Оборудование и оснастка для дефектации

2.5. Оборудование и оснастка для дефектации

2.5.1. Рентгеновский и гамма-методы

Гамма-аппараты. Для получения рентгенограммы, обеспечивающей наибольшую чувствительность к дефектам, конверт с пленкой необходи­мо устанавливать на возможно мень­шем расстоянии от детали. Чем это расстояние больше, тем меньше и чувствительность контроля. Чувстви­тельность рентгеновского метода мо­жет понижаться в тех случаях, если при просвечивании изделия между контролируемым участком детали, источником излучения и пленкой на­ходятся другие, мешающие контролю детали. Снижение чувствительности тем больше, чем больше толщина и плотность материала детали, меша­ющих просвечиванию.

Радиографический контроль изде­лия в эксплуатации должен прово­диться транспортабельными, облег­ченными рентгеновскими гамма-ап­паратами. К таким аппаратам отно­сятся переносные аппараты типа РУП-120-5 и РУП-200-5, а также но­вые аппараты типа РАП-160-10П и РАП-160-10Н. Эти аппараты состоят из высоковольтного блока, в котором находятся рентгеновская трубка и питающий ее высоковольтный гене­ратор, пульта управления и перенос­ного штатива. Высоковольтный блок соединяется с пультом управления электрическим кабелем длиной 30 м. Сетевой кабель имеет длину 5 м, водо­проводные шланги (для охлаждения анода трубки)— 10м. Масса высоко­вольтного блока РУП-120-5 равна 45 кг, масса РУП-200-5 —82 кг, масса пульта соответственно30и35кг, шта­тива-тележки — 40 — 43 кг.

В аппаратуре РУП-120-5 анодное напряжение может изменяться от 35 до 120 кВ, анодный ток — от 0 до 5м А, что позволяет просвечивать стальные детали толщиной до 20 мм, а детали из алюминиевых сплавов — до 100 мм.

В аппаратуре РУП-200-5 интервал изменения анодного напряжения — 45 — 200 кВ и тока — 0 — 5 мА. Это позволяет просвечивать стальные де­тали толщиной до 35 мм при фокус­ном расстоянии около 50 см и при ис­пользовании высокочувствительной пленки типа РТ-1.

Пленка   РТ-5 обладает меньшей, чем пленка РТ-1, чувствительностью к рентгеновским лучам, поэтому при использовании ее можно просветить менее толстостенные изделия, но при этом обеспечивается более высокая контрастность рентгенограмм, а сле­довательно, лучше выявляются де­фекты.

Новый рентгеновский аппарат РАП-160-Ю является более универ­сальным, чем предыдущие, так как спектр излучения его содержит зна­чительно больше "мягких" лучей, что позволяет получать высококачест­венные рентгенограммы с объектов из алюминиевых сплавов и сталей. При сравнительно высоком анодном напряжении, равном 160 кВ, масса аппарата составляет 55 кг; анодный ток аппарата 10 мА.

Менее транспортабельными явля­ются кабельные аппараты РУП-160-20 и РУП-150/300-10. Аппарат РУП-150-10 снабжен трубкой с выносным анодом, который вводится в отвер­стие диаметром, равным или более 10 мм; всю трубку можно вводить в по­лость диаметром не менее 220 мм; ап­парат позволяет просвечивать коль­цевые швы на одну экспозицию.

Переносные гамма-дефектоскопы РИД-11, РИД-21 и РК-2 (табл_; 2.5) можно применять для контроля труд­нодоступных мест изделий в условиях эксплуатации в тех случаях, когда рентгеновские аппараты нельзя ис­пользовать для этих целей из-за их громоздкости. Важными преимуще­ствами рентгеновского контроля по сравнению с гамма-контролем явля­ются его более высокая чувствитель­ность, производительность и возмож­ность плавной регулировки энергии излучения. Регулировка энергии из­лучения определенного изотопа при гамма-дефектоскопии исключается.

Основы методики контроля. Основ­ные технологические прооперации контроля. Процесс радиографиче­ского контроля включает следующие основные операции:

Рекомендуемые материалы

конструктивно-технологический анализ объекта и подготовка его к просвечиванию;

выбор источника излучения и фото­материалов;

определение режимов и проведе­ние просвечивания объекта;

химико-фотографическая обработ­ка экспонированной пленки;

расшифровка снимков с оформле­нием полученных результатов.

Задача контролера-дефектоскописта состоит в получении радиографи­ческого снимка, пригодного для про­ведения по нему оценки качества объ­екта.

В процессе подготовки к просвечи­ванию необходимо детально ознако­миться с участками изделия, которые подлежат контролю: установить раз­меры и конфигурацию контролируе­мых участков, определить толщину и плотность материала на этих уча­стках (желательно по чертежам), оценить возможность подхода со средствами контроля к просвечивае­мой зоне.

Кассеты с рентгеновскими пленка­ми маркируют в том же порядке, что и соответствующие участки изделия. Кассеты маркируют накладыванием свинцовых цифр и стрелок, прикреп­ляемых при помощи липкой (про­зрачной) ленты либо при помощи пластилина. Рекомендуется приме­нять свинцовые маркировочные зна­ки по ГОСТ 15843—79.

Выбор источника излучения и фо­томатериалов зависит от области применения рентгено- и гаммаграфии и контролепригодности изделия. Основным техническим требованием к выбору источника излучения и рен­тгеновской пленки является обеспе­чение высокой чувствительности ме­тода.

Таблица 2.5. Основные характеристики отечественных гамма-аппаратов для контроля изделий в условиях эксплуатации

Как было указано выше, для конт­роля качества участков изделий с просвечиваемой толщиной до 50 мм (по стали) целесообразно Использо­вать рентгеновские аппараты 7Л2, РУП-120-5-1, РАП-160-10Н, РАП-160-6П, РУП-200-5-1 и РАП-300-5Н. В том случае, если просвечиваемая толщина (по стали) превышает 50 мм или контролепригодность изделия не позволяет использовать существую­щую рентгеновскую технику; необхо­димо применить гамма-дефектоско­пы РК-2, РИД-11, РИД-2Ш, РИД-22, РУП—1г-5-2, РУП—Сз-2-1. Вы­бор пленки для просвечивания опре­деляется минимальными размерами дефектов, подлежащих выявлению, а также толщиной и плотностью мате­риала контролируемого объекта. При контроле объектов м алой толщи­ны и особенно из легких сплавов целе­сообразно применять высококонтра­стные и мелкозернистые пленки типа РТ-5, РНТМ-1 или РТ-4М. При просвечивании больших толщин следует использовать более чувствительную пленку типа РТ-1. При работе на на­пряжении свыше 200 кВ или с радио­активными источниками излучения пленку в кассету следует заряжать вместе с усиливающими металличе­скими экранами(обычно оловянисто-свинцовая фольга толщиной 0,05 — 0,1 мм), позволяющими повысить ка­чество получаемых изображений и сократить продолжительность экспо­зиции.

2.5.2. Капиллярный метод Аппаратура и приспособления.

Чувствительность капиллярного ме­тода контроля в условиях эксплуата­ции зависит от выбора комплекта применяемых дефектоскопических материалов и точности выполнения оптимальных условий контроля:

1. Температура контролируемой поверхности, дефектоскопических материалов и окружающего воздуха должна быть в пределах 20 — 25 °С. Повышениетемпературыдо40 — 45 °С незначительно снижает чувствитель­ность метода. Понижение температу­ры до 10 "С существенно снижает чувствительность.

2. Контролируемая поверхность не должна иметь каких-либо покрытий, если не ставится вопрос об обнаруже­нии сплошности самого покрытия, но при этом покрытие не должно быть пористым или адсорбирующим инди­каторный ненетрант.

3. Чистота обработки поверхности должна быть не ниже 5. Ухудшение частоты обработки контролируемой поверхности снижает чувствитель­ность метода, а в ряде случаев приво­дит к невозможности его применения.

Одним из основных условий приме­нения капиллярного метода является доступность контролируемого участ­ка для проведения технологических операций контроля, необходимого ос­вещения контролируемой поверхно­сти, ее свободного осмотра. В связи с этим при разработке новых конструкций целесообразно предусмотреть возможность доступа к деталям и уз­лам, где в процессе эксплуатации мо­жет возникнуть необходимость конт­роля капиллярными методами (на­пример, к лопаткам турбины и комп­рессора, трубопроводам и т. д.).

Для подготовки контролируемой поверхности к контролю, заключаю­щемуся в основном в удалении раз­личного рода покрытий, а также на­гара, окалины, ржавчины и т. д., ис­пользуют обычно механические сред­ства (напильники, наждачные шкур­ки, шаберы и др.), если при этом не происходит "заволакивание" дефек­тов. Демонтируемые детали и узлы дополнительно подвергают пескост­руйной обработке или очистке в ульт­развуковых ваннах.

Для обработки объектов дефекто­скопическими материалами исполь­зуют аэрозольные баллоны с требуе­мым комплектом материалов или плотно закрывающиеся, не корродирующие от дефектоскопических ма­териалов вместимости, краскорас­пылители, жесткие (волосяные) или мягкие(беличьи) кисти, хлопчатобу­мажную ветошь. Для защиты кожи рук от действия токсичных дефекто­скопических материалов используют хлопчатобумажные и резиновые пер­чатки, а для предохранения органов дыхания, особенно при работе в зам­кнутых объемах и невозможности эф­фективного удаления продуктов ис­парения и распыления используемых материалов, — респираторы или противогазы.

Для зарядки баллонов необходи­мыми дефектоскопическими состава­ми целесообразно использовать спе­циальное зарядное устройство КД-40ЛД. В условиях эксплуатации удобно пользоваться переносным де­фектоскопом ДМК-4, в комплекте ко­торого имеются наборы кистей, вме­стимости с пенетрантом и проявите­лем, краскораспылитель и другие не­обходимые для контроля принадлеж­ности и материалы.

Краскораспылители типа 0-31А, 0-37А и др. в полевых условиях целесообразно подключать к баллонам со сжатым аргоном или азотом, через редуктор с манометром (давление 0,2 — 0,3 МПа). При понижении тем­пературы окружающей среды для обеспечения нормальных условий контроля следует использовать спе­циальные калориферные устройства.

Чтобы облегчить выявление дефек­тов, используют (при необходимости) различные оптические приспособле­ния: зеркала, лупы 4 — 7-кратного увеличения и др., при недостаточной освещенности контролируемой по­верхности дневным светом применя­ют дополнительное просвечивание контролируемого участка лампами накаливания. Степень освещенности контролируемой поверхности изме­ряют люксметром типа Ю-16 непос­редственно на контролируемом уча­стке или на искусственно созданной модели, имитирующей этот участок.

Для выявления дефектов при лю­минесцентном методе контроля ис­пользуется переносный ультрафио­летовый осветитель.

Таблица 2.6. Комплекты материалов для капиллярной дефектоскопии

Основы методики контроля. Выбор цветного или люминесцентного мето­да обусловливается необходимой сте­пенью чувствительности к дефектам. Материалы, которые могут быть ис­пользованы в условиях эксплуата­ции, приведены в табл. 2.6.

Последовательность контроля сле­дующая: подготовка контролируемой поверхности, нанесение индикатор­ной жидкости (ненетранта), удаление ненетранта, нанесение проявителя, осмотр, промывка. Очень важным

этапом является операция обезжири­вания деталей. Их промывают снача­ла в бензине, а затем в ацетоне. Краситель (ненетрант К в цветном соста­ве КМ или КВ) четырежды наносят на поверхность с интервалами в 1,5 — 2,0 мин. Удаление ненет­ранта осуществляется водой, спе­циальной очищающей жидкостью или керосином.

После протирки хлопчатобумаж­ной ветошью наносят проявитель при помощи краскопульта (проявитель ПР-1 и М) или кисти (проявитель В). Необходимо помнить, что все прояви­тели токсичны (кроме ПР-4). К осмот­ру детали можно приступить после нанесения проявителя М — через 1 ч, проявителя В — через 30 мин, про­явителей ПР-1 и ПР-4 — через 45 мин. Удаляют проявители ацетоном или водой (ПР-4).

2.5.3. Ультразвуковой метод

Аппаратура для ультразвукового контроля. Чувствительность контро­ля оценивается наименьшей пло­щадью надежно выявляемого дефек­та в данном материале. Она зависит от частоты УЗК, применяемой аппа­ратуры, акустических свойств мате­риала детали, чистоты обработки и кривизны поверхности, структурного состояния материала, формы, ориен­тировки и глубины залегания дефек­та. В реальных условиях могут быть выявлены трещины площадью от 1 — 10 мм² (табл. 2.7).

Таблица 2.7. Характерные случаи в практике ультразвукового контроля

Надежность результатов ультра­звуковой (УЗ) дефектоскопии зави­сит от состояния поверхности, формы детали и структурного состояния ма­териала. Удовлетворительные ре­зультаты достигаются при контроле деталей, изготовленных из деформи­рованных полуфабрикатов с чисто­той обработки поверхности не ниже 6 и имеющих простую форму. Литые детали как правило, ультразвуково­му контролю не подвергаются.

Затруднен ультразвуковой Конт­роль деталей, сложной формы, изго­товленных из деформированных полу­фабрикатов, например, болтов, лопа­ток, тройников, кронштейнов и т. д. Необходимым условием УЗ контроля является наличие хотя бы односто­роннего доступа к контролируемой поверхности. Элементы изделия, за­крытые обшивкой, не могут быть про­контролированы. Чувствительность УЗ контроля резко снижается при на­личии толстых лакокрасочных по­крытий, при грубой обработке поверхности и при коррозионных пораже­ниях.

В эксплуатации следует использо­вать портативные, транспортабель­ные ультразвуковые приборы. Наи­более приемлемым является дефек­тоскоп ДУК-66П и толщиномеры ти­па УТ-30. В табл. 2.8 приведены пара­метры данных приборов и аналогич­ных зарубежных образцов.

Ультразвуковые дефектоскопы УД-11ПУ и УД2-12 являются базовы­ми дефектоскопами нового поколе­ния, реализующими возможность контроля с применением эхо-метода, теневого и резонансного методов со скоростями распространения про­дольных волн в диапазоне от 2500 до 6500 м/с. В основу работы дефекто­скопов положен описанный выше принцип.

В основу измерительной схемы приборов положен метод измерения временного интервала между зонди­рующим и отраженным импульсами. Принцип работы дефектоскопов заключается в следующем. Возбуди­тель преобразователя, запускаемый, как и другие блоки дефектоскопа, от внутреннего или внешнего преобра­зователя, вырабатывает радиоим­пульс в пьезоэлементе, подключае­мом к выходному разъему дефекто­скопа.

Преобразователь, контактируя с объектом через слой контактной смазки, обеспечивает ввод в объект механических ультразвуковых коле­баний, которые, распространяясь в нем, отражаются от границ раздела сред (металл—воздух) или имеющих­ся дефектов и вновь поступают на приемный преобразователь, подклю­ченный к входному разъему дефекто­скопа.

В приемном преобразователе ульт­развуковые колебания преобразуют­ся в электрические колебания и восп­ринимаются приемным устройством дефектоскопа. Усиленные и преобра­зованные сигналы поступают на эк­ран электронно-лучевой трубки. Пре­дусмотренная в дефектоскопе систе­ма автоматической сигнализации де­фекта позволяет определить расстоя­ние от поверхности до дефекта. Нали­чие дефекта сопровождается свето­вой и звуковой сигнализацией. Вмон­тированный в дефектоскоп блок циф­рового отсчета позволяет выполнять настройку без применения контроль­ных образцов.

Основы методики контроля. Повер­хность деталей .смазывают акустиче­ской смазкой для обеспечения на­дежного контакта с датчиком-иска­телем. Прозвучивание ведется в на­правлении, перпендикулярном пло­скости наиболее вероятного располо­жения дефекта. О наличии дефекта свидетельствует эхо-сигнал в зоне контроля, равный или больший амп­литуды эхо-сигналу от заданного кон­трольного отражателя в стандартном образце.

Для каждой детали разрабатывают свою методику контроля, где отра­жают: назначение методики; метод контроля, типа выбранной волны и частоту УЗК; типа дефектоскопа и искателя; стандартные образцы для настройки; порядок проверки и на­стройки дефектоскопа; порядок про­ведения контроля.

Цифровые ультразвуковые толщи­номеры фирмы "Панаметрикс" используют для исследования боль­шинства видов материала, включая металлы, стекло, керамику, пласт­массы, стекловолокно, жидкости, а также резину. Предельные значения толщины, которые могут быть заме­рены, зависят от вида материала, его размера, состояния поверхности, а также от выбранного прибора и дат­чика. Точность измерения составляет 0,001 мм для металлов и0,01 для пла­стмасс.

2.5.4. Магнитопорошковый метод

Аппаратура, приспособления и вспомогательные материалы. При

благоприятных условиях магнитопорошковым методом можно обнару­живать трещины с раскрытием до 0,001 мм и протяженностью до 0,5 мм. С увеличением глубины залегания дефекта чувствительность метода резко падает.

Контролируемые изделия должны иметь поверхность с чистотой обра­ботки (Rа) 1,6 — 2,5, при этом может быть обеспечена (при правильно ус­тановленных режимах намагничива­ния) максимальная чувствитель­ность контроля. При более грубой об­работке поверхности чувствитель­ность метода снижается. Для получе­ния высокой чувствительности конт­роля необходимо удалить покрытие с поверхности и зачистить контролиру­емый участок детали до требуемой чистоты.

Таблица 2.8. Ультразвуковые дефектоскопы и толщиномер, рекомендуемые для примене­ния в условиях эксплуатации

Ниже указаны диапазоны измере­ния в зависимости от вида материала:

Металл .................... 0,12+1240 мм

Пластмасса    ............... 0,12+125 мм

Стекло   .................... 0,12+1250 мм

Стекловолокно  ............. 3,75+75 мм

Резина   .................... 3,75+75 мм

Жидкость   ................. 1,25+1250 мм

Принцип работы приборов основан на эхоимпульсном методе.

Магнитопорошковый метод позво­ляет контролировать ферромагнит­ные детали практически любой фор­мы и размеров при возможности на­магничивания и осмотра контролиру­емого участка.

Весьма удобен контроль деталей, имеющих отверстия, благодаря кото­рым можно проводить циркулярное намагничивание, пропуская ток че­рез стержень или толстый провод, введенный в это отверстие. Такой спо­соб намагничивания устраняет опас­ность прижогов и в ряде случаев по­зволяет контролировать изделия без снятия неэлектропроводного покры­тия.

Магнитный контроль получил ши­рокое, распространение на ремонт­ных заводах, где используются стаци­онарные установки универсального типа. К ним относятся магнитные де­фектоскопы типа УМД-2500, 2МДЭ-10000, а также УМД-9000.

При контроле в условиях эксплуа­тации рекомендуется использовать передвижные МП-50П или перенос­ные ПМД-70 дефектоскопы (табл. 2.9). Указанные дефектоскопы снаб­жены приставными электромагнита­ми для продольного намагничивания отдельных участков деталей.

Наибольшее распространение в магнитной дефектоскопии получил "мокрый" способ, при котором на­магниченную деталь обрабатывают суспензией со взвешенными частица­ми порошка. Для приготовления сус­пензий используют черный магнит­ный порошок (ТУ-6-14-1009-74). В ка­честве жидкой среды могут быть ис­пользованы масла (типа МК-22) или керосин.

В эксплуатации целесообразно применять керосиново-масляную суспензию следующего состава (в расчете на 1 л):

Керосин, мл ..................... 800

Масло трансформаторное, мл   .... 175

Черный магнитный порошок, г   ... 25

Присадка АКОР-1, г ............. 0,5—1,0

При контроле следят за концентра­цией порошка в суспензии и, периоди­чески добавляя порошок, доводят ее до необходимого уровня (25-|-5) г/л.

Основы методики контроля. Конт­роль каждой конкретной детали или отдельного участка этой детали дол­жен проводиться в соответствии с конкретной методикой, при установ­лении которой необходимо решить ряд вопросов, наиболее важными из которых являются:

выбор способа контроля (в прило­женном поле или остаточной намагни­ченности); выбор аппаратуры; уста­новление режимов контроля; выбор ти­пов порошка, суспензии; выбор спосо­бов установки (и последующей перестановки) на контролируемом участ­ке намагничивающих устройств (электроконтактов, электромагнитов и др.).

Таблица 2.9. Дефектоскопы, применяемые в эксплуатации при магнитопорошковом контроле

Кроме того, должны быть учтены такие вопросы, как расположение ап­паратуры и самого оператора в про­цессе контроля, обеспечение выпол­нения правил техники безопасности, обеспечение защиты аппаратуры от порчи, обеспечение требуемого мик­роклимата для нормальной работы аппаратуры и операторов и т. д.

Исходными данными для решения методических вопросов являются же­лаемая чувствительность контроля, значения магнитных характеристик материала контролируемой детали (коэрцитивная сила и остаточная ин­дукция), а также конструктивные особенности узла, в котором необхо­димо проводить контроль детали (степень контролепригодности).

В практике магнитопорошкового контроля условно приняты следую­щие три уровня чувствительности (А, Б, В), позволяющие приближенно су­дить о размерах обнаруживаемых по­верхностных дефектов, таких как тре­щины (табл. 2.10).

В подавляющем большинстве слу­чаев контроль ведется на уровне чувствительности, близком к уровню Б. При ужесточенных требованиях уро­вень чувствительности может при­ближаться к уровню А и наоборот, по мере снижения требований — куров-ню В.

Как указывалось выше, более про­стым, удобным и быстрым является контроль способом остаточной на­магниченности. Однако прежде чем вводить этот способ магнитного конт­роля, необходимо убедиться, что чув­ствительность при этом будет оста­ваться на удовлетворительном уровне.

При контроле способом остаточной намагниченности для продольного намагничивания применяют солено­иды. При этом контроль можно осу­ществлять только тех деталей, у кото­рых отношение длины к эквивалентному диаметру не менее 25. Эквива­лентный диаметр

Таблица 2.10. Размеры обнаруживаемых поверхностных дефектов

Эквива­лентный диаметр

,

где S — площадь поперечного сечения детали.

Намагниченную деталь или уча­сток детали следует обработать предварительно перемешанной сус­пензией. Осмотр детали можно про­водить только после окончательного стекания суспензии (в сомнительных случаях следует применять лупу 2 — 4-кратного увеличения). Особенно тщательному контролю следует под­вергать зоны переходных сечений (резьбу, зубья шестерен, шлицы), в которых могут концентрироваться напряжения в процессе эксплуата­ции.

После проведения магнитного кон­троля проконтролированный узел должен быть размагничен.

2.5.5. Импедансный метод

Аппаратура для контроля. Метод основан на различии механических импедансов бездефектного и дефект­ного участков изделия, определяе­мых в точке ввода колебаний. Меха­ническим импедансом 2. называется отношение возмущающей силы F к вызываемой ею колебательной ско­рости частиц среды в точке прило­жения силы: При возбуждении изгибных коле­баний в Конструкции последняя ко­леблется как единое целое, и механи­ческий импеданс будет иметь макси­мальное значение. При нарушении сплошности конструкции механиче­ский импеданс будет существенно меньше. Этот эффект и используется в дефектоскопии.

Импедансный метод подразделя­ют на амплитудный и фазовый. При амплитудном методе регистрируется уменьшение уровня сигнала на изме­рительном пьезоэлементе датчика. При фазовом методе дефект фикси­руется по изменению фазы силы ре­акции изделия на датчик. Метод при­меняется для контроля клеевых сое­динений обшивки и готовых конструкций. Чувствительность импедансного метода зависит от конкретных условий его применения (увеличение шероховатости и кривизны поверхно­сти изделия приводят к снижению чувствительности метода).

В практике большее распростра­нение получил контроль амплитуд­ным импедансным методом. Однако при контроле готовых панелей с мел­кими и средними ячейками заполни­теля (сторона ячейки 2,5 — 4 мм) и средним и толщинами обшивок (0,4 — 0,6 мм для алюминиевых сплавов) це­лесообразно использовать фазовый метод.

Для успешного применения импедансного метода необходимо, чтобы отношение импеданса всей конструк­ции к импедансу отделенного дефек­том слоя было достаточно большим. При склеивании двух слоев из одина­кового материала контроль соедине­ния оказывается возможным в том случае, если эти слои имеют разную толщину и проверка выполняется со стороны более тонкого слоя. Конт­роль соединений однородных слоев одинаковой толщины (например, двух металлических листов) импе­дансным методом обычно невозмо­жен. Для контроля этим методом не­обходим свободный доступ к контро­лируемой поверхности.

В табл. 2.11 приведены характер­ные случаи практики контроля аку­стическим импедансным методом де­фектоскопом ИАД-3. Для контроля могут быть использованы дефекто­скопы типа ИАД-3, ИАД-2 или АД-40И. Дефектоскоп ИАД-3 в отличие от дефектоскопа ИАД-2 имеет допол­нительный фазовый канал, что позво­ляет использовать его для контроля не только амплитудным, но и фазо­вым импедансным методом (табл. 2.12).

Основы методики контроля. Для выбора оптимальных режимов конт­роля и определения чувствительно­сти метода необходимы контрольные образцы с искусственными или есте­ственными дефектами различных размеров. Эти образцы должны иметь те же основные параметры (толщину и материал обшивки соеди­ненных с ней элементов, размер сото­вой ячейки и т. д.), что и контролиру­емое изделие. Длина и ширина образ­цов могут быть меньше, чем соответ­ствующие размеры изделий. При кон­троле датчик перемещают по поверх­ности изделия, наблюдая за находя­щейся в датчике сигнальной лампоч­кой. В процессе контроля необходимо следить, чтобы ось датчика не откло­нялась от перпендикулярного поло­жения более чем на 10°.

Импедансный метод может быть использован в тех случаях, когда мо­дуль упругости материала того слоя, со стороны которого проводится кон­троль, достаточно велик (металлы, стеклотекстолит и др.). Контроль со •стороны материалов с низким значе­нием модуля упругости (мягкая рези­на, пенопласт и т. п.) обычно невозмо­жен. С уменьшением модуля упруго­сти внутреннего элемента чувстви­тельность метода падает. Наиболь­шая чувствительность достигается при гладких поверхностях контроли­руемого изделия. Шероховатость по­верхности снижает чувствительность метода.

Таблица 2.11. Характерные случаи контро­ля дефектоскопом И АД-3

Лакокрасочные и другие тонкие покрытия этим методом обычно контролировать нельзя.

²При контроле одной стороны дефекты выявляют­ся на глубине 0,5 от толщины изделия.

При контроле малогабаритных конструкций, особенно металличе­ских, возможен значительный раз­брос показаний дефектоскопа в зонах с хорошим соединением, обусловлен­ный резонансными явлениями в изде­лии. Снижение этого разброса может быть достигнуто экспериментальным подбором оптимальной рабочей час­тоты.

Тестер качества клеевых соедине­ний "ФОККЕР" (ФРГ) представляет собой ультразвуковой резонансно-импедансный прибор с пьезоэлектри­ческим датчиком. При наложении датчика на испытуемое соединение значения резонансной частоты и ме­ханического сопротивления меняют­ся в зависимости от физических свойств изделия. Изменение резонан­сной частоты фиксируется на элект­ронно-лучевой трубке (шкала А), а изменение сопротивления замеряется при помощи амперметра (шкала В).

Т а б л и ц а 2.12. Аппаратура для акустического импедансного контроля

Тестер укомплектован пробника­ми и адаптерами. Пробники марки­руют в зависимости от толщины и ди­аметра используемого датчика, т.е. каждому пробнику соответствует лишь определенный датчик. В то же время любой пробник стыкуется с любым адаптером, независимо от его типа. В настоящее время изготавли­вают два типа адаптеров: для посто­янного напряжения и для постоянно­го тока. Первый тип предназначен для измерения пиковых смещений (амплитуд) или комбинации пиковых амплитуд и демпфирования. Де­мпфирование определяется сопро­тивлением адаптера. Низкое сопро­тивление увеличивает степень де­мпфирования и снижает показание шкалы В. Второй тип адаптера (по­стоянный ток) разработан специаль­но для испытаний, требующих силь­ного демпфирования пиковых вели­чин (например, для исследования со­товых конструкций).

Выбор пробника зависит от раз­личных факторов. Одним из ограни­чивающих факторов является толщи­на верхнего листа. Если толщина слишком велика для данного датчи­ка, то резонансный пик "затухает" полностью. В этом случае приходится брать большой пробник. После ка­либровки прибора местоположение пика или отклонение стрелки опреде­ляется главным образом толщиной нижнего листа или плотностью серд­цевины. Если отклонение недостаточно, можно выбрать меньший пробник или изменить "О" прибора. Для обес­печения лучшего контакта датчика с проверяемой поверхностью исполь­зуется обычное минеральное масло. При испытаниях пористых поверхно­стей или поверхностей, подлежащих окраске или склеиванию, применяют специальную жидкость.

Основные технические данные прибора

Питание от сети переменного тока:

напряжение, В   .........   115/220

частота, Гц .....,...-..,   50/60

Потребляемая мощность, Вт     20

Рабочая частота (10 диапазо­нов), кГц ...................   30-ЫООО

Скорость развертки (7 положеннй),МГц   ...............   0,1-ИО

Рабочая температура, °С   ...   0-5-50

Габаритные размеры, мм   ...   225x370X340

 Масса, кг   ..................   13,2

Область применения: соединения металл—металл, композиционные материалы и др.

2.5.6. Велосимметрический метод

Аппаратура. Ультразвуковой велосимметрический метод дефекто­скопии основан на влиянии дефектов на скорость распространения упругих волн в контролируемой конструкции, а также на изменении пути волны между излучателем и приемником, вызван­ном наличием дефекта. Контроль этим методом может осуществляться одно­сторонним и двусторонним способами. При одностороннем контроле искательная головка с расположенными в одном корпусе излучающим и прием­ным вибраторами устанавливается на поверхности изделия (рис. 2.17). От из­лучающего вибратора во все стороны распространяется упругая изгибная волна. Регистрируется разность ско­ростей на бездефектном и дефектном участках, а также изменение амплиту­ды принятого сигнала. При двусто­роннем контроле излучающий и при­емный вибраторы располагаются соосно по обе стороны контролируемого объекта. Основным признаком дефекта яв­ляется отставание фазы колебания в точке приема от фазы на бездефект­ном участке изделия. Как упомина­лось, фиксируется также изменение амплитуды принятого сигнала. Велосимметрический метод предназначен для контроля неметаллических мате­риалов в крупногабаритных много­слойных конструкциях. Основная за­дача — выявление расслоений в из­делиях из слоистых пластиков и нару­шений клеевого соединения (табл. 2.13).

Необходимо учитывать, что ввиду наличия "краевого эффекта" затруд­нено выявление дефектов в неметал­лических изделиях на расстоянии ме­нее 50 мм от края, что не позволяет использовать велосимметрический метод на малоразмерных деталях. Предельная глубина выявляемых в слоистых пластиках дефектов — око­ло 25 мм. Чувствительность метода зависит от параметров изделия и глу­бины залегания дефекта и уменьша­ется с увеличением последней. Мини­мальная площадь выявляемого де­фекта составляет 1,5 см².

Одностороннему варианту метода свойственна "мертвая" зона. Она прилегает к поверхности, противопо­ложной поверхности ввода упругих колебаний, и составляет 20 — 40 % от толщины изделия. У двустороннего способа "мертвая" зона отсутствует, зато не всегда удается разместить го­ловки по обе стороны объекта, а так­же обеспечить их соосность.

Рис. 2.17. Принципиальная схема одно­стороннего а и двустороннего б велосимметрического контроля:

ИВ — излучающий вибратор; ПВ — приемный вибратор; Д — дефект

Контроль изделий проводится уль­тразвуковым велосимметрическим фазовым дефектоскопом УВФД-1 или АД-10У (табл. 2.14). Дефектоскоп УВФД-1 предназначен для односто­роннего контроля, однако его вибра­торы можно демонтировать из корпу­са и расположить в приспособлении (типа скобы) для двустороннего кон­троля.

Основы методики контроля. Конт­роль состоит в перемещении иска­тельной головки по поверхности кон­тролируемого изделия и в наблюде­нии за сигнальной лампочкой, заго­рающейся при попадании головки в дефектную зону. Для настройки де­фектоскопов используют специаль­ные контрольные образцы.

При одностороннем контроле иска­тельную головку следует перемещать по поверхности изделия со скоростью не более 10 м/мин. Шаг перемещения головки (расстояние между соседни­ми ее следами) должен быть равным 10 — 15 мм. При контроле по измене­нию фазы дефекты отмечаются по загоранию расположенной в корпусе искательной головки- сигнальной лампочки и отклонению стрелки фа­зометра вправо. При этом часто (но не всегда) наблюдается отклонение стрелки индикатора А вправо, что служит дополнительным признаком дефекта. При контроле по изменению амплитуды критерием дефекта слу­жит также отклонение вправо стрел­ки индикатора А, но не сопровождаю­щееся включением сигнальной лам­почки.

Т а б л и ц а 2.13. Характерные случаи в практике контроля ультразвуковым велосимметриче­ским методом дефектоскопом УВФД-1

Таблица 2.14. Аппаратура для контроля ультразвуковым велосимметрическим методом в условиях эксплуатации

При двустороннем контроле ско­рость перемещения искательной го­ловки также не должна превышать 10 м/мин. Дефекты отмечаются включением сигнальной лампочки и отклонением стрелки фазометра. На дефектах показания индикатора А обычно уменьшаются.

Контуры дефектов отмечаются по показаниям дефектоскопа, границы дефектов очерчиваются мягким карандашом или мелом. Бракуется из­делие на основании установленных техническими условиями норм допустимых дефектов.

2.5.7. Метод вихревых токов

Принцип   работы   приборов. 

При воздействии на металлическую де­таль или образец переменным маг­нитным полем в материале возника­ют вихревые токи. Величина этих то­ков максимальна на поверхности и убывает по мере удаления от поверх­ности в глубь образца. Для возбужде­ния вихревых токов обычно использу­ют питаемые переменным током про­ходные (охватывающие витками образец ил и деталь), накладные {подно­симые к образцу торцом) или экран­ные (располагающиеся по разные стороны стенки) катушки-датчики.

Созданное вихревыми токами вто­ричное электромагнитное поле ока­зывает обратное влияние на возбуждающую катушку, что проявляется в изменении ее активного и индуктив­ного сопротивлений. Величина и ха­рактер распределения вихревых то­ков в теле металла зависят от часто­ты тока, питающего катушку, от элек­трической проводимости и магнитной проницаемости материала, а также от формы и размера катушки и конт­ролируемой детали.

Важно, что характер влияния раз­личных перечисленных выше факторов на активное и индуктивное сопро­тивление катушки не одинаков. Это дает возможность уменьшать влия­ние тех или иных факторов и созда­вать приборы, чувствительные к ка­кому-либо одному из факторов, на­пример, к электропроводности или к наличию поверхностных трещин. Схе­мы таких приборов подробно описа­ны в специальной литературе.

Применяют различные способы получения и обработки информации, снимаемой с катушки-датчика. Наи­более распространенными являются: амплитудно-фазовый, фазовый, резо­нансный, амплитудночастотный и многочастотный способы.

Метод успешно используется:

для выявления усталостных тре­щин в поверхностных слоях металли­ческих деталей; для измерения тол­щины покрытий, нанесенных на ме­таллическое основание; для опреде­ления толщины стенок листовых ма­териалов; для обнаружения зон структурной неоднородности, напри­мер, в результате термического воз­действия и других факторов.

Потенциально высокая чувстви­тельность метода вихревых токов по­зволяет использовать его для оценки степени структурных превращений в материале.

Основы методики контроля. Для обнаружения трещин и других несплошностей в поверхностных слоях деталей в условиях эксплуатации ре­комендуется использовать электро­магнитные статистические дефекто­скопы типа ППД-1М, ППД-2М, ВД-1 ГА, ВДЦ-2. В дефектоскопах имеют­ся датчики накладного типа. В этих приборах используется амплитудно-частотный способ, при котором дат­чик включается в резонансный кон­тур автогенератора. При попадании датчика в зону трещины происходит срыв генерации, что фиксируется стрелочным индикатором, а также световыми или звуковыми сигнала­ми. Статистические дефектоскопы успешно применяют для обнаруже­ния усталостных трещин в узлах дви­гателей, барабанах колес, тягах и т. д.

При контроле исследуемая поверх­ность подвергается сканированию (как бы прощупывается) рабочей торцевой частью датчика. Шаг ска­нирования не должен превышать ди­аметра сердечника датчика, в про­тивном случае часть мелких трещин может быть не обнаружена. В пере­численных статистических дефекто­скопах минимальные диаметры дат­чиков, а следовательно, и максималь­ный шаг сканирования составляют 1,5 — 2,0 мм. При соблюдении усло­вий контроля обнаруживаются по­верхностные дефекты (трещины) длиной от 2 —4 мм, глубиной более 0,25 мм при ширине раскрытия 2 — 20 мкм.

Приборы ВД-1ГА, ВДЦ-2 и ППД-2М оснащены комплектами датчи­ков, позволяющих проводить конт­роль участков деталей различной конфигурации. Для выявления де­фектов в панелях, кузове и других де­талях с малой кривизной поверхности целесообразно использовать динами­ческие (модуляционные (дефектоско­пы типа ЭДМ-Т. В динамических де­фектоскопах (в отличие от статисти­ческих) датчик представляет собой две рядом расположенные и вращаю­щиеся по окружности регулируемого радиуса катушки. В приборе ЭДМ-Т частота вращения катушек — 2000— 5000 об/мин, минимальный диаметр вращения — 18 мм. Использование таких приборов дает возможность на порядок увеличить шаг сканирова­ния с контролем статистическими де­фектоскопами. Динамические дефек­тоскопы обладают также и повышен­ной чувствительностью. Так, при по­мощи прибора ЭДМ-Т можно обнару­живать трещины длиной, равной или большей 2 мм, а также коррозионные поражения. канавки которых должны служить упорами при перемещении датчика с заданным шагом сканирования.

Контрольные образцы необходи­мы: для настройки дефектоскопа и оценки их работоспособности; для оценки реальной чувствительности контроля конкретных деталей в конк­ретных условиях. В качестве конт­рольных образцов могут быть исполь­зованы детали или участки деталей с дефектами, выявленными ранее дру­гими методами.

При отсутствии деталей с естест­венными дефектами (трещинами) та­кие трещины следует наносить на бездефектные участки деталей ис­кусственно, при помощи механиче­ских вибраторов.

На образцах, при помощи которых проводится оценка чувствительности метода, воспроизводят все те затруд­няющие контроль особенности(ради­усные переходы, отверстия, ребра жесткости, элементы крепления, ла­кокрасочные покрытия и пр.), кото­рые возможны у подлежащих контро­лю деталей,

Измерение толщины и оценка каче­ства покрытий. В приборах для изме­рения толщины неэлектропровод­ных, например лакокрасочных, по­крытий на металлических деталях использована зависимость значения наводимых токов от расстояния меж­ду катушкой датчика и металличе­ской основой. Для измерения толщи­ны лакокрасочных покрытий, оксидных и анодных пленок и других спла­вов могут быть использованы прибо­ры ТПН-1 {или ТПН-1МУ) н ТПН-П. Диапазон измерения приборов на­стольного типа ТПН-1 и ТПН-1МУ 15 —300мкм.

Прибор ТПН-П выполнен на тран­зисторах, компактен и имеет авто­номное питание. Диапазон измере­ния прибора — 10 — 200 мкм. При­бор может использоваться для изме­рения толщины покрытия из низко­электропроводных материалов (с элек­тропроводностью от 0,5 м/Ом • мм² и выше), например, для измерения тол­щины неэлектропроводных покрытий

на лопатках. Приборы типа ТПН-П серийно выпускаются на Чебоксар­ском приборостроительном заводе.

Толщиномерные приборы ТПН-1, ТПН-1МУ и ТПН-П могут приме­няться также для оценки степени коррозионного поражения деталей из алюминиевых и других цветных спла­вов.

Электромагнитный метод приме­няется и для измерения более тол­стых неэлектропроводящих покры­тий (до 100 мм) на металлических ос­новах, Имеется ряд опытных образ­цов подобных приборов, успешно применявшихся в промышленности, например приборы ТПК, ЭФИТ, "Дельта", ВТ-20идр.

Измерение толщины стенок. В тех случаях, когда глубина проникнове­ния вихревых токов в глубь материа­ла существенно превышает его тол­щину, метод можно использовать для измерения толщины стенок. Практи­чески достигнут диапазон измерения от нескольких микрон до нескольких миллиметров.

Люди также интересуются этой лекцией: 10 Италия.

В условиях эксплуатации для кон­троля, например, толщины обшивки с целью обнаружения мест, поражен­ных коррозией, рекомендуется ис­пользовать прибор ТФ-1 (или УФТ-1). Эти приборы позволяют проводить контроль при одностороннем доступе к контролируемой детали.

Кроме обычного накладного датчи­ка, прибор ТФ-1 снабжен также эк­ранным датчиком, состоящим из двух катушек, располагающихся в про­цессе измерения по разные стороны стенки контролируемого изделия (стенка в данном случае играет роль экрана). Применение экранного дат­чика позволяет увеличить верхний предел измеряемых толщин до 4—5мм при контроле изделий из алюми­ниевых сплавов и до 10 — 12 мм при контроле изделий из титановых спла­вов. Однако в связи с необходимостью доступа к двум сторонам стенки эк­ранные датчики более удобны в усло­виях производства или ремонта и ме­нее пригодны в условиях эксплуата­ции.

Чтобы обеспечить необходимую надежность контроля, целесообразно применять специальные приспособ­ления, которые обеспечивали бы вер­тикальное положение датчика в про­цессе контроля. При контроле откры­тых поверхностей следует пользо­ваться специальными трафаретами, Следует помнить о возможности использования электромагнитных толщиномеров с накладным датчи­ком для оценки толщины остаточного сечения тонкостенных деталей, на­пример, обшивки, из алюминиевых и других сплавов при коррозионных по­ражениях.

Токовихревой дефектоскоп ВР5-9000 (Франция). Дефектоскоп пред­назначен для неразрушающего конт­роля объектов при помощи низкоча­стотных вихревых токов и отличается высокой надежностью. Он позволяет выявить поверхностные и внутренние дефекты ферромагнитных материа­лов (трещины, отклонения разме­ров, коррозию), а также определить качественные свойства материалов (твердость, сопротивление, термооб­работку, химический состав, тексту­ру и т. п.).

Несмотря на высокий технический уровень дефектоскопа он отличается удобством в эксплуатации и просто­той интерпретации измерений. Ши­рокий диапазон частот (от 1до 2000Гц) и большая выходная мощность сигна­ла практически обеспечивают реше­ние всех проблем, возникающих при исследовании ферромагнитных ма­териалов. Амплитуда и фаза сигна­ла анализируются в модуляторе, что позволяет дифференцировать вы­явленные дефекты в зависимости от их характера и критерия приемлемо­сти.

Дефектоскоп ВРЗ-9000 выпускает­ся в трех вариантах в зависимости от условий его применения и характери­стик окружающей атмосферы. Он имеет синусоидальный генератор со сменными модулями, определяющи­ми необходимую частоту. Значение тока регулируется от 0 до 0,5 А или от 0 до 5 А специальным переключате­лем с цифровыми отметками. Дефек­тоскоп работает от сети переменного тока (220/110 В, 50/60 Гц). Сигнал на телевизионном экране (размером 31 см) имеет вид пятна, кривой или эллипса. Размеры дефектоскопа 490 X 590Х X 520 мм; масса — 50 кг. Экран ус­ловно разбит на 9 регулируемых зон, положение которых регулируется для упрощения анализа изображе­ния.