему его бесконечно малому нормированному изменению влияющего параметра.

АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ ПРОСТОЙ ФОРМЫ В ПРОТЯЖЕННОМ ЦИЛИНДРЕ Круглый протяженный цилиндр с дефектами: 2 b – ширина дефекта (раскрытие дефекта); hд – глубина дефекта; д – глубина залегания подповерхностного дефекта. Годографы ЭДС, вносимой поверхностным Для узкого бесконечно длинного разреза длинным дефектом в немагнитном цилиндре малой глубины (дефект типа А): где

ОТСТРОЙКА ОТ ВЛИЯНИЯ МЕШАЮЩИХ ФАКТОРОВ ПРИ ВИХРЕТОКОВОМ КОНТРОЛЕ Выходной информационной величиной вихретоковых преобразователей может служить амплитуда, фаза, активная и реактивная составляющая вносимого напряжения ВТП, модуль или составляющие вносимого сопротивления параметрического ВТП, резонансная частота контура, содержащего ВТП. Вихретоковый контроль различают однопараметровый двухпараметровый многопараметровый Информационное представление вихретокового средства контроля качества: 1 -объект контроля; 2 -ВТП; 3 -аналоговые преобразователи сигналов; 4 – цифровые преобразователи сигналов; 5 - исполнительные устройства; - возбуждающий генератор

ОТСТРОЙКА ОТ ВЛИЯНИЯ МЕШАЮЩИХ ФАКТОРОВ ПРИ ВИХРЕТОКОВОМ КОНТРОЛЕ В зависимости от места подавления мешающих факторов можно выделить четыре основные группы способов подавления: способы, основанные на исключении мешающих факторов; способы подавления, реализуемые в ВТП; способы подавления, выполняемые в аналоговом преобразователе; способы подавления, выполняемые в дискретном преобразователе. Способы, основанные на исключении мешающих факторов: намагничивание объекта контроля, фиксация ВТП относительно объекта контроля и создание сильных магнитных полей. Способы стабилизации взаимного положения ВТП и объекта контроля: 1 -ВТП; 2 -объект контроля; 3 -направляющие ролики; 4 -прокладка для стабилизации зазора, Р – сила прижима.

ОТСТРОЙКА ОТ ВЛИЯНИЯ МЕШАЮЩИХ ФАКТОРОВ ПРИ ВИХРЕТОКОВОМ КОНТРОЛЕ Способы подавления, реализуемые в ВТП Критерием оптимальности при этом служит минимум чувствительности выходных параметров ВТП к мешающим фактором. Способы подавления, выполняемые в аналоговом преобразователе: амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый способы выделения полезной информации. АМПЛИТУДНЫЙ СПОСОБ 1 – генератор; 2 – преобразователь; 3 – сумматор; 4 - избирательный усилитель; 5 - амплитудный детектор; 6 – индикатор; 7 - компенсатор.

ОТСТРОЙКА ОТ ВЛИЯНИЯ МЕШАЮЩИХ ФАКТОРОВ ПРИ ВИХРЕТОКОВОМ КОНТРОЛЕ ФАЗОВЫЙ СПОСОБ 3 1 2 3 4 7 8 9 6 1 1 – генератор; 2 – преобразователь; 3 – сумматор; 4 - избирательный усилитель; 6 – индикатор; 7 – компенсатор; 8 - фазового детектора; 9 – фазовращатель.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОСВЕЧИВАНИЕМ РАДИОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Методы просвечивания оптически непрозрачных объектов основаны на законе ослабления интенсивности излучения, проходящего через контролируемый объект. Классификация методов просвечиванием 1 – источник излучения; 2 – контролируемый объект; 3 – усадочная раковина; 4 – плотное включение; эпюра интенсивности излучения за объектом.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОСВЕЧИВАНИЕМ Рентгеновские аппараты Бетатроны 1 – катод; 2 – фокусирующее устройство; 3 – анод; 4 – вольфрамовая мишень; 5 – чехол анода; 6 – патрубок для входа охлаждающей жидкости. 1 – электромагнит; 2 – рентгеновская бетатронная камера; 3 – блок питания; 4 – пульт управления; 5 – катушка электромагнита; 6 – блок питания инжектора электронов; 7 – инжектор.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОСВЕЧИВАНИЕМ Схема генератора Ван де Граафа 1 – металлическая сфера; 2 – электрод в форме щёток; 3 - ролик; 4 и 5 - диэлектрическая (шёлковая или резиновая) лента; 6 – ролик; 7 - электрод в форме щёток; 8 – металлический шар; 9 – разряд по 80 к. Вт.

Радиоизотопные источники С изотопом 60 Со с изотопом 137 Cs С изотопом 192 Ir

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОСВЕЧИВАНИЕМ Гамма-дефектоскопы С перемещаемым источником излучения 1 – блок защиты; 2 – держатель источника; 3 – замок; 4 – ампулопровод; 5 – коллиматор; 6 – шланг для соединения с пультом управления.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОСВЕЧИВАНИЕМ Гамма-дефектоскопы С неподвижным источником излучения 1 – блок защиты; 2 – патрон с источником излучения; 3 – затвор; 4 – корпус; 5 – шток управления затвором; 6 – замок; 7 – рукоятка.

РАДИОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Радиоскопический метод испытания изделий основан на преобразовании радиационного изображения испытуемого изделия в световое изображение на выходном экране радиационно-оптического преобразователя. Обнаружение дефектов изделия предусматривается непосредственно в процессе испытаний.

РАДИОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Флуороскопический контроль Метод основан на использовании в качестве преобразователя излучения флуороскопического экрана. 1 – источник излучения; 2 – защитный экран; 3 – диафрагма; 4 – изделие; 5 – флуороскопический экран; 6 – зеркало; 7 – экран для каблюдений.

РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Этот способ контроля состоит в измерении ослабления интенсивности пучка излучения, прошедшего через просвечиваемый объект. Для измерения интенсивности пучка излучения за объектом используют сцинтилляционные, полупроводниковые, газоразрядные счетчики или ионизационные камеры. 1 – источник излучения (бетатрон); 2 – пучок излучения; 3 – контролируемое изделие; 4, 5 – коллиматоры; 6 – стинцилляционные счетчики; 7, 8 – блоки Обработки сигналов от счетчиков; 9 – самопишущее устройство.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ПОНЯТИЕ ОБ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЯХ И ВОЛНАХ Акустическими волнами называют распространяющиеся в упругой среде механические колебания частичек среды. Расстояние между ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе, называется длиной волны l. Длина волны связана со скоростью распространения С и частотой f или периодом Т соотношением: l = C*T = C/f где: l - длина волны [м]; С – скорость распространения [м/с]; Т – период [с]; f – частота [Гц]. В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению распространения волны различают: 1. продольные 2. поперечные 3. поверхностные 4. нормальные волны.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ПОНЯТИЕ ОБ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЯХ И ВОЛНАХ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ПОНЯТИЕ ОБ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЯХ И ВОЛНАХ Скорости распространения продольной, поперечной и поверхностной волн определяется упругими свойствами материала (модулями упругости и сдвига, коэффициентами Пуассона, константами Ламэ – l, m) и его плотностью. Сl = √(λ+2μ)/ρ, Сt = √μ/ρ, Сl > Ct > Cs, Ct ~ 0, 55 Cl где Сl - скорость распространения продольной волны, Ct - скорость распространения продольной волны, Cs - скорость распространения продольной волны. В зависимости от частот различают следующие волны: Инфразвуковые f = до 16 -20 Гц; Звуковые f = 20 -20000 Гц; Ультразвуковые f = 20 к. Гц - 1000 МГц; Гиперзвуковые f = более 1000 МГц.

АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СРЕД ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИАТИКИ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН 1. Все акустические волны характеризуются звуковой энергией. Ек = ρV 2/2, Е = Ек + Ев = ρV 2 [дж/м 3] 2. Акустическое давление звуковой волны р [г/см*с2] р = ρСV 3. Удельное волновое сопротивление среды или импеданс [кг/м 2*с] z = p/V = ρC

АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СРЕД КОЭФФИЦИЕНТ ЗАТУХАНИЯ Коэффициент затухания δ складывается из коэффициентов поглощения δn и рассеяния δp. δ = δn + δp [см-1] При поглощении звуковая энергия переходит в тепловую, а при рассеянии энергия остаётся звуковой, но уходит из направленно распространяющейся волны. В газах и жидкостях рассеивание отсутствует и затухание определяется поглощением. δ = δn Коэффициент поглощения в твёрдых телах пропорционален частоте f (стекло, биологические ткани, металлы, некоторые пластмассы) или f 2 (резина, многие пластмассы). δ = A*f + B*f n (A*f = δn, B*f n = δp )

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН Акустическая волна проходя через границу раздела двух сред частично отражается, а частично проходит. Важными характеристиками, определяющими количественно долю пройденной отражённой волны, являются коэффициенты отражения R и прохождения (прозрачности) D.

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН Направления отражённых и прошедших волн определяются из закона синусов: sin β/Cl 1=sin αt/Ct 2=sin αl/Cl 2=sin γl/Cl 1=sin γt/Ct 1 где Cl 1 Ct 1 Cl 2 Ct 2 – скорости распространения продольных и поперечных волн в верхней и нижней средах. Угол отражения продольной волны будет равен углу падения . Т. к. Ct < Cl , то поперечная волна отразится под углом γt, меньшим, чем γl. Для пары оргстекло-сталь: кр1 27 кр2 57

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА Способы получения ультразвуковых колебаний можно разбить на три группы: 1. Механические 2. Магнитострикционные 3. Пьезоэлектрические

При изменении направления механических сил на противоположное становятся противоположными направление поляризации и знаки зарядов. Это явление называют прямым пьезоэффектом. Пьезоэффект обратим. При воздействии на пьезоэлектрик, например кристалл, электрического поля соответствующего направления в нем возникают механические напряжения и деформации. При изменении направления электрического поля на противоположное соответственно изменяются на противоположное направления напряжений и деформаций. Это явление получило название обратного пьезоэффекта.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ По способу акустического контакта: контактные преобразователи иммерсионные преобразователи контактно-иммерсионные преобразователи щелевые преобразователи с сухим точечным контактом бесконтактные преобразователи По способу соединения преобразователей с электрической схемой прибора совмещённые преобразователи раздельно-совмещённые преобразователи По направлению акустической оси преобразователя прямые наклонные

Устройство прямого преобразователя Устройство наклонного преобразователя

Акустическое поле преобразователя

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕНЕВОЙ МЕТОД Теневой метод основан на ослаблении акустических волн под влиянием дефектов. Для теневого метода ультразвукового контроля необходим доступ к изделию с обеих сторон, т. к. ультразвуковые колебания вводят с одной стороны изделия, а принимают с другой. Теневой метод в основном применяют для контроля качества плит, профилей, листового проката, сварных конструкций и т. д.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВЕЛОСИММЕТРИЧНЫЙ МЕТОД

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЭХОИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЭХО-СКВОЗНОЙ МЕТОД Эхо-сквозной метод фиксирует сквозной сигнал и сигнал, двукратно отражённый в изделии. По сравнению с теневым методом эхо-сквозной метод обладает повышенной чувствительностью.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД Резонансный метод основан на использовании зависимости параметров упругих колебаний в условиях резонанса от наличия дефекта в контролируемом изделии.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ МЕТОД

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА Преимущества: 1. Ультразвуковой метод является единственным методом дефектоскопии крупных изделий. В то же время с помощью ультразвукового метода трещины могут быть обнаружены, независимо от толщины исследуемого изделия. 2. На обнаружение дефектов с помощью ультразвукового метода требуется очень мало времени. 3. Работа с ультразвуковым дефектоскопом безопасна для здоровья человека. Недостатки: 1. Неблагоприятное влияние структуры основной массы металла (поры, включения) на возможность дефектоскопии. 2. Для получения чёткого отражения от дефекта необходимо, чтобы его размеры были одного порядка с длинной ультразвуковой волны или несколько больше её. 3. Трудность испытания образцов небольших размеров и сложной конфигурации. 4. Методы ультразвукового контроля нельзя отнести к универсальным, так как разные методы имеют свои особые преимущества.