Методы обнаружения скрытых дефектов деталей, основанные на физических явлениях (магнитный, ультразвуковой, капилярный)

Магнитный метод применяют для обнаружения дефектов в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов. Так выявляют поверхностные трещины или подповерхностные включения с иной, чем у основного материала, магнитной проницаемостью. Метод получил широкое распространение из-за высокой чувствительности, простоты технологических операций и надежности. Он основан на явлении возникновения в месте расположения дефекта магнитного поля рассеивания. Магнитный поток, встречая на своем пути дефект с низкой магнитной проницаемостью по сравнению с ферромагнитным материалом детали, огибает его. Часть магнитных силовых линий выходит за пределы детали (рис. 1), образуя поле рассеивания. Наличие последнего, а следовательно, и дефекта обнаруживают различными способами (магнитопорошковый, магнитографический и феррозондовый). При магнитопорошковом способе для обнаружения магнитного потока рассеивания используют магнитные порошки (сухой способ) или их суспензии (мокрый способ). Проявляющийся материал наносят на поверхность изделия. Под действием магнитного поля рассеивания частицы порошка концентрируются около дефекта. Форма его скоплений соответствует очертанию дефекта.

Ультразвуковой метод— разновидность акустических методов контроля дефектов. Метод основан на свойстве ультразвуковых колебаний (волн) прямолинейно распространяться в одно¬родном твердом теле и отражаться от границ раздела сред с различными акустическими сопротив¬лениями, в том числе нарушенной сплошности материала (трещин, раковин, расслоений и др.).

В практике чаще всего применяют теневой и импульсный эхо-методы дефектоскопии.

Теневой метод основан на сквозном прозвучивании. Ультразвуковые колебания (УЗК) вводят в деталь с одной стороны, для чего служат пьезоизлучатель 2 (рис. 2) и генератор 1. Колебания принимаются пьезоприемником 5, расположенным с противоположной стороны детали.

Рис. 2. Схема установки ультразвуковой дефектоскопии теневым методом:

1 — генератор; 2— пьезоизлучатель; 3 — изделие; 4 — дефекты;5— пьезоприемник; 6 — усилитель; 7— индикатор

При отсутствии в детали дефектов колебания, прошедшие через нее, будут восприняты и преобразованы в электрический сигнал пьезоприемником, усилены усилителем б и поданы на индикатор (электронно-лучевую трубку осциллографа) почти без изменений амплитуды. Если на пути пучка УЗК встречается дефект, то амплитуда на экране прибора будет меньше исходного значения. Мощность воспринятого сигнала зависит от площади сечения пучка колебаний, площади сечения дефекта и глубины его залегания. В случае, если дефект полностью перекроет пучок, показания прибора будут равны нулю. Недостаток этого метода заключается в необходимости доступа к изделию с двух сторон, что не всегда возможно, а также в необходимости синхронного перемещения пьезоизлучателя и пьезоприемника по поверхности детали. Импульсный эхо-метод в отличие от теневого основан на посылке в деталь излучения в виде коротких импульсов, регистрации интенсивности и времени отраженных от дефектов и границ детали сигналов (эхо-сигналов).

Капиллярный метод предназначен для выявления нарушений сплошности поверхности слоев детали (трещин), изготовленной из различных материалов (ферромагнитных и неферромагнитных сталей, жаропрочных, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, изделий из стекла, керамики и металлокерамики). Он служит также для определения производственных дефектов (шлифовочных и термических трещин, волосовин, пор и др.). Этот метод обладает высокой чувствительностью (табл. 2.4) и простотой технологии контроля. Его сущность состоит в следующем. На очищенную поверхность детали наносят специальную жидкость (пенетрант) и в течение некоторого времени выдерживают, с тем чтобы она успела проникнуть в полости дефекта (рис. 3, а). Затем с детали удаляют излишки жидкости и просушивают. Жидкость остается только в полости дефекта (рис. 3, б). Для его выявления на поверхность изделия наносят проявляющий материал (рис. 3, в), который способствует выходу жидкости из полости (трещины) в результате адсорбции проявляющим веществом либо диффузии в него.

Р ис. 3. Приемы контроля деталей капиллярным методом с применением проявителя:

а — трещина, заполненная проникающей жидкостью; б— жидкость с поверхности детали удалена; в —нанесен проявитель, трещина выявлена; 1 —деталь; 2—полость трещины; 3 — проникающая жидкость; 4 — проявитель; 5 — след трещины