بخشی از مقاله
چکیده
آزمایش های غیر مخرب عموماً برای تشخیص عیوب، موفق یا نا موفق بودن تکنولوژی ساخت در ریخته گری، جوشکاری و تغییر شکل فلزات و یا غیر فلزات از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند . این آزمایش ها در مقیاس های بزرگ نظیر ساختمانها و پلها و همچنین در قطعات کوچکتر نظیر صنایع الکترونیک و حتی تشخیص عیوب ساخت و در حین کار ماشین های کشاورزی می توانند مورد بهره برداری قرار گیرند . آزمایشات غیر مخرب شامل ابزار و روشهای متعددی بوده که هر کدام از آنها دارای مزایا، معایب و محدودیت های خاص خود می باشند . انتخاب مناسب ترین روش همیشه جزء مسائلی است که غالباً فکر مهندسین را به خود مشغول می کند و با در نظر گرفتن پارامتر هایی مانند جنس و شکل قطعه و هزینه قابل پرداخت، بکار برده می شوند. در این مقاله ضمن بررسی و طبقه بندی روشهای مختلف آزمون های غیر مخرب، مزایا و معایب و محدودیت های آنه ا را بیان کرده و در پایان روش ترموگرافی مافوق صوت به عنوان مناسب ترین روش جهت آزمایش قطعات ماشینهای کشاورزی خصوصاً قطعات خاکورز، پیشنهاد می شود.
کلمات کلیدی: آزمون های غیر مخرب، Nondestructive، ترموگرافی مافوق صوت
مقدمه
مهندسین معمولأ عادت دارند خواص فیزیکی یک ماده را رو ی نمونه های مخصوصی که از همان ماده تهیه شده اند با آزمایشهای استاندارد ارزیابی کنند. اطلاعات بسیار ارزشمندی که از این آزمایشها بدست می آید شامل خواص کششی، فشاری، برشی و ضربه ا ی ماده مورد نظر است . اما این آزمایشها ماهیت تخریبی داشته به علاوه اطلاعاتی که آزمون های مخرب از خواص ماده می دهند، لزوماً راهنمای روشنی در مورد وضعیت حین کار قطعه ای نیست که بخشی از یک سیستم پیچیده ی مهندسی را تشکیل می دهد.در فرایند تولید امکان دارد انواع عیوب با اندازه های مختلف در ماده یا قطعه بوجود آیند. ماهیت و اندازه دقیق هر عیب روی عملیات بعدی آن قطعه تاثیر خواهد گذاشت. عیوب دیگری نیز مانند ترک ها ی حاصل از خستگی یا خوردگی ممکن است در حین کار قطعه ایجاد شوند.
بنابراین برای آشکار سازی وجود عیوب در مرحله تولید و نیز جهت تشخیص و تعیین سرعت رشد آنها در طول عمر قطعه یا دستگاه، داشتن و سائل مطمئن ضروری است. در شکل 1 انواع عیوب موجود در قطعات تولیدی و منشاء آن نشان داده شده است.اغلب اولین مرحله در آزمایش یک قطعه، بازرسی چشمی است. بازرسی با چشم غیر مسلح فقط عیوبنسبتاً بزرگی را که به سطح قطعه رسیده اند را نمایان خواهد کرد، با بکار بردن یک میکروسکپ می توان کارائی بازرسی چشمی را افزایش داد. مناسب ترین نوع میکروسکپ برای بازرسی های چشمی سطح یک قطعه، میکروسکپ استریو است.در این نوع بازرسی ها بزرگنمائی زیاد ضروری نیست و بیشتر میکروسکپ هائی که بدین منظور در دسترس هستند بزرگنمائی در حدود 5X تا 75X دارند. بازرسی چشمی لازم نیست که منحصر به سطح خارجی باشد.
پروب های بازرسی نوری و صوتی، جهت بازرسی انواع سطوح داخلی مواد صلب و تغییر شکل پذیر ساخته شده اند . حتی این پروب ها را می توان در داخل ح رفه ها، لوله ها و کانال ها نیز قرار داد .[1]با بکارگیری اصول فیزیکی، تعدادی سیستم بازرسی غیر چشمی ابداع شده است که می توانند اطلاعاتی از کیفیت یک ماده یا قطعه را فراهم آورند، در حالیکه هیچگونه تغییر یا آسیبی به قطعه یا دستگاه مورد آزمایش وارد نمی سازند. تمامی سیستم های آزمون غیر مخرب NDT - ٌ - رابطه نزدیکی با یکدیگر داشته و با توجه به موارد کاربرد، ممکن است به تنهایی یا همراه د یگری مورد استفاده قرا ر گیرند. در بین آزمون های مختلف وجوه اشتراکی نیز وجود دارد، که در واقع مکمل یکدیگر می باشند. برای مثال، آزمون فراصوتی می تواند هم معایب داخلی و هم ترک های سطحی یک قطعه را آشکار نماید ولی این بدان معنا نیست که لزوماً بهترین روش برای کلیه موارد آزمون است، بلکه انتخاب بهترین روش بیشتر به نوع عیب موجود و شکل و اندازه قطعات مورد آزمایش بستگی دارد .[1]
مواد و روشها انواع سیستم های آزمون غیر مخرب
روش های مختلف آزمون ها ی غیرمخرب عملاً می توانند به طرق بسیار متفاوتی مورد استفاده قرار گیرند به طوریکه محدوده ی وسائل مورد دسترس آنها نیز بسیار وسیع است . انواع روشهای آزمون غیر مخرب در شش گروه اصلی قرار می گیرند که عبارتند از : روشهای بصری، مایعات نافذ، الکترو مغناطیسی، ارتعاش مکانیکی، گرمایی و شیمیایی - الکتروشیمیایی. این شش دسته روشهای فیزیکی را شامل می شوند که در آنها ماده یا انرژی، به نمونه آزمایش منتقل می شود.هرکدام از روشهای NDT برحسب پنج فاکتور اصلی زیر توصیف می شوند:
.1 یک منبع انرژی یا یک وسیله برای جستجوی قطعه ی مورد آزمایش بکارمی رود . - مانند اشعه X، امواج مافوق صوت یا تابش حرارتی -
.2 بررسی ماهیت سیگنالها، عکسها و اثراتی که در نتیجه تقابل با قطعه ی مورد آزمون بازگشت می کنند . - برای مثال تغییر در موج مافوق صوت ارسالی یا اشعه X که پس از برخورد با نمونه بازگشت کرده است. -
.3 ابزار و سنسور هایی برای دریافت سیگنالهای بازگشتی از نمونه ی آزمایش . - مانند بوبین اندوکسیون و کریستال پیزوالکتریک -
.4 روش هایی برای نشان دادن و ضبط کردن سیگنالهای بازگشتی - مانند اسیلوسکوپ و رادیوگراف -
.5 اصول و روابط اساسی برای تفسیر نتایج .[2]
همچنین هدف از انجام آزمونهای غیر مخرب بدست آوردن اطلاعات در مورد پارامترهای زیر می باشد:
·ناپیوستگی ها - ترک ها، سوراخها، لایه لایه شدگی و نفوذ مواد خارجی -
·ساختمان ماده - دانه بندی، شکل کریستالها، حفره های داخلی، عیوب مرزدانه ها -
·ابعاد - ضخامت، قطر، فاصله گپ ها، فاصله ناپیوستگی ها -
·خواص فیزیکی و مکانیکی - انعکاس سطحی، مدول الاستیسیته، سرعت حرکت صوت، رسانایی -
·ترکیب فیزیکی و شیمیایی - تعیین نوع آلیاژ، ناخالصیها، توزیع عناصر -
·پاسخ دینامیک و تحمل تنشها - تنشهای پسماند، رشد ترک ها، فرسایش، ارتعاشات - .[2]
مایعات نافذ منعکس کننده : روش مایعات نافذ در گروه روشهای بصری قرار می گیرد . در این روش از یک مایع با خاصیت تر کنندگی زیاد استفاده می شود، این مایع به درون منافذ و ترکهای سطح قطعه نفوذ می کند سپس اضافی مایع را از سطح قطعه پاک می کنند . در مرحله بعد نوعی پودر مخصوص روی سطح مورد آزمون پاشیده می شود، این پود جذب مایع در محل ترکها و عیوب سطحی می شود . مرحله آخر در این آزمون مشاهده چشمی محل عیوب می باشد - مکانهایی که پودر جذب آن شده است - . گاهی مایع مورد استفاده با موا د فلورسنت مخلوط می شود. در این مورد بازرسی چشمی در زیر نور ماوراء بنفش انجام می گیرد . این روش بدلیل ساده بودن و توانایی تشخیص متوسط در عیب یابی قطعاتی نظیر میل لنگ، شافت گاردان، محل جوش اتصالات و کرپی ها استفاده می شود.
آنالیز به کمک ذرات مغناطیسی : این روش در دسته روشهای الکترومغناطیسی قرار می گیرد . قطعاتی که از مواد فرو مغناطیس ساخته شده اند را می توان بوسیله این روش مورد ارزیابی قرار داد . ابتدا درون قطعه یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کنند، سپس براده های آهنی که توسط یک نوع ماده رنگی مخصوص با خاصیت منعکس کنندگی پوشش داده شده اند را به سطح قطعه می پاشند . میدان مغناطیسی در محل ترکها و عیوب دچار نشت می شود - شکل . - 3 سپس براده ها جذب محل نشت میدان مغناطیسی می شوند . در این حالت می توان با مشاهده قطعه محل عیوب را تشخیص داد.
