3. Контроль швів в нахлестку та їх особливості.

Накладні з‘єднання контролюються нахиленими ПЕП з боку нижнього листа. Контроль ведеться за відбитим променем. Для цього застосовується суміщена схема:

При такій схемі виявляються тріщини, непровари вертикальної кромки і кореня шва, а також одиночні дефекти по перерізу шва.

Також для таких з‘єднань існує ще декілька схем для контролю:

• П розвучування зі сторони верхнього листа:

Схема виявляє дефекти в зоні нижньої кромки:

• С хема з застосуванням дзеркально-тіньового методу для знаходження горизонтальних дефектів:

У випадку відсутності дефекту сигнал пройде через з‘єднання і на екрані з‘явиться імпульс, майже однаковий із зондуючим. При виявленні дефекту імпульсу не буде або його амплітуда буде незначна.

4. Організація теплового контролю. Дефектоскопія та інтроскопія тепловими методами.

Теплові методи НК дають можливість проводити контроль різноманітних ОК контактним чи безконтактним способом, причому в останньому випадку на порівняно великих віддалях (до 50-100 м).

Вирішальною умовою застосування ТНК є відмінність температури або густини теплового потоку випромінювання від ОК чи його частин у порівнянні з навколишнім фоном. В силу того, що теплові характеристики від матеріалу до матеріалу мають менший перепад, ніж електричні, організація тепловою НК вимагає врахування великої кількості факторів, оскільки впливом теплових властивостей навколишнього середовища і окремих елементів виробу часто не можна нехтувати. Теплові методи НК можуть застосовуватися для розв'язування всіх типових задач, товщинометрія, визначення фізичних параметрів дефектоскопії і вивчення будови ОК (інтроскопія).

При тепловому НК необхідно слідкувати, щоб в поле зору вимірювальної апаратури не потрапило потужне теплове випромінювання від потужних сторонніх джерел (лампи розжарювання, нагрівні прилади, зливки металу і т. п.), оскільки їх випромінювання може внести більшу похибку у вимірювання чи зробити їх взагалі неможливими. Великі перешкоди ТНК створює непостійність коефіцієнта теплового випромінювання _n (ступінь чорноти), який сильно залежить від стану поверхні, розміщення ОК. Особливо сильно впливає зміна _n при дефектоскопії і вивченні внутрішньої будови виробів, так як забрудненість поверхні в цих випадках може привести до невірної інформації про неї. Для зниження впливу варіацій коефіцієнта теплового випромінювання _n проводять старанну підготовку його поверхні (механічна обробка, промивання, протирання і т. п.), якість якої повинна бути однаковою для всіх ОК. Якщо ці заходи не дають необхідних результатів, на поверхню ОК наносять спеціальні покриття, які вирівнюють чи приближують до одиниці коефіцієнт теплового випромінювання. Часто використовують покриття лаком, маслом, акводагом (суміші на основі сажі, графіту), полімерними плівками. Вибір того чи іншого виду покриття визначається властивостями ОК і рівнем допустимого залишкового забруднення його матеріалом покриття.

Із-за складності вимірювальної апаратури ТНК, особливо скануючої, оптичної чи перетворюючої частин, спеціалізовані прилади цього типу (товщиноміри, дефектоскопи і ін.) серійно не випускаються, а при організації ТНК використовують універсальну техніку (радіаційний пірометр, "Термопрофіль", тепловізор, термоіндикатор), доповнюючи її джерелами нагрівання, якщо вони потрібні, пристроями для установки чи переміщення ОК і іншим допоміжним обладнанням. За таким принципом побудовано більшість постів ТНК. У зв’язку з цим ТНК звичайно застосовують у тих випадках, коли неможливо чи важко застосувати більш відпрацьовані методи ультразвукового, радіаційного чи електромагнітного контролю. Наприклад, ефективне використання ТНК для виробів з легких композиційних матеріалів, коли вказані методи не можуть застосовуватись із-за значного розсіювання випромінювання (ультразвук) чи у зв'язку з слабою взаємодією з матеріалом ОК. Найбільш прості і доступні контактні методи ТНК. Вони можуть використовуватись всюди, де корисна інформація полягає у вимірюванні температури поверхні чи доступних порожнин ОК.

Великою перевагою їх є незалежність результатів НК від коефіцієнта теплового випромінювання.

Оцінка результатів особливо достовірна при використанні термолаків чи плівок на основі рідких кристалів, коли про температуру роблять висновки за зміною кольору, оскільки людина краще за інші зовнішні сигнали сприймає кольорову інформацію.

Прикладом успішного застосування контактних методів служить тепловий контроль радіоелектронної апаратури, коли термоіндикатор наноситься на весь блок, змонтовану плату чи на окремі частини, які дуже нагріваються (транзистори, резистори, діоди, трансформатори). Випробування в цьому випадку проводяться при подачі напруги живлення в номінальному чи граничному режимі. Такий контроль зручний і ефективний як в масовому, так і в дрібносерійному виробництві, причому проводиться він безпосередньо в технологічному потоці при виконанні регулювання, наладки чи провірки. Наклеївши на елементи, доступні для візуального контролю, і які визначають надійність і довговічність роботи блока, що перевіряється, кусочки термочутливої речовини, яка відповідає очікуваній температурі, можна організувати вмонтований ТНК радіоелектронної апаратури. Причому в процесі експлуатації не потрібно ніяких додаткових затрат, а результат може бути одержаний в будь-який час, так як термоіндикатори завжди готові до роботи. Всюди, де можливо, слід використовувати ТНК з власним ІЧВ від ОК, де крім спрощення організації ТНК і зменшення кількості апаратури (не треба джерела) суттєво підвищується продуктивність контролю із-за великих втрат часу на нагрівання ОК, особливо великогабаритних. ТНК з власним ІЧВ успішно використовується в промисловості для визначення якості термоізоляції різних теплотрас, промислових чи побутових будинків, нагрівних печей і інших подібних споруд. У залежності від зони контролю, потрібної продуктивності і способу обробки інформації для розв'язування цих задач застосовують радіаційні пірометри чи тепловізори.

Напівфабрикати і вироби з матеріалів, прозорих чи напівпрозорих в ІЧ діапазоні (гетинакс, текстоліт, склопластик, германій, кремній, нафтопродукти) можуть піддаватися ТНК в пройшовшому чи відбитому випромінюванні методами, характерними для оптичного діапазону з візуалізацією розподілу густини потоку теплового випромінювання (ЕОП, тепловізори, ІЧ-мікроскопи). Такий оперативний контроль забезпечує хорошу достовірність, оскільки дає оператору інформацію в найбільш звичному для нього видимому зображенні, коли інформація сприймається і аналізується найкращим чином. Технологія проведення контролю в цьому випадку в значній мірі співпадає з застосуванням оптичних методів.

В таких випадках, коли параметри чи дефекти ОК можуть бути визначені за температурою на його поверхні, доцільно використовувати радіаційний пірометр чи скануючий радіометр.

Найбільш точно вимірювати абсолютне значення температури дозволяє радіаційний пірометр, тому що в його покази легко вносити поправку на коефіцієнт теплового випромінювання _n. Скануючий, пірометр прискорює проведення ТНК і особливо ефективний тоді, коли якість ОК можна визначити за перепадом температури вздовж його поверхні (наявність дефектів типу несуцільностей, контроль місцезнаходження внутрішніх частин виробу, визначення розмірів недоступних елементів виробу). В залежності від температури ОК чи його частин проведення теплового контролю можливе на різних відстанях, які досягають декількох десятків метрів.

Тепловізійна аппаратура забезпечує найбільшу продуктивність ТНК і дозволяє легко розшифрувати одержану інформацію, прив'язуючи її до топографії ОК, наявність портативних (переносних) тепловізорів чи здатних працювати з ЕОМ, відкриває перед ними широкі можливості для НК найрізноманітніших виробів у технологічному процесі.

Теплові методи найбільш ефективні з метою дефектоскопії і НК внутрішньої будови, коли ОК вже нагрітий чи нагрівається в процесі роботи чи випробувань, що в ряді випадків дозволяє виявити дефекти , які не виявляються іншими методами.

ТНК дозволяють випробовувати вироби з різних матеріалів (метали, кераміка, пластмаси), причому як одношарові, так і багатошарові, композиційні. Насамперед провірка поверхні, очистка, обмазка . Доцільно проводити ТНК, якщо ОК нагрівається в технологічному процесі. Це дає економію часу, засобів і енергії.

ТНК особливо ефективний, якщо є чужорідні витягнуті дефекти (перешкоди тепловому потоку), розшарування. Менш ефективні у виявленні дефекти – маленькі сфери. Гранична глибина їхнього виявлення – два діаметри.

З допомогою ТНК можна виявити дефекти будь-якого напряму, якщо розмістити джерело ІЧВ і приймач так, щоб тепловий потік в ОК був направлений перпендикулярно до площадки найбільш очікуваного поперечного перерізу дефекту. Кілька варіантів розміщення наведено на рис.2.28.

В залежності від мінімальних розмірів дефектів, які треба виявити, стану поверхні, потрібної продуктивності контролю застосовують різні прилади. Одноточкові пірометри ефективні, коли вироби довгі, організовано їх переміщення.

Рисунок 2.28 – Схеми оптимального проведення ТНК.

Найбільшу продуктивність забезпечують тепловізори. При їх використанні режим слід вибрати такий, що форма ізотерми на поверхні ОК від дефекту, розміщеного неглибоко, буде близька до його проекції на поверхні ОК. Якщо дефект глибоко – його зображення розмивається. Застосування тепловізорів особливо ефективно при дистанційному НК виробів з площею (резервуари, будівлі, труби і т.п.). Можливий також тепловий дистанційний контроль ліній електропередач (проводів, ізоляторів), трас теплопередачі (можна скануючим радіометром).

Найбільше застосування ТНК для контролю пластиків, склопластиків (все ширше впроваджуються, чудовий конструктивний матеріал).

Інші методи НК неефективні, тому що : ультразвуковий – волокниста, дрібнодисперсна структура створює багатократні відбивання, затухання; рентгенівський – слаба взаємодія з речовиною ОК; нейтронний – реактор треба, захист від шкідливого впливу нейтронного випромінювання, дорого.

При тепловому НК виробів з композиційних матеріалів в ролі позитивного фактора виявляється особливість теплових процесів, яка полягає в тому, що на результати ТНК виявляють вплив усереднені теплотехнічні характеристики матеріалу. Різна теплопровідність компонент багатошарового виробу і клеїв дає можливість здійснювати ТНК як в стаціонарному так і в перехідному тепловому режимі, надійно виявляються розшарування, непроклеювання, недостача чи надлишок якої-небудь речовини, причому по всій товщині стінки. Використовуються для цього стандартні тепловізори і спеціальні дефектоскопи. Односторонній ТНК і двосторонній – ефективні в однаковій мірі.

Наприклад, склопластик нагрівали лінійним джерелом до 150°С (l=250мм). Продуктивність контролю становила 5 м²/год. Виявляли дефекти розміром 55 мм² на глибині до 12 мм. Порівняно висока чутливість (x/h=2.4 замість 0.5 для інших матеріалів), тому що малі зміни _n, невисокий коефіцієнт температуропровідності і теплопровідності.

При використанні тепловізорів і проекційних ламп для НК у відбитих променях склопластика, картону при t=25-60С за =0.2-5с виявляються дефекти. Реєстрація теплового поля через кілька секунд, виявляли дефекти менші 1 см² на h=5 мм.

Використовують ''тіньовий" метод для НК склопластиків і інших діелектриків, прозорих в ІЧВ. Джерело – лампи (к21-150, КИМ 10-90, СЗС 220-200). Приймач – ІЧ відикон і ПТУ. Чутливість до 5 раз вища. Розміри виявлюваного дефекту до 1мм. Недолік: двосторонній контроль.

Контроль термосів:

1) в середині трубковий електронагрівач (ТЕН), назовні скануючий спеціальний радіометр. Вся поверхня (0.13 м²) сканується за 20 с, автоматизоване розбракування, надійний і продуктивний (600 тис. штук за рік).

2) та ж задача. Всередині – короткочасне нагрівання двома резисторами. Тям же датчик температури. Герметично. Контролюють режими збереження температури. Переваги: не впливає флуктуація _n і температура ззовні.

Добрі результати дає ТНК для ОK складної будови, наприклад для сотових конструкцій: виявлали дефекти (розшарування, непроклеювання, надлишок клею, зняття). Інші методи не підходять. Контроль ультразвуком – малопродуктивний, багато фальшивих відбитих сигналів. Радіаційний – тонкі стінки і слабо поглинають. ТНК особливо ефективний для сотових, якщо обшивка з низькотеплопровідного матеріалу (титан, вуглепластик), а самі соти з високотеплопровідного (Аl). Тоді на тепловізорі добре видно півтонову термограму поверхонь і внутрішні соти.

В авіації тепловим методом контролюють крила, лопасті гвинтів, вертольотів, обшивку.

У США використовують спеціалізовані теплові дефектоскопи для авіаційних сотових панелей. Для різних сотових ТНК підходить без суттєвих змін.

Корпуси ракет також найкраще контролювати тепловим контролем.

Склад установки: тепловізор, ламповий площадковий нагрівач (КГМ-220-1000). Площа ОК – 900 см² . Соти розміром 2,5 - 10мм. Висота сот – 7-45мм, товщина обшивок – 0,5-3 мм. Виявляється дефект – 1 сота при товщині до 50мм.

Виявляють наявність води в сотах: 4-5 сот – 1мм, 1 сота – 5мм води. ТНК добре підходять для якості зварювання, особливо контактної (точкової і роликової). Якщо шов неоднорідний (шлаки, пухирці) – термограма шва буде мати мінімум чи максимум. Добре контролювати в технологічному циклі – використовується власне випромінювання. Контроль доріг, покрить аеродромів, виявлення пустот під асфальтом, бетоном – у ролі джерела теплового потоку використовується сонце.

На виробництві контроль резисторів здійснюють скануючим радіометром, використовуючи розподіл температури на поверхні при пропусканні через нього електричного струму.

Рисунок 2.29 – Розподіл температури на поверхні резистора (а) при рівномірній товщині струмопровідного шару (б) і у випадку браку (в).

Застосовують ТНК статорів до складання. Пропускають струм через обмотку. Використовують спеціальний томограф типу "Статор-1М": розміщений в центрі скануючий пристрій пересувається вздовж осі статора. На термограмі чітко видно пази з дефектними проводами.

Метали не найкращі об’єкти для ТНК. Але для підповерхневих дефектів (тріщини, раковини, відшарування покритя) ТНК ефективніший від інших. Наприклад, для виявлення тріщин старіння панелей (Al) товщиною 3мм розроблена скануюча система ТНК. Якщо джерело – дугова лампа, діаметр плями 1см, то контроль здійснюється на віддалі до 1,8 м, якщо лазер – до 9 м.

Ефективний ТНК для броньованих плит (з'єднані різні по твердості шари методом гарячого прокату). Характерні дефекти – відшарування. При двосторонньому ТНК виявляють тріщини 0,025-0,125 мм в залежності від товщини OK.

Успішно використовують ТНК для з'єднань метал-неметал (скло, каучук, гума, пластик), які нагріваються із сторони металу. Реєстрація – із сторони неметалу. Якщо неможливий двосторонній контроль – тоді односторонній із сторони неметалу. ТНК чутливий не лише на відсутність клею, але й на зменшення товщини клею і якості зчеплення. Контрастні термограми спостерігаються на протязі кількох хвилин: 0,5 хв – мала контрастність, 3 хв –добра (на тепловізорі).

При контролі автошин використовуються різні методи (голографія і ін.), які не завжди істинну причину руйнування виявляють. Розв'язати задачу діагнозу шин можна, досліджуючи температурне поле шин, які обертаються в залежності від швидкості, тиску, навантаження і ін. Використовується строб-приставка до тепловізора, яка дає нерухомі термограми. Виявляють внутрішні розшарування, відділення корду від покришки.

Використовують інфрачервону інтроскопію: коли зовнішні частини ОК прозорі для ІЧВ, а також у випадку, коли є пилюка, туман, для контролю нафтопродуктів, полімерів, склеювання полімерів з папером і іншим, при контролі полімеризації синтетичних плівок.

№ 5

№22