6) Магнитная дефектоскопия основана на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов. Индикатором может служить магнитный порошок (закись - окись железа) или его суспензия в масле с дисперсностью частиц 5—10 мкм. При намагничивании изделия порошок оседает в местах расположения дефектов (метод магнитного порошка). Поле рассеяния можно фиксировать на магнитной ленте, которую накладывают на исследуемый участок намагниченного изделия (магнитографический метод). Используют также малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменения импульса тока, регистрирующиеся на экране осциллоскопа (феррозондовый метод).

  Чувствительность метода магнитной дефектоскопии зависит от магнитных характеристик материалов, применяемых индикаторов, режимов намагничивания изделий и др. Методом магнитного порошка можно обнаруживать трещины и др. дефекты на глубине до 2 мм, магнитографическим методом контролируют главным образом сварные швы трубопроводов толщиной до 10—12 мм и обнаруживают тонкие трещины и непровар. Феррозондовый метод наиболее целесообразен для обнаружения дефектов на глубине до 10 мм и в отдельных случаях до 20 мм в изделиях правильной формы. Этот метод позволяет полностью автоматизировать контроль и разбраковку. Намагничивание изделий производится магнитными дефектоскопами (рис. 3), создающими магнитные поля достаточной напряжённости. После проведения контроля изделия тщательно размагничивают.

Рис. 3. Универсальный магнитный дефектоскоп с электронным управлением. Контролируемая деталь (вал) установлена в бабках дефектоскопа.

Методы магнитной Дефектоскопия применяют для исследования структуры материалов (магнитная структурометрия) и измерения толщины (магнитная толщинометрия).

6а) Магнитная структурометрия основана на определении основных магнитных характеристик материала (коэрцитивной силы, индукции, остаточной намагниченности, магнитной проницаемости). Эти характеристики, как правило, зависят от структурного состояния сплава, подвергаемого различной термической обработке. Магнитную структурометрию применяют для определения структурных составляющих сплава, находящихся в нём в небольшом количестве и по своим магнитным характеристикам значительно отличающихся от основы сплава, для измерения глубины цементации, поверхностной закалки и т.п.

6б) Магнитная толщинометрия основана на измерении силы притяжения постоянного магнита или электромагнита к поверхности изделия из ферромагнитного материала, на которую нанесён слой немагнитного покрытия, и позволяет определять толщину покрытия.

7) Электроиндуктивная (токовихревая) дефектоскопия основана на возбуждении вихревых токов переменным магнитным полем датчика дефектоскопа. Вихревые токи создают своё поле, противоположное по знаку возбуждающему. В результате взаимодействия этих полей изменяется полное сопротивление катушки датчика, что и отмечает индикатор. Показания индикатора зависят от электропроводности и магнитной проницаемости металла, размеров изделия, а также изменений электропроводности из-за структурных неоднородностей или нарушений сплошности металла.

Датчики токовихревых дефектоскопов выполняют в виде катушек индуктивности, внутри которых помещают изделие (проходные датчики), или которые накладывают на изделие (накладные датчики). Применение токовихревой дефектоскопии позволяет автоматизировать контроль качества проволоки, прутков, труб, профилей, движущихся в процессе их изготовления со значительными скоростями, вести непрерывное измерение размеров. Токовихревыми дефектоскопами можно контролировать качество термической обработки, оценивать загрязнённость высокоэлектропроводных металлов (меди, алюминия), определять глубину слоёв химико-термической обработки с точностью до 3%, рассортировывать некоторые материалы по маркам, измерять электропроводность неферромагнитных материалов с точностью до 1%, обнаруживать поверхностные трещины глубиной в несколько мкм при протяжённости их в несколько десятых долей мм.

8) Термоэлектрическая дефектоскопия основана на измерении электродвижущей силы (термоэдс), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных материалов. Если один из этих материалов принять за эталон, то при заданной разности температур горячего и холодного контактов величина и знак термоэдс будут определяться химическим составом второго материала. Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда требуется определить марку материала, из которого состоит полуфабрикат или элемент конструкции (в том числе и в готовой конструкции).

9) 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.

10) Электростатическая дефектоскопия основана на использовании 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 краёв трещин. Этот метод применяют также для контроля изделий из изоляционных материалов. Перед опылением их необходимо смочить ионогенной жидкостью.

11) Ультразвуковая дефектоскопия основана на использовании упругих колебаний, главным образом ультразвукового диапазона частот. Нарушения сплошности или однородности среды влияют на распространение упругих волн в изделии или на режим колебаний изделия. Основные методы: эхометод, теневой, резонансный, велосимметрический (собственно ультразвуковые методы), импедансный и метод свободных колебаний (акустические методы).

Ультразвуковая Дефектоскопия, использующая несколько переменных параметров (частотный диапазон, типы волн, режимы излучения, способы осуществления контакта и др.), является одним из наиболее универсальных методов неразрушающего контроля.

11а) Наиболее универсальный эхометод основан на посылке в изделие коротких импульсов ультразвуковых колебаний (рис. 4) и регистрации интенсивности и времени прихода эхосигналов, отражённых от дефектов. Для контроля изделия датчик эходефектоскопа сканирует его поверхность. Метод позволяет обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты с различной ориентировкой. Созданы промышленные установки (рис. 6) для контроля различных изделий. Эхосигналы можно наблюдать на экране осциллоскопа или регистрировать самозаписывающим прибором. В последнем случае повышаются надёжность, объективность оценки, производительность и воспроизводимость контроля. Чувствительность эхометода весьма высока: в оптимальных условиях контроля на частоте 2—4 Мгц можно обнаруживать дефекты, отражающая поверхность которых имеет площадь около 1 мм2.

Рис. 4. Блок-схема ультразвукового эходефектоскопа: 1 — генератор электрических импульсов; 2 — пьезоэлектрический преобразователь (искательная головка); 3 — приёмно-усилительный тракт; 4 — хронизатор; 5 — генератор развёртки; 6 — электроннолучевая трубка; Н — начальный сигнал; Д — донный эхосигнал; ДФ — эхосигнал от дефекта.

11б) При теневом методе ультразвуковые колебания, встретив на своём пути дефект, отражаются в обратном направлении. О наличии дефекта судят по уменьшению энергии ультразвуковых колебаний или по изменению фазы ультразвуковых колебаний, огибающих дефект. Метод широко применяют для контроля сварных швов, рельсов и др.

Рис. 5. Ультразвуковая многоканальная установка для автоматизированного контроля слитков эхометодом: 1 — ванна для погружения изделий; 2 — манипулятор для юстировки искательной головки; 3 — самозаписывающий регистратор дефектов; 4 — ультразвуковые дефектоскопы; 5 — приборы для контроля шага и скорости сканирования; 6 — пульт управления; 7 — контролируемый слиток; 8 — приводной валок.

11в) Резонансный метод основан на определении собственных резонансных частот упругих колебаний (частотой 1—10 Мгц) при возбуждении их в изделии. Этим методом измеряют толщину стенок металлических и некоторых неметаллических изделий. При возможности измерения с одной стороны точность измерения около 1%. Кроме того, этим методом можно выявлять зоны коррозионного поражения. Резонансными дефектоскопами осуществляют контроль ручным способом и автоматизированным с записью показаний прибора.

11г) Велосиметрический метод эходефектоскопии основан на измерении изменения скорости распространения упругих волн в зоне расположения дефектов в многослойных конструкциях, используется для обнаружения зон нарушения сцепления между слоями металла.

11д) Импедансный метод основан на измерении механического сопротивления (импеданса) изделия датчиком, сканирующим поверхность и возбуждающим в изделии упругие колебания звуковой частоты. Этим методом можно выявлять дефекты в клеевых, паяных и др. соединениях, между тонкой обшивкой и элементами жёсткости или заполнителями в многослойных конструкциях. Обнаруживаемые дефекты площадью от 15 мм2 и более отмечаются сигнализатором и могут записываться автоматически.

11е) Метод свободных колебаний основан на анализе спектра свободных колебаний контролируемого изделия, возбуждённого ударом; применяется для обнаружения зон нарушения соединений между элементами в многослойных клеёных конструкциях значительной толщины из металлических и неметаллических материалов.

12) Капиллярная дефектоскопия основана на искусственном повышении светои цветоконтрастности дефектного участка относительно неповреждённого. Методы капиллярной дефектоскопии позволяют обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и др. несплошности материала, образующиеся при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Полости поверхностных трещин заполняют специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. Для так называемого люминесцентного метода пенетранты составляют на основе люминофоров (керосин, нориол и др.). На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т.п.), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах. При так называемом цветном методе контроля пенетранты составляют на основе керосина с добавлением бензола, скипидара и специальных красителей (например, красной краски). Для контроля изделий с тёмной поверхностью применяют магнитный порошок, окрашенный люминофорами (магнитнолюминесцентный метод), что облегчает наблюдение тонких трещин.

Чувствительность капиллярной дефектоскопии позволяет обнаруживать поверхностные трещины с раскрытием менее 0,02 мм. Однако широкое применение этих методов ограничено из-за высокой токсичности пенетрантов и проявителей.

6. Заключение

          В данной работе широко рассмотрено явление люминесценции; ее классификация по трем основным характеристикам: по характеру элементарных процессов, по времени «жизни» и по типу возбуждения. Также приведены десять основных законов этого излучения. Описаны виды люминесцентного анализа: химический и несколько методов измерения температур; характеристики их особенностей, области и сферы применения. Далее рассматрены шесть видов люминофоров – люминесцирующих синтетических веществ органического и неорганического происхождения; способы их возбуждения.

Важным разделом является дефектоскопия - комплекс методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий с целью обнаружения дефектов. В процессе производства и эксплуатации изделий она даёт большой экономический эффект за счёт сокращения времени, затрачиваемого на обработку заготовок с внутренними дефектами, экономии металла и др. Кроме того, дефектоскопия играет значительную роль в предотвращении разрушений конструкций, способствуя увеличению их надёжности и долговечности.

Дефектоскопия — равноправное и неотъемлемое звено технологических процессов, позволяющее повысить надёжность выпускаемой продукции. Однако методы дефектоскопии не являются абсолютными, т.к. на результаты контроля влияет множество случайных факторов. Об отсутствии дефектов в изделии можно говорить только с той или иной степенью вероятности. Надёжности контроля способствует его автоматизация, совершенствование методик, а также рациональное сочетание нескольких методов. Годность изделий определяется на основании норм браковки, разрабатываемых при их конструировании и составлении технологии изготовления. Нормы браковки различны для разных типов изделий, для однотипных изделий, работающих в различных условиях, и даже для различных зон одного изделия, если они подвергаются различным видам воздействия.

Список использованной литературы

1.                  Антонов-Романовский, В. В. «Оптика и спектроскопия» [Текст] / В. В. Романовский. – М. : Изд. «Просвещение», 1957. – 350 с.

2.                  Степанов, Б. И. «Классификация вторичного свечения» [Текст] / Б. И. Степанов. – М. : Изд. «Вымпел», 1959. – 287 с.

3.                  Принсгейм,  П. Р. «Флюоресценция и фосфоренценция» [Текст] / П. Р. Принсгейм. – Л. : Изд. «Владос», 1951. – 214 с.

4.                  Левшин, В. Л. «Фотолюминесценция жидких и твердых веществ» [Текст] / В. Л. Левшин. – М. : Изд. «Дрофа», 1951. – 256 с.

5.                  Москвин, А. В. «Катодолюминесценция» [Текст] / А. В. Москвин. – М. : Изд. «Просвещение», 1949. – 300 с.

6.                  Акылбаев, Ж. С. «Новые оптические методы исследования тепломас-сопереноса» [Текст] / Ж. С. Акылбаев. – Алма-Ата: Изд. «Гылым», 1995. – 312 с.

7.                  Большая Cоветская энциклопедия [Электронный ресурс]. –  [М.] : Большая Рос. энцикл. [и др.], 2003. – 3 электрон. опт. диска (CD-ROM)/

8.                  Годжаев, Н. М. «Оптика». [Текст] : Учебн. пособие для вузов. / Н. М. Годжаев. – М. : Изд. «Высш. школа», 1977. – 496 с.

9.                  Карицкая, С. Г. «Диагностика полей температур и скоростей люминесцентными методами» [Текст] : Дисс. на соискание ученой степени к.ф-м.н. / С. Г. Карицкая. – Изд. МГУ, 1997. – 103 с.

10.             Ландсберг, Г. С. «Оптика» [Текст] / Г. С. Ландсберг. – М .: Изд. «Наука», 1976. – 362 с.

11.             Линевег, Ф. «Измерение температур в технике» [Текст] : Справочник. Пер. с нем. / Ф. Линевег. – М. : Изд. «Металлургия», 1980. – 320 с.

12.             Яворский, Б.М. Детлаф А.А. «Справочник по физике» [Текст] / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. – М. : Изд. «Наука», 1971. – 315 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4