مقاله در مورد تستهای غیرمخرب جوش و کاربرد روش ( TDN ) در بازرسی قطعات فورج

بخشی از مقاله

2-1- آشنايي
آسيبهايي كه هنگام توليد يا ماشين كاري مواد و قطعات به آنها وارد مي شود، به صورت نقصهايي از قبيل ترك، تخلخل و ناخالصي ظاهر مي شوند، در حالي كه نقصهاي ديگر مثل ترك خستگي، ضمن كار به وجود مي آيند. تشخيص و آشكارسازي اين گونه آسيبها ضروري است و لازم است محل و اندازه آنها به دقت مشخص گردد تا امكان تصميم گيري براي رد و قبول قطعه فراهم شود.
روشهاي چندي به عنوان روشهاي آزمون غيرمخرب (NDT)‌ براي بازرسي مواد و قطعات به كار

مي‌روند. تمام اين روشها، بسته به كاربردشان، مي توانند به تنهايي يا همراه با آزمونهاي ديگر به كار روند. گر‌چه آزمونهاي مختلف فصل مشتركهايي نيز دارند، اما هر آزمون مكمل آزمونهاي ديگر است. براي مثال، هرچند آزمون فراصوتي مي تواند مويه هاي سطحي و دروني قطعه را آشكار سازد، اما نبايد چنين نتيجه بگيريم كه اين آزمون لزوماً بهترين روش موجود براي تمامي بازرسي هاست. درانتخاب دستگاه مناسب آزمون، بسته به نوع ترك، شكل و اندازه قطعه بايد مورد توجه قرار گيرد.

توضيح عمومي ظاهر و منشأ تركها ممكن است مفيد باشد. تركها مي توانند بين دانه اي يا درون دانه اي باشند. تركهاي ناشي از كوئنچ معمولاً در دسته دوم جاي مي گيرند. در برخي موارد بخشي از مسير گسست، دانه را قطع مي كند و بخشي از مرزدانه مي گذرد. تركها ممكن است در جهات بسيار مختلفي و همچنين در مواضع بسيار متنوعي گسترش يابند. فضاي داخلي تركها ممكن است خالي، پر از محصولات اكسيدي يا پر از مواد خارجي باشد. انواع معمول تركها و علل آنها به اين صورت فهرست مي شوند: تركهاي ناشي از كوئنچ يا سختكاري كه به دليل تغييرات حجمي سريع به وجود مي آيند، تركهاي باز‌پخت كه در حرارت دهي سريع ايجاد مي شوند، تركهاي انقباضي ناشي از سردكردن بسيار سريع، پارگي هاي گرم ناشي از طراحي نامناسب قالب و روش ناصحيح ريختن مواد، تركهاي سنگ زني ناشي از حرارت موضعي اصطكاك چرخ سنباده، همچنين امكان دارد تركها در اثر تنش هاي پسماند، كاهش زياد در كار سرد، فورج نامناسب، چينها ، آخالهاي زود ذوب، جدايش ، طراحي ناصحيح، نورد نامناسب، حبابهاي محبوس شده هوا، لبه هاي تيز قالب و حك كاري به وجود آمده باشند. در ميان عيوب سطحي، سردجوشي ، چينها، چين خوردگي سطحي فلزات ، درزها ، تركهاي مويي و خراشها ، قرار دارند.

2-2- آزمون چشمي
معمولاً اولين مرحله بازرسي يك قطعه، بازرسي چشمي است. اين بازرسي با چشم غيرمسلح صورت مي‌گيرد و فقط آسيبهاي نسبتاً بزرگ را مشخص مي كند كه به صورت شكستگي روي سطح ديده مي شوند. كارايي اين گونه بازبيني ها براي سطوح خارجي، با استفاده از ذره بين و ميكروسكوپهاي ديد سه بعدي تا حد قابل ملاحظه اي افزايش مي يابد.اين روش پركاربردترين روش NDT است، بسيار ساده است و انجام آن به آساني و با سرعت بالا و قيمت پايين مسير است.

2-3- آزمون فشار و نشت
در اين آزمون، عيوب توسط جريان يافتن گاز يا مايع به درون نقايص آشكار مي شوند. ساده- ترين و پركاربردترين آزمون فشار، آزمون هيدروستاتيك است. در اين آزمون فشار داخلي قطعه تحت آزمون تا مقداري بيش از فشار خارجي بالا مي رود. مثالي ساده از اين روش، روشي است كه در ايستگاه- هاي سرويس براي پيدا كردن سوراخها و رخنه هاي داخلي تيوب لاستيك اعمال مي شود. در اين روش، تيوب از گازي با فشار بالاتر از هواي اطراف پر مي شود و سوراخها و منافذ با غوطه‌ورسازي

تيوب در آب و تشكيل حباب مشخص مي گردند. آب، روغن يا هوا و ديگر گازها مي توانند براي ايجاد فشار به كار روند. فشار انبساطي هواي متراكم يا ساير گازها نسبتاً بالاست. چون همواره احتمال تخريب قطعه تحت آزمون وجود دارد، استفاده از هوا و ديگر گازها براي آزمون جز در شرايط ويژه توصيه نمي شود. از اقسام كاربردي اين آزمون، آزمون هيدروستاتيك، آزمون حباب، آزمون نشت هالوژن و روشهايي است كه مواد راديواكتيو به كار مي برند.

2-4- بازرسي با مايع نفوذکننده (LP )
اين آزمون براي تشخيص ناپيوستگي ها و نقص هاي سطحي يا عيوبي است كه تا سطح قطعهكار گسترش مي يابند. استفاده از مايعات نفوذ كننده مي تواند به عنوان بازرسي چشمي گسترش يافته، مورد توجه قرار گيرد. نقايص بسيار اندكي وجود دارند كه به اين روش قابل تشخيص باشند اما با چشم غيرمسلح ديده نشوند. اما مايعات نفوذكننده باعث مي شوند كه بازرسي، وابستگي كمتري به عامل انساني داشته باشد. اين امر فرآيند را به آزمون توليد سازگارتر مي نمايد زيرا

اطمينان و سرعت بازرسي بالا مي رود. اين روش براي همه فلزات و همچنين سراميكهاي لعابدار، پلاستيكها و ديگر مواد متخلخل قابل اعمال است. روش بازرسي با مايعات نفوذكننده هم براي مواد مغناطيسي و هم مواد غيرمغناطيسي كاربرد دارد، در حالي كه بازرسي با ذرات مغناطيسي در اين زمينه محدوديت دارد. محدوديت و عيب اصلي اين روش اين است كه تنها نقايص سطحي يا نقايصي را كه به سطح مي رسند، آشكار مي- نمايد.

2-5- روشهاي حرارتي
در اين روشها پس از اعمال حرارت، توزيع دماي حاصل مورد بررسي قرار مي گيرد. نقايص،توزيع دمايي قطعه كار را تغيير مي دهند. اعمال حرارت مي تواند به روشهاي چندي از جمله تماس حرارتي مستقيم با منبع حرارتي، جريان الكتريسيته، القاي حرارت و منابع نور فروسرخ صورت گيرد. توزيع دماي حاصل با استفاده از موادي چون موم، استئارين، فسفرهاي حساس به حرارت، مواد رساناي نور و يا ابزارهايي چون گرماسنج و ترموكوپل يا روشهايي چون تشكيل اكسيدهاي خالص و منجمد كردن قابل بررسي است.

2-6- بازرسي با تشعشعات صوتي (AE)
تشعشعات صوتي، امواج نشي هستند كه با حركت اگهاني در مواد تنش‌دار ايجادمی شود.
منابع كلاسيك تشعشعات صوتي، فرآيندهاي تغيير شكل مربوط به نقص است مانند رشد ترك و تغيير شكل پلاستيك. حركت ناگهاني در منبع، يك موج تنش توليد مي كند كه در ساختار ماده منتشر مي- شود و يك ترانسديوسر پيزو‌الكتريك حساس را تحريك مي نمايد. وقتي تنش ماده بالا مي رود، بسياري از اين تشعشعات به وجود مي آيند. سيگنال هاي ناشي از يك يا چند حسگر تقويت و اندازه گيري مي شوند تا داده‌هايي براي نمايش و تفسير به وجود آيد.

2-7- بازرسي با امواج مايکرو
مايكروموج ها (امواج رادار) شكلي از تابش هاي الكترومغناطيس هستند كه در طيف الكترو-مغناطيسي جاي دارند. گستره بسامدي اين امواج بين MHz 300 و GHz 325 است. اين گستره بسامد مربوط به طول موج هايي بين Cm 1000 و mm 1 است.

يكي از اولين كاربردهاي مهم امواج مايكرو براي رادار بود. اولين كاربرد آنها در NDT براياجزايي مثل موج بر ، ميراکننده ها ، محفظه ها، آنتن ها و پوشش آنتن رادار بوده است. واكنش متقابل بين انرژي الكترومغناطيسي مايكروموج با ماده شامل اثر ماده روي ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي تشكيل دهنده موج الكترومغناطيسي است. به عبارتي اثر ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي روي هدايت ويژه ، ثابت دي الکتريک و نفوذپذيري ماده است.

2-8- آزمون فراصوتي

روشهاي فراصوتي به طور گسترده اي در آشكارسازي نقصهاي دروني مواد مورد استفاده قرار مي گيرند. از اين روشها براي جستجوي تركهاي كوچك سطحي نيز بهره مي گيرند. براي بازرسي كنترل كيفي مواد نيمه تمام از قبيل تختالهاي نورد شده و همچنين بازرسي قطعات تمام شده مي توان اين روش را به كار برد و براي بازرسيهاي منظم ضمن خدمت قطعات و مجموعه ها نيز روشي مناسب است.
در اين روش پرتو فراصوتي توسط مبدل پيزوالكتريك توليد مي شود و پس از عبور از درون فلز، در برخورد به دورترين سطح آن يعني فصل مشترك فلز با هوا بازتاب كامل مي يابد. علاوه بر اين بخشي از پرتوها و يا تمام آنها در برخورد با هر سطح مشترك داخلي ديگر مثل مويه ها، لايه ها، تخلخل و آخالها انعكاس مي يابند. با نمايش و تفسير اين انعكاس ها، درك صحيحي از نقايص موجود به دست مي آيد.

2-9- روشهاي مغناطيسي
ناهمگني هايي مثل حفره هاي هوا، تركها و آخالهاي موجود در ماده مغناطيسي در ميدانمغناطيسي القايي اعوجاج ايجاد مي كنند. مسير شار مغناطيسي به علت متفاوت بودن خواص مغناطيسي ناهمگني- ها از ماده اطراف، دچار اعوجاج مي شود. همه روشهاي مغناطيسي NDT وسايل و راه هايي را به كار مي گيرند كه اين اعوجاج كه غالباً شار نشتي ناميده مي شود، قابل تشخيص و اندازه- گيري باشد. يكي از راههاي ساده تشخيص اعوجاج در ميدان، حركت دادن قطعه در بالاي يك مگنت است.

عيب اين روش، حساسيت پايين و اعمال مشكل آن در آزمونهاي سريع و مقياس بالاست. اين عمل مي- تواند با حركت دادن سيم پيچ كاوشگر در بالاي قطعه كار و يا قطعه كار از خلال سيم پيچ صورت گيرد. اعوجاج شار، ولتاژ القايي را در سيم پيچ تغيير خواهد داد. روش ديگري كه با استفاده از آن اعوجاج ميدان مغناطيسي قابل كشف است، استفاده از پودر نرم مغناطيسي است.

2-9-1- بازرسي با ذره هاي مغناطيسي
اين بازرسي، روشي حساس براي رديابي نقصهاي سطحي و برخي نقصهاي زيرسطحي قطعات فرومغناطيس است.اين بازرسي ساده و آسان است. محدوديتي از نظر اندازه و شكل قطعه، تركيب شيميايي و عمليات حرارتي ندارد. دو گام اصلي، مغناطيده كردن ماده و اعمال ذرات مغناطيسي است. ذرات مغناطيسي نرم مي تواند خشك يا معلق در مايع باشد. اگر عيب سطحي يا زيرسطحي باشد، يك دوقطبي مغناطيسي تشكيل مي شود كه مشابه مگنت هاي كوچك عمل مي نمايد. پودر مغناطيسي جذب شده و توسط شار عبوري نگه داشته مي شود، بنابراين نشانه واضحي از موضع و وسعت نقص است.
.

2-10- بازرسي با جريان گردابي (EC)
بازرسي با جريان گردابي بر مبناي اصول القاي الكترومغناطيسي است و براي تعيين انواعي از ويژگيهاي فيزيكي، ساختاري و متالورژيكي در فلزات فرومغناطيس و غيرفرومغناطيس و قطعات مختلف فلزي به كار مي رود. وقتي يك سيم پيچ حامل جريان متناوب به قطعه كار فلزي نزديك مي شود، جريانهاي گردابي توسط القاي الكترومغناطيسي در فلز القا مي شوند. مسير جريان هاي گردابي در صورت وجود نقص يا ناهمگني هاي ديگر دچار اعوجاج مي شود. مقاومت ظاهري سيم‌پيچ در حضور نقص تغيير مي كند و اين تغيير مقاومت ظاهري مي تواند به عنوان نشانه عيوب يا تفاوت در ساختار فيزيكي، شيميايي اندازه گيري شده و به كار رود.

2-11- پرتونگاري
پرتونگاري آزموني غيرمخرب با استفاده از پرتوهاي X و γ است. اين روش يكي از پركاربردترين روشهاست. ويژگي هايي از قطعات و سازه ها كه منشا تغيير كافي ضخامت يا چگالي باشند به اين روش قابل تشخيص هستند.
در بازرسي پرتونگاري، جسم مورد آزمايش در مسير تابش پرتوهاي چشم X يا γ قرار مي گيرد.
يك وسيله سنجش شدت اشعه در نزديكي قطعه قرار مي گيرد. شدت اشعه عبوري از بخشهاي مختلف قطعه متفاوت است كه بر اساس تاثير پرتوها بر روي صفحه حساس -براي مثال فيلم- نواقص موجود در قطعه تحليل و بررسي مي شوند.

3- بازرسي با مايع نفوذکننده (LP )
در اين روش، مايع نفوذ كننده بر روي جسم توزيع مي شود. آسيبهاي سطح با جذب مويينگي قسمتي از مايع را به درون خود مي كشند و آن را به صورت شكستگي سطحي، قابل رويت مي نمايند. براي رويت بهتر، مايع توسط يك رنگ روشن و قابل ديد و يا تركيبات فلورسنت رنگي مي شود. در حالت اول معمولاً رنگ قرمز به كار مي رود اما در حالت دوم براي ديدن نقصها به نور فرابنفش نياز است بازرسي با مايعات نفوذكننده از روشهاي مهم صنعتي است كه براي مشخ

ص كردن انواع نقصهاي سطحي از قبيل تركهاي سنگ زني، جوشكاري، سردجوشي، تخلخل، عدم اتصالها، روزنه هاي سوزني در جوشها، چينها، تركيدگي هاي فورج ، تورق و ... به كار مي رود. تشخيص نواقص باز كم عمق يا پهن مشكل است چون نفوذكننده به راحتي خارج مي شود. هيچ ماده خارجي كه منافذ را ببندد نيز نبايد روي سطح باشد.

3-1- اصول بازرسي با مايع نفوذکننده اصول بازرسي نفوذي داراي پنج مرحله اساسي است:الف: آماده سازي سطح ب: به كاربردن مايع نفوذكننده ج: تميز كردن مايع اضافي
د: آشكارسازي
ه: مشاهده و بازرسي

شکل 3-1- تصوير شماتيک بازرسي با مايع نفوذکننده فلورسنت.

پيش از بازرسي، سطوح قطعه بايد به خوبي تميز و كاملاً خشك شوند. لازم است سطوح موردآزمايش كاملا عاري از روغن، آب، گريس و يا هر آلوده كننده ديگري باشد. پس از آماده سازي، مايع نفوذكننده به روشي مناسب روي سطح ماليده مي شود طوري كه لايه نازكي از مايع، سطح قطعه را به طور كامل بپوشاند. روشهاي گوناگوني براي پوشاندن سطح قطعه توسط مايع ناف

ذ وجود دارد كه انتخاب روش به اندازه، شكل و تعداد قطعات بستگي دارد. در قطعات كوچكي كه تعدادشان زياد است، از مخزن محتوي مايع استفاده مي‌شود كه قطعات درون مخزن فرو مي روند. در بازرسي قطعات منفرد و يا در محل كار از قلم مو يا اسپري كم فشار استفاده مي شود. در مويه هاي بزرگ نفوذ مايع سريع است اما در مويه هاي كوچك بعضاً تا 30 دقيقه زمان براي نفوذ لازم است. در مرحله بعد، مايع اضافي از روي سطح قطعه پاك مي شود. بعضي از مايعات را مي‌توان با آب شست اما در مورد برخي ديگر نياز به حلال مخصوص است.