X
تبلیغات
آزمون های غیرمخرب

آزمون های غیرمخرب

آزمون های غیرمخرب وبازرسی فنی

آزمون مایعات نافذ


    •   شرکت فنی مهندسی کار آزمون افق مرکز تخصصی آموزش جوش و آزمونهای غیر مخرب
    •  
    • رادیوگرافی صنعتی و تفسیر فیلم                             RT LEVEL (I)&(II)
    • امواج مافوق صوت آلتراسونیک                          UT LEVEL (I)&(II)
    • بازرسی چشمی (ناظر جوش)                                VT LEVEL (I)&(II)
    • تست ذرات مغناطیسی                                         MT LEVEL (I)&(II)
    •  تست مایعات نافذ                                             PT LEVEL (I)&(II)
    • دوره های تخصصی دستورالعمل جوشکاری و تائیدیه آنWPS,PQR,…
    •  
    • دفتر اراک :  خیابان دانشگاه - روبه روی دانشگاه آزاد - ساختمان هاتف - طبقه 2 - پلاک 105/8 
    •  تلفکس : 2274941-2274986       همراه  : 09185794414- 09186408400 دفتر شیراز:چهار راه خلد برین ،ابتدای خیابان مشیر غربی ،سمت راست پلاک 11،طبقه دوم             
    •     تلفن:  2333644-0711       همراه:09384298484                                                                       فهرست
    • بخش 1.(معرفی)....................................................... 4 1بخش 2 .(تمیزکاری اولیه)....................................................................9 بخش3 .(مایع نافذ)..................................................................................17 بخش 4...................................................................................................26 بخش5 ..................................................................................................31 بخش 6..................................................................................................39 استاندارد..............................................................................................               بخش اول معرفی آزمون رنگ های نفوذی یکی از روش های آزمایشات غیر مخرب  است که برای یافتن عیوب سطحی ای بکارمی رود که  به سطح دهانه بازدارند .باین آزمون براساس قانون موئینگی Capillary Action استوار می باشد . در اوایل ابداع این آزمایش به نام آزمایش نفت و پودر سفید مشهور بوده است ،از آنجایی که با ریختن نفت یا گازوئیل بر روی سطوح و پاشیدن پودرسفید ریل های خطوط را ه آهن را تست می کردند.همچنین در 40 سال اخیر به تدریج نشان داده شده است که این روش ، یک روش مطمئن و قابل اطمینان و همچنین دقیق برای مشخص نمودن عیوب سطحی می باشد. در روش رنگ های نفوذی،رنگ بر روی سطح قطعه ریخته شده و با دادن زمان لازم برای نفوذ،رنگ به داخل گسستگی های سطحی هرچند کوچک یا باریک به دلیل قدرت موئینگی Capillary Action نفوذ می کند.  بعد از گذشت زمان لازم برای نفوذ کامل رنگ به داخل گسستگی،سطح قطعه را از وجود رنگ اضافی پاک نموده و مجددا" با کمک از قانون موئینگی Capillary Action به طور معکوس رنگ از داخل گسستگی خارج می کند . 2-رنگ بر روی سطح پاشیده می شودو زمان لازم برای نفوذ رنگ به داخل گسستگی داده می شود. 1- تمیزکاری سطح قطعه   3-رنگ اضافی از روی سطح پاک می شود.        4-آشکارساز برای جذب رنگ داخل گسستگی بر روی سطح پاشیده می شود وزمان کافی برای آشکارسازی داده می شود.          5-تفسیر علائم به وجود آمده انجام می شود وسپس تمیزکاری نهایی انجام می گردد.          آزمایش رنگ نفوذی را می توان با ر روی اکثر فلزات از قبیل آلومینیوم،منیزیم،برنج،مس،آهن ریختگی،آهن زدزنگ تیتانیوم و    اکثر آلیاژها انجام داد. میتوان این آزمایش را بر روی دیگر موارد از قبیل سرامیک،پلاستیک،لاستیک ها،قطعات ساخته شده با فلزات پودری وشیشه نیز انجام داد. آزمایش رنگ نفوذی را نمی توان بر روی قطعاتی که دارای عیوب زیرسطحی می باشند یا قطعاتی  که دارای سطحی متخلخل و ناصاف می باشند انجام داد.             بخش دوم تمیزکاری اولیه تمیزکاری مناسب در آزمایش رنگ های نفوذی بسیار مهم و ضروری به نظر می رسد به این دلیل که اگر قطعه تمیز نشده باشد کثیفی ها وموادزاید مانع از نفوذ مایع نافذ شده و  آزمایش رنگ نفوذی بی اثر خواهد بود.              چه محدوده ای را تمیز کنیم؟باچه روشی تمیز کاری راانجام دهیم ؟دقیق ترین پاسخ  به این سوال رااستانداردداده است: T-642 Surface Preparation (a)  In general ,  satisfactory results may be obtained  when the surface of the part  is in the      as-welded, as-rolled, as-cast, or as-forged condition. Surface preparation by grinding, machining , or other methods may be necessary where surface irregularities could mask indications.     (b) Prior to each liquid penetrant examination, the surface to be examined and all adjacent areas within at least 1 in. (25 mm) shall be dry and free of all dirt, grease, slint, scale, welding flux, weld spatter, paint, oil, and other extraneous matter that could obscure surface openings or otherwise interfere with the examination.   (c) Typical cleaning agents which may be used are detergents, organic solvents, descaling solutions, and paint removers. Degreasing and ultrasonic cleaning methods may also be used.   (d) Cleaning solvents shall meet the requirements of T-641. The cleaning method employed is an important part of the examination process.   NOTE: Conditioning of surfaces prior to examination as required in T-642(a) may affect the results. See SE165, Annex A1.       ازآنچه استاندارد اعلام کرده است  می توان دریافت  هر عاملی را که می تواند باعث جلوگیری از نفوذ رنگ نفوذی به داخل گسستگی شود باید برطرف گردد.لیست مواد آلوده کننده که می بایست تمیز گردند عبارتند از :آشغال ،گریس،زنگ زدگی، اسید و حتی آب و....           تمیزکاری با هرروشی مجاز است .این روش­ها رامیتوان دریک تقسیم بندی کلی به دوگروه تقسیم نمود: 1.روش های مکانیکی :سنگ  زدن،ماشین کاری،تمیزکاری دستی،سندبلاست­ ، تمیز نمودن به وسیله امواج مافوق صوت­و.... 2..روش­های شیمیایی: تمیز نمودن به وسیله حلال(اعم ازحلال های اسیدی یابازی)، تمیز نمودن به وسیله بخار و..... نکته مهم این است که باوجودی که استاندارد دست مارادرانتخاب روش های مختلف تمییزکاری باز گذاشته است ولی بااین حال مابایددرانتخاب روش تمییزکاری  مواردذیل را لحاظ کنیم: الف: نوع آلودگی سطح    ب: ناهمواری های سطح  ج: دسترسی به ابزارهای تمیزکاری     د :موارداقتصادی     ن: سرعت                                                                                        دراغلب موارد باید از روش های زیر جهت تمیزکاری سطوح اجتناب گردد از قبیل سندبلاست ،شات بلاست،برسسیمی،سوهان، پارچه های پرزدار و غیره زیرااین روش ها باعث بسته شدن دهانه عیوب می گردند.روشی که توصیه می گردد پاشش مستقیم اسپری cleaner است وسپس به کمک یک پارچه نرم بدون پرز ،به آرامی ازیک سمت شروع به تمیزنمودن سطح قطعه می کنیم. محدوده ای راکه بایدتمیزکنیم شامل منطقه ای که بایدتست گرددواطراف آن ازهرسمت به اندازه یک اینچ یا25میلیمترااست. بدیهی است که پس ازتمیزکاری سطح قطعه بایدخشک گردد. مواد تمیز کننده مورد استفاده باید قابلیت تبخیر شدن سریعی را داشته باشند تا به راحتی و سرعت از داخل گسستگی ها تبخیر شده تا اینکه باعث رقیق شدن رنگ نفوذی نشوند.           بخش سوم مایع  نافذ رنگ های نفوذی مورد استفاده در آزمایشات غیر مخرب با توجه به نوع رنگدانه های این رنگ نفوذی به دسته های زیر تقسیم بندی شده اند: 1-    رنگ های نفوذی قابل رویت که دارای رنگدانه می باشد (معمولا"قرمز)  2-    رنگ های نفوذی فلورسنت که دارای رنگ فلورسنت می باشد. 3-   رنگ های نفوذی با حساسیت دوگانه که هم دارای رنگدانه و هم رنگ فلورسنت می باشد. رنگهای نفوذی را نیز می توان با توجه به روش های مختلف پاک نمودن رنگ اضافی سطوح دسته بندی و طبقه بندی نمود: 1-   رنگ های نفوذی قابل شستشو با آب Water Washable که یا خود دارای ماده امولسیون می باشند یا با آب به راحتی شسته می شوند. 2-   رنگ های نفوذی امولسیون شونده Post Emulsified که احتیاج به یک ماده امولسیون خارجی داشته تا آن رنگ را قابل شستشو با آب سازد. رنگ های نفوذی قابل شستشو با حلال Solvent Removable که می بایست رنگ را به کمک یک حلال از روی سطح پاک نمود. استعمال رنگ نفوذی تقریبا هر مایعی را می توان به عنوان یک ماده نفوذی در نظر گرفت،اما مواد نفوذی عصر حاضر باید دارای شرایط زیر می باشند : 1.     قابلیت نگه داشتن رنگ به صورت مخلوط در خود 2.     قابلیت پخش شدن یکنواخت بر روی سطح قطعه 3.     قابلیت حمل رنگ به داخل گسستگی های باز بر روی سطح 4.     قابلیت بازگرداندن رنگ از داخل گسستگی به روی سطح 5.     قابلیت پاک شدن آسان ،در مواقع لزوم یا دلخواه         رنگ نفوذی قابل رویت یا فلورسنت را می توان به روش های زیر مورد استفاده قرار داد : 1.     اسپریSpray- معمولا با استفاده از پمپ با فشار پایین قوطی اسپری تحت فشار انجام می گیرد. 2.     برسBrush- معمولا با استفاده از برس، فرچه یا پارچه کتانی انجام می گیرد. 3.     فروبردنImmersion- در این روش کل قطعه در داخل تانک رنگ نفوذی فرو برده می شود. 4.     ریختنPouring- در این روش رنگ نفوذی بر روی قطعه ریخته می شود. زمان نفوذ به مدت زمانی بستگی دارد که رنگ نفوذی بر روی سطح قطعه مرطوب باقی می ماند.بعضی اوقات لازم می شود که در زمان نفوذ Dwell time رنگ نفوذی اضافی به روی سطح زده شود.سازندگان رنگ های نفوذی ،زمان مناسب جهت نفوذ رنگ های مختلف ساخته شده  را اعلام می کنند. هنگامی که تمیزکاری اولیه به پایان رسید وسطح قطعه خشک شد باید مایع نافذ اعمال گردد. T-671 Penetrant Application   The penetrant may be applied by any suitable means, such as dipping, brushing, or spraying. If the penetrant is applied by spraying using compressed-air-type apparatus ,filters shall be placed on the upstream side near the air inlet to preclude contamination of the penetrant by oil,water, dirt, or sediment that may have collected in the lines.   استاندارد پیشنهاد می کنداعمال مایع نافذ بایک روش مناسب مانند غوطه وری،اسپری یاریختن انجام گیرد.پس ازاعمال ماده نافذ بایدزمان کافی دادتاماده نافذ درگسستگی های احتمالی نفوذ نماید.                                                                                                                T-672 Penetration (Dwell) Time    Penetration (dwell) time is critical. The minimum penetration time shall be as required in Table T-672 or as qualified by demonstration for specific applications.     برای اطلاع ازحداقل زمان لازم بعنوان dwell time به جدول T-672مراجعه می نماییم.                  گرم کردن قطعه تا درجه حرارت 70 درجه فارنهایت یا بیشتر باعث تحرک بیشتر رنگ نفوذی و کوتاه شدن زمان نفوذ می گردد.در ضمن می بایست مراقب بود تا قطعه بیش از اندازه گرم نگردد،زیرا این امر باعث تبخیر رنگ نفوذی از داخل گسستگی ها می گردد. مرحله بعدی پاک کردن مایع نافذ ازروی سطح قطعه است.   T-673 Excess Penetrant Removal   After the specified penetration (dwell) time has elapsed,any penetrant remaining on the surface shall be removed,taking care to minimize removal of penetrant from discontinuities همچنانکه پیش ازاین اشاره گردید رنگهای نفوذی را می توان با توجه به روش های مختلف پاک نمودن رنگ اضافی سطوح دسته بندی و طبقه بندی نمود: 1-   رنگ های نفوذی قابل شستشو با آب Water Washable 2-   رنگ های نفوذی امولسیون شونده Post Emulsified 3-   رنگ های نفوذی قابل شستشو با حلال Solvent Removable        اکنون به بررسی دقیق هرکدام ازاین رنگ هامی پردازیم. الف:رنگ های نفوذی قابل شستشو با آب : دارای ماده امولسیون در داخل خود بوده که باعث می گردد که این رنگ به آسانی با ریزش آب شسته شود.این رنگ نفوذی هم به صورت رنگ قابل رویت  وهم فلئورسنت موجود می باشد. رنگهای نفوذی قابل شستشو با آب معمولا برای قطعاتی با سطوح زبر و خشن یا قطعاتی که داارای رزوه (دندانه) یا شیار هستند،بسیار مناسب بوده و ترجیح داده می شود.  این رنگ های نفوذی با داشتن ماده امولسیون در داخل خود بسیار آسان از داخل سوراخهای مسدود یا محل هایی که دسترسی به آن نقاط سخت می باشد مناسب می باشند، اما این نوع رنگ دارای حساسیت پایین در مشخص نمودن عیوب با عمق کم یا عریض می باشد.   T-673.1 Water-Washable Penetrants.   Excess waterwashable penetrant shall be removed with a water spray .The water pressure shall not exceed 50 psi (350 kPa), and the water temperature shall not exceed 110°F (43°C).   دراین روش ماده نافذ بدون نیاز به هیچ  نوع ماده کمکی فقط وفقط بوسیله  پاشش آب ،شسته می گردد. فشارودمای آب نباید ازمقادیر مجازدراستاندارد فراتر رود.   ب: رنگ های نفوذی قابل شستشو بعد از امولسیون : دارای نفوذ بالایی می باشد.این نوع رنگ نفوذی یک رنگ نفوذی روغنی از نوع قابل رویت یا فلئورسنت می باشد که با اضافه کردن ماده امولسیون قبل از شستن و پاک نمودن آن از روی قطعه می توان این رنگ روغنی را قابل شستشو با آب نمود .  رنگ های نفوذی امولسیون شونده برای شسته شدن نیاز به یک ماده امولسیون خارجی دارند. مواد امولسیون  وقتی  بر روی رنگ نفوذی که روی قطعه زده شده اضافه می گردد،ماده امولسیون با رنگ نفوذی مخلوط شده و رنگ را قابل شستشو با آب می نماید. این رنگ هابه دودسته چربی دوست وآب دوست تقسیم می گردند. Lipoohilic الف)رنگ های نفوذی چربی دوست پس ازپایان زمان نفوذ وبدون نیاز به انجام هیچ عملیاتی، ماده امولسیون بوسیله یکی از روش های اعلام شده دراستاندارد به سطح قطعه اعمال می گردد وزمان کافی برای امولسیون مطابق دستورالعمل سازنده لحاظ می گرددوسپس ترکیب  باآب شسته  می شود. اگر زمان امولسیون بسیار کوتاه باشد، تمام رنگ روی سطح با ماده امولسیون ترکیب نگردیده و از روی سطح پاک نخواهد شد و این می تواند باعث پوشاندن عیوب موجود در قطعه گردد. اگر زمان امولسیون بسیار طولانی باشد ، رنگ نفوذ کرده به داخل گسستگی نیز با این ماده ترکیب گردیده و در زمان شستشو رنگ روی سطح به راحتی پاک گردیده و تشکیل علائم صورت نخواهد گرفت. با استفاده از این نوع رنگ ، عمل شستشوی سطح قطعه با آب کمتر مشکل ساز خواهد شد.   T-673.2 Post-Emulsification Penetrants                   (a) Lipophilic Emulsification. After the required penetrant dwell time, the excess surface penetrant shall be emulsified by immersing or flooding the part with the emulsifier. Emulsification time is dependent on the type of emulsifier and surface condition. The actual emulsification time shall be determined experimentally. After emulsification, the mixture shall be removed by immersing in or rinsing with water. The temperature and pressure of the water shall be as recommended by the manufacturer.      Hydrophilic ب)رنگ های نفوذی آب دوست     پس ازپایان زمان نفوذ وقبل از اعمال امولسیون نیاز است  به پیش  شستشوی سطح قطعه بوسیله آب اقدام کنیم.سپس، ماده امولسیون بوسیله یکی از روش های اعلام شده دراستاندارد به سطح قطعه اعمال می گردد وزمان کافی برای امولسیون مطابق دستورالعمل سازنده لحاظ می گرددوسپس ترکیب  باآب شسته می شود.   (b) Hydrophilic Emulsification. After the required penetrant dwell time and prior to emulsification, the parts shall be pre-rinsed with water spray using the same process as for water-washable penetrants. Pre-rinsing time shall not exceed 1 min. After pre-rinsing, the excess surface penetrant shall be emulsified by immersing in or spraying with hydrophilic emulsifier. Bath concentration shall be as recommended by the manufacturer. After emulsification, the mixture shall be removed by immersing in or rinsing with water. The temperature and pressure of the water shall be as recommended by the manufacturer.   NOTE: Additional information may be obtained from SE-165. ج: رنگ های نفوذی قابل شستشو با حلال : یک رنگ نفوذی روغنی بوده که در خود ماده امولسیون را دارا نمی باشد و برای پاک نمودن این نوع رنگ نفوذی احتیاج به حلال مخصوص آن رنگ می باشد.   T-673.3 Solvent Removable Penetrants. Excess solvent removable penetrants shall be removed by wiping with a cloth or absorbent paper, repeating the operation until most traces of penetrant have been removed. The remaining traces shall be removed by lightly wiping the surface with cloth or absorbent paper moistened with solvent.To minimize removal of penetrant from discontinuities, care shall be taken to avoid the use of excess solvent.   پس ازپایان نفوذ،ماده نافذ اضافی ابتدا بوسیله کشیدن یک پارچه جاذب وسپس  بوسیله کشیدن پارچه جاذب که به حلال آغشته شده است انجام می گیرد. بایددقت نمود که حداقل ماده نافذ که به داخل قطعه نفوذ کرده پاک شود. حلال را هیچ گاه به طور مستقیم بر روی سطح قطعه آغشته به حلال نباید ریخت زیرا این امر ممکن است باعث شسته شدن یا آلوده شدن رنگ نفوذی داخل گسستگی ها گردد..پاک کننده ها(حلال ها)  طوری طراحی و تهیه شده اند که برای رنگ های نفوذی مشخصی می توان از آنها استفاده نمود.این مواد به صورت باز(کلی)یا در قوطی های تحت فشار در بازار موجود می باشد. این نوع از رنگ های نفوذی دارای مزیتی همچون قابل حمل بودن این مواد بوده و می توان آن را در محیط های بیرون از کارگاه ها بدون نیاز به استفاده از تجهیزات سنگین و مختلف مورد استفاده قرار داد.  این نوع رنگها بسیار مناسب برای بازرسی قطعات در مرحله نگهداری Maintenance و برای بازرسی بخشی از قطعات بزرگ می باشد.   1.     رنگ نفوذی قابل شستشو با آبWater Washable مزایا  Advantage معایب Disadvantage به آسانی با آب شسته می شود مناسب برای قطعات کوچک با تعداد زیاد مناسب برای سطوح زبر و ناصاف مناسب برای شیارها و دنده های پیچ(رزوه ها) مناسب برای عموم عیوب روشی سریع و یک مرحله ای در مقایسه با دیگر روش ها ارزان می باشد. نا مناسب برای یافتن خراشها و عیوب مشابه با عمق کم نامناسب برای سطوح آنودیزه شده Anodized Surface اسیدها و کرومات ها Chromates بر روی حساسیت این رنگ تاثیر می گذارد . به راحتی شسته می شود رنگ نفوذی در معرض آلودگی به آب می باشد.   2.     رنگ نفوذی قابل شستشو با حلال Solvent Removable مزایا  Advantage معایبDisadvantage قابل حمل می باشدPortability احتیاج به آب ندارد مناسب برای سطوح آنودیزه شده مناسب برای آزمایش منطقه ای Spot Checking این مواد قابل اشتعال می باشد. پاک کردن رنگ اضافی زمان بر می باشد. قابل استفاده در محل های در بسته نمی باشد. استفاده از آن سخت برای سطوح زبر مثل منیزیم  ریختگی می باشد.             1.     رنگ نفوذی بااضافه نمودن امولسیونPost Emolsification مزایا  Advantage معایبDisadvantage دارای حساسیت بسیار بالا برای عیوب بسیار باریک می باشد. مناسب برای عیوب کم عمق و عریض می باشد. به راحتی بعد از عملکرد امولسیون با آب شسته می شود. زمان نفوذ کوتاه می باشد. به راحتی نمی توان بیش از حد سطح را شستشو داد. انجام آزمایش در دو مرحله انجام می شود. برای استفاده از امولسیون احتیاج به تجهیزات می باشد. شستن این رنگ از داخل سوراخ های مسدود،شیارها،دنده ها(رزوه ها) و سطوح زبر مشکل می باشد.                                         نمودار زیر  مراحل مختلف انجام آزمایش رنگ های نفوذی را با رنگ قابل رویت و فلورسنت نشان می دهید:      قابل شستشو با حلال                       قابل شستشو با امولسیون                       قابل شستشو با آب تمیز کاری اولیه   زدن رنگ نفوذی   تمیز کاری اولیه   تمیز کاری اولیه   زدن رنگ نفوذی   زدن رنگ نفوذی   زدن امولسیون   شستن با آب                                         شست و شو با حلال   خشک نمودن   زدن آشکارساز خشک   آشکارساز با پایه آبی   خشک نمودن   زدن آشکارساز مرطوب با پایه غیر آبی زدن آشکارساز خشک   تمیزکاری نهایی   بازدید و تفسیر                      رنگ های نفوذی با حساسیت دوگانه طبق مراحل زیر اجرا می گردد: تمیز کاری اولیه   زدن رنگ نفوذی   خشک نمودن   استفاده از آشکارساز خشک   بازرسی و تفسیر   تمیزکاری نهایی   پاک کردن با حلال   شست و شو با آب   استفاده از آشکارساز مرطوب با پایه غیر آبی                      انتخاب بهترین نوع اجرای آزمایش که در صفحات قبل توضیح داده شد بستگی دارد به : 1-   حساسیت مورد نیاز 2-   تعداد قطعاتی که باید آزمایش گردد 3-   شرایط سطح قطعه مورد آزمایش 4-   شکل هندسی قطعه مورد آزمایش 5-    دسترسی به آب،الکتریسیته،هوای تحت فشار،محل مناسب برای آزمایش و.....                         بخش چهارم آشکارسازها                                                                                                                                                                           تجهیزات آزمایش رنگهای نفوذی (متحرک) رنگهای نفوذی قابل رویت و فلئورسنت در کیت هاییKits  تهیه شده که می توان از آنها در مناطق اطراف و سایت ها و یا زمانی که قسمت کوچکی از یک قطعه بزرگ باید آزمایش گردد مورد استفاده قرار گیرد. کیت رنگ نفوذی قابل رویت معمولا شامل 1.قوطی های اسپری تحت فشار حاوی مایع حلال 2.قوطی های اسپری تحت فشار حاوی رنگ نفوذی قابل رویت 3.قوطی های اسپری تحت فشار حاوی آشکارساز مرطوب با پایه غیر آبی 4.برس و پارچه جهت تمیزکاری   کیت رنگ نفوذی فلئورسنت معمولا شامل:  1.ترانسفورمر و نور سیاه (ماوراء بنفش)قابل حمل 2.قوطی های اسپری تحت فشار حاوی مایع حلال 3.قوطی های اسپری تحت فشار حاوی رنگ نفوذی فلورسنت 4.قوطی های اسپری تحت فشار حاوی آشکارساز مرطوب با پایه غیر آبی 5.برس و پارچه جهت تمیزکاری تجهیزات نور سیاه Black Light در زمان استفاده از رنگ نفوذی قابل رویت مورد نیاز می باشد.زیرا این لامپ قادر به تولید نوری با طول موج مناسب بوده و باعث درخشش رنگ فلئورسنت می گردد. ازیک فیلتر به رنگ قرمز- بنفش پر رنگ استفاده می گردد تا تنها آن دسته از طول موج هایی از نور سیاه را عبور دهد که باعث تحریک و درخشش مواد فلئورسنت رنگ نفوذی شود.حداقل 5 دقیقه زمان لازم است تا لامپ سیاه پس از روشن شدن گرم شده و قادر به انتشار نور سیاه با طول موج مناسب برسد. نور سیاه،نوری با طول موج مخصوص را تولید می کند که بین نور قابل رویت و ماوراء بنفش می باشد. این فیلتر نباید دارای ترک بوده یا شکسته شده باشد. این نور هیچ خطری را برای چشم انسان ندارد. لازم به ذکر است که توصیه می شود که قبل از هر بار استفاده، فیلتر لامپ سیاه چک شود تا از صحت و عدم وجود ترک در آن اطمینان حاصل شود.           رنگ قابل رویت رنگ با خاصیت دوگانه رنگ فلئورسنت              رنگ نفوذی   استفاده از حلال به وسیله آب استفاده از حلال به وسیله آب به وسیله آب استفاده از امولسیون پاک کننده       مرطوب با پایه غیر آبی محلول در آب معلق در آب آشکارساز                                       مواد در آزمایش رنگ های نفوذی 1 6.آشکارسازهای خشک : موادی هستند به صورت پودر بسیار سبک سفید رنگ ،با قابلیت جذب بالا که می توان آن را هم همراه با رنگ نفوذی قابل رویت و هم با رنگ نفوذی فلورسنت استفاده نمود.وظیفه این ماده جذب رنگ نفوذی از داخل گسستگی و تشکیل تصویر علائم بر روی سطح قطعه می باشد. 7.آشکارسازهای مرطوب با پایه آبی: عملکردی مشابه با آشکارسازهای خشک داشته به استثنای این که این ماده مخلوطی از پودر آشکارساز با آب می باشد. 8.آشکارسازهای مرطوب با پایه غیر آبی : تفاوت این آشکارساز با آشکارساز مرطوب با پایه آبی در این است که پودر آشکارساز به جای مخلوط بودن در آب ، مخلوط در مایعی با سرعت تبخیر بسیار بالا می باشد. 9.پایین بودن مقدار سولفور و کلرین : مواد نفوذی باید طوری طراحی و تولید شوند که به ساختار بعضی از آلیاژهای نیکل و تیتانیوم به دلیل وجود سولفور و کلرین صدمه وارد نکنند. اقدام احتیاطی جهت امنیت Safety Precautions عموما" موادی  که در ساختار رنگ های نفوذی استفاده گردیده می تواند قابل اشتغال و همچنین میتوانند باعث آسیب و ایجاد حساسیت های پوستی گردد. به علاوه اشعه ماوراء بنفش تولید شده توسط لامپ سیاه می تواند باعث صدمه به چشم گردد،که اگر از فیلتر مناسب استفاده شود از انتشار اشعه های خطرناک نور سیاه جلوگیری می گردد. آتش : بسیاری از مواد رنگ های نفوذی قابل اشتعال می باشد .ایمنی در کار الزام می نماید که نقطه احتراق این مواد بیشتر از120 درجه فارنهایت (48 درجه سانتیگراد)باشد. حساسیت پوستی: ایجاد حساسیت در پوست را می توان با جلوگیری از تماس بی مورد بدن با این مواد و استفاده از دستکش ، روپوش و کرم های محافظ دست به راحتی کنترل نمود. آلودگی هوا : پودر آشکارساز غیر سمی می باشد ،اما از استنشاق بیش از حد این این مواد باید خودداری گردد.سیستم تهویه مطبوع در زمان استفاده از آشکارساز پودر خشک و بخارهای به وجود آمده در محل هائی که بسته و دارای جریان هوا نمی باشد الزامی و حیاتی است.   16            تکنیک نشتیLeak – Through Technique از رنگ نفوذی در این  تکنیک در جهت مشخص نمودن نشتی و سوراخهای راه به در مخازن ،لوله ها ،استوانه ها و قطعات ریختگی توخالی استفاده می گردد. 25شکل زیر این تکنیک را نشان می دهد.                                                                                                 ثبت و به تصویر کشیدن علائمFixing and Recording Indications 1.      عکس گرفتنPhotographs- معمولا از فیلم سیاه و سفید یا رنگی یا حتی استفاده از دوربین های دیجیتال برای ثبت علائم تشکیل شده استفاده می گردد. 2.      موم و ورقه های پلاستیکی مخصوص – با استفاده از این مواد می توان رنگ تراوش کرده را جذب و یا سفت شدن علائم به وجود آمده را حفظ نمایند. a.      لاک های مخصوصی وجود دارد که می توان آن را با استفاده از اسپری و با پاشیدن آن به روی علائم تشکیل شده و سفت شدن این لاک ،یک تصویر ثابتی از آن علائم را بر روی این لاک سفت شده به وجود آورد. b.      مواد ثابت کننده مخصوصی وجود دارد که با پاشیدن آن به روی علائم تشکیل شده باعث سفت شدن آن شده و با گذراندن چسب شفاف بر روی آن می توان آن علائم را ثبت و حفظ نمود                                                                                    بخش 4 Wet developerدر این بخش درباره عمل امولسیون ، پاک نمودن رنگ اضافی و نحوه استفاده از آشکارساز بحث خواهیم نمود.   Step 1 Surface preparation Step 2 Penetrant application dryer   Step 4 Developer application Step 3 Excess penetrant removal                              Water washable                                                                                   Emulsify application a  dryer Dry developer                                                                              Solvent removed             رنگ نفوذی با اضافه نمودن امولسیونPost Emulsify Penetrant در این نوع رنگ نفوذی مرحله امولسیون با فرو بردن قطعه در داخل ماده امولسیون قبل از شستن سطح قطعه انجام می گیرد .ماده امولسیون باعث تاثیر در رنگ نفوذی شده و آن را قابل شستشو با آب می کند . ماده امولسیون را با روش فرو بردن یا اسپری کردن به روی رنگ نفوذی سطح قطعه زده می شود.اما زدن ماده امولسیون به وسیله برس نباید انجام گیرد.موهای برس و فشار بیش از حد برس ممکن است باعث وارد شدن ماده امولسیون به داخل گسستگی شود.                             اشکال زیر مراحل انجام این آزمایش را مرحله به مرحله نشان می دهد.                                1.رنگ فلئورسنت به داخل گسستگی نفوذ می کند.                          2.ماده امولسیون به روی رنگ زده می شود.      4.رنگ ترکیب شده،توسط اسپری آب شسته می شود. 3.رنگ روی سطح با ماده امولسیون ترکیب می شود.                                                                                                                5.آشکارساز رنگ نفوذ کرده داخل گسستگی را بیرون می کشد. 6.با تابش نور سیاه بر روی سطح باعث تابش رنگ فلورسنت می گردد.     استعمال ماده آشکارساز استعمال ماده آشکارساز بعضی از علائم ممکن است قبل از استعمال ماده آشکارساز قابل رویت باشند،اما باید این مرحله را به درستی و کامل انجام داد تا تمامی علائم احتمالی تشکیل شده قابل رویت گردند. پودر جاذب پاشیده شده بر روی سطح قطعه ای که آزمایش بر روی آن انجام گرفته و رنگ اضافی سطح آن کاملا پاک گردیده است،آشکارسازی را انجام می دهد.رنگ نفوذی از داخل گسستگی به دلیل نیروی بسیار قوی موئینگی Capillary Action پودر آشکارساز بیرون می آید.     همانطوریکه در شکل بالا نشان داده شده ،تصویر تشکیل شده عیب توسط آشکارساز بسیار بزرگتراز اندازه واقعی عیب و گسستگی می باشد.امروزه عموما" از دو نوع آشکارساز مورد استفاده قرار می گیرد: a)نوع مرطوبWet  b)نوع خشکDry 1. آشکارساز مرطوبWet Developer a.      آشکارساز مرطوب با پایه غیر آبی No aqueous در داخل محلول حلال گونه ای معلق بوده و معمولا این مخلوط در داخل قوطی های تحت فشار به بازار ارائه می گردد. b.      نوع دیگر آشکارساز مرطوب مخلوطی از پودر با پایه آبی Aqueous می باشد. این نوع از آشکارسازها را معمولابا رنگ نفوذی قابل شستشو با آب یا رنگ نفوذی قابل شستشو با امولسیون و نحوه استفاده از آن با روش های غوطه وری یا اسپری انجام می گیرد.زمان کوتاهی برای تبخیر آب موجود در مایع آشکارساز داده می شود تا لایه ای نازک از پودر سفید را بر روی سطح تشکیل دهد ، اگر از گرم خانه  Oven استفاده گردد.دمای این گرم خانه ها نمی بایست از 225 درجه فارنهایت تجاوز نماید زیرا درجه حرارت بسیار بالا باعث تبخیر رنگ نفوذی داخل گسستگی می گردد. 2.آشکارساز خشک Dry Developer آشکارساز خشک یک پودر بسیار سبک Fluffy بوده که در داخل هیچ محلولی قرار ندارد ،آشکارساز خشک مستقیما به روی قطعه پاشیده می شود .این عمل را معمولا به کمک فشار کمی از هوا و یا اینکه قطعه مستقیما در ظرف محتوی پودر خشک آشکارساز فرو برده می شود. بسیار مهم می باشد که قبل از زمان پاشیدن پودر خشک آشکار ساز ،سطح قطعه کاملا خشک باشد .پودر خشک بیشتر برای رنگ نفوذی فلورسنت استفاده می شود. مزایای استفاده از آشکارساز مرطوب: بسیار مناسب برای سطوح صاف می باشد ،زیرا پودر خشک بر روی این سطوح به راحتی باقی نمی ماند.زمانی که به دنبال عیوبی با عمق کم و عریض می باشیم ،آشکارساز مرطوب می تواند لایه نازک و یکنواخت تری را بر روی این سطوح تشکیل دهد. مزایای استفاده از آشکارساز خشک: مناسب برای سطوح زبر و خشن و در مناطقی با زوایای تیز ،سوراخ ها و دنده پیچ ها و غیره.آشکارساز مرطوب لایه ضخیمتری از آشکارساز را روی سطح قطعه تشکیل می دهد بخش 5 در این بخش درباره عمل امولسیون ،پاک نمودن رنگ اضافی و نحوه استفاده از آشکارساز بحث خواهیم نمود Discontinuities for evaluation  Step 6 Post cleaning Step 5 inspection Wet developer P.E Water washable dryer   Step 4 Developer application Step 3 Excess penetrant removal Step 2 Penetrant application Step 1 Surface preparation                                                                                                                    Emulsify application a                                                                                                                                                     Dry developer Solvent removed dryer                                                                           Discontinuity free    بازرسیInspection در بازرسی از قطعات نور مناسب اولین عامل مهم و اساسی می باشد که می بایست مورد توجه قرار گیرد. 1.      اگر از رنگ فلئورسنت استفاده شود ،به یک اطاق یا کیوسک یا یک نور ضعیف و کم با یک لامپ نور سیاه که دارای شدت مناسب باشد،احتیاج می باشد. 2.      اگر از رنگ قابل رویت استفاده گردد،احتیاج به نور کافی و طبیعی می باشد. علائم مشخص در آزمایش رنگ نفوذی Typical Indications in Penetrant Inspection تمامی  علائم یافت شده در متد آزمایش رنگ های نفوذی به دلیل وجود عیوب سطحی می باشد، اما این علائم دلیلی بر خرابی یا سالم بودن قطعه نخواهد بود. علائم غیر حقیقیFalse Indication دلایل اصلی تشکیل علائم غیر حقیقی شستن ناکافی سطح قطعه Poor Washing می باشد .اپراتور به خوبی می تواند با استفاده از نور سیاه در زمان آزمایش با رنگ فلورسنت مشخص نماید که چه زمانی شستن سطح قطعه کافی می باشد. برای جلوگیری از تشکیل عیوب غیر حقیقی می بایست مراقب بود تا سطح مورد آزمایش آلوده نگردد. بعضی از منشاهای این آلودگی ها عبارتند از : a.      رنگ نفوذی به جا مانده بر روی دست اپراتور b.      آلودگی آشکارساز c.      آلوده شدن سطح قطعه مورد آزمایش با رنگ تراوش کرده علائم از قطعات قبلی d.      رنگ نفوذی به جا مانده بر روی میز کار بازرس     علائم بدون ارتباط با عیبNo relevant Indications این علائم به دلیل وجود گسستگی های روی سطح قطعه که به خاطر مدل و شکل قطعه می باشد،تشکیل می شوند.این علائم به خاطر قرار گرفتن دو قطعه بر روی هم ،شیار موجود در قطعه،درزهای قطعه و دیگر موارد مشابه به وجود می آید. علائم بدون ارتباط با عیب نیز شامل پوسته های سطحی بر اثر زنگ زدگی و سطوح ناصاف و زبر قطعات ریختگی و نوردکاری شده می باشد. علائم حقیقیTrue Indications علائم حقیقی علائمی می باشد که بر اثر گسستگی روی سطح به وجود آمده و مفسر آنرا جزء علائم غیر واقعی یا علائم بدون ارتباط با عیب تشخیص ندهد. علائم حقیقی باید از نظر منشا به وجود آمدن و اینکه چه تاثیری بر روی مقاومت قطعه خواهد داشت باید مورد بررسی قرار گیرند.علائم حقیقی را می توان به 5 بخش اصلی تقسیم نمود: 1.      خط پیوسته Continuous Line – این نوع از علائم معمولا به دلیل وجود ترک ها Cracks،بسته شدن سرد Cold shuts،روی هم خوابیدگی در پرسکاری Forging Laps،خراشهاScratches ،یا رد قالبDie Marks تشکیل می گردد. 2.      خط ناپیوسته Intermittent Line- این علائم می تواند توسط عیوب قید شده در بالا به وجود آید به این شرط که دارای دهانه ای بسته یا سطح قطعه له شده Peened،ماشینکاری شدهMachined،یا سنگ زده  Groundشده باشد. 3.      مدورRound- معمولا بر اثر وجود تخلخل Porosity باز به روی سطح به وجود می آید. 4.      نقطه های کوچکSmall Dots- علائم بسیار ریز مدور به دلیل ماهیت متخلخل قطعه Porous Nature،ساختار کریستالی بزرگ قطعه Coarse Grain،یا ترک های انقباضی میکروسکپی Micro shrinkage به وجود می آید. 5.      علائم منتشر شده یا ضعیفDiffused or weak-تفسیر این علائم بسیار دشوار می باشد و در اغلب موارد قطعه می بایست تمیز و مجدد آزمایش گردد. در بسیاری از موارد مشخص می گردد که این علائم منتشر شده و ضعیف ،علائم غیر واقعی به وجود آمده به دلیل انجام نادرست آزمایش می باشد تخمین عمق عیوب در تست رنگ نفوذی Depth Determination of Penetrant Discontinuities هرچه عمق عیب بیشتر باشد مقدار رنگ نفوذ کرده به داخل گسستگی بیشتر و به همین دلیل علائم بزرگتر و پر رنگ تر خواهد بود. تمیزکاری نهاییPost Cleaning بعد از اینکه قطعه مورد بازرسی دقیق قرار گرفت ،بسیار مهم می باشد که آن را کاملا تمیز نمود.تمیزکاری نهایی معمولا شامل همان مراحلی است که برای تمیز کاری اولیه انجام می دهیم.     کنترل کیفیت مواد آزمایشات رنگ های نفوذی Quality Control of Penetrant Test Material بلوک های آزمایش آلومینیومی – این یک وسیله بسیار مناسب برای ارزیابی کلی رنگ های نفوذی می باشد.از این وسیله فقط برای مقایسه استفاده می گردد نه برای ارزیابی همه جانبه. این بلوک ها غیر یکنواخت بوده و عمق و عرض ترکها بدون کنترل به وجود آمده است.اندازه این بلوک ها می تواند متغیر باشد اما معمولا اندازه ای برابر با 3 اینچ طول و 2 اینچ عرض از جنس آلومینیوم 2024-T.3 بوده و ضخامت این بلوک در حدود 8/3 اینچ( تقریبا 10 میلیمتر ) می باشد. برای به وجود آوردن ترک روی سطح این قطعات،آن را حرارت داده و سپس با سرد کردن بسیار سریع آن Quenching روی سطح این بلوک ها ترک ایجاد می نمائیم. با حرارت دادن مجدد عملیات Quenching بر روی آن یا به دقت تمیز نمودن ،می توان از این بلوک ها مجددا استفاده نمود.       آزمایش حساسیت Sensitivity Test- از آنجایی که روش آزمایش ارزیابی آسانی از رنگ های نفوذی موجود نمی باشد،برای اندازه گیری حساسیت رنگ های نفوذی آزمایش بسیار ساده مقایسه ای کافی می باشد. مقداری از رنگ نفوذی مورد استفاده در آزمایش را بر روی یک سمت این بلوک آلومینیومی قرار داده و مقداری از رنگ نفوذی تازه و نو نیز در سمت دیگر بلوک قرار داده می شود.با بازرسی چشمی می توان مشخص نمود که رنگ نفوذی مورد استفاده در آزمایش به قدری آلوده گردیده اس ت که احتیاج به تعویض آن باشد یا خیر. آزمایش هلالیMeniscus Test – این روشی عملی برای ارزیابی و مشخص نمودن درصد غلظت رنگ نفوذی در یک لایه نازک از رنگ نفوذی می باشد.در این آزمایش از یک شیشه مسطح Flat Glass و یک شیشه که از یک سو محدب Convex و از طرف دیگر مسطح می باشد، استفاده می گردد.یک نقطه شفاف و غیر فلورسنت در اطراف ناحیه برخورد به وجود می آید.زاویه برخورد نشان دهنده قابلیت  ترکنندگی سطح آن مایع را نشان می دهد. قطر منطقه تماس Diameter of Spot از رنگ نفوذی شفاف مبنایی برای اندازه گیری ضخامت لایه نازک به وجود آمده از رنگ نفوذی بوده و می توان برای مقایسه غلظت رنگ نفوذی استفاده کرد.تابش نور ماورابنفش یا آلودگی ناخواسته رنگ با مواد اسیدی یا آلکانی تاثیر در مقدار غلظت و تغییر قطر ناحیه برخورد Spotخواهد داشت.         آزمایش بلوک سرامیکی مخزنCeramic Block Test – شامل یک صفحه از سرامیک بدون لعاب بوده که روی سطح این سرامیک هزاران سوراخ میکروسکپی و ترک موجود می باشد. این بلوک را با علامت گذاری به دو ناحیه تقسیم کرده و مقدار کمی از رنگ نفوذی را در یک طرف این بلوک و رنگ مرجع را در طرف دیگر این بلوک قرار می دهیم . بعد از گذشت زمان نفوذ مناسب Dwell Time این دو ناحیه را مورد بازرسی چشمی قرار داده و این دو ناحیه با هم مقایسه می گردد. کاهش تعداد یا درخشش علائم سوراخ ها در زمان مقایسه رنگ مرجع و قدیمی می بایست به دقت مورد بررسی قرار گیرد. آزمایش مقدار آب Water Content Test – در استاندارد ASTM در بخش D-95 آزمایشی را تشریح نموده که در آن مقدار 100 میلی متراز رنگ نفوذی را به همراه 100میلی لیتر از ماده Xylene بدون هیچ گونه رطوبت را درون فلاسک شیشه ای ریخته و می جوشانیم.مقدار بخار به وجود آمده را جمع آوری کرده و با اندازه گیری آن مقدار درصد آب موجود را اندازه گیری می کنیم. اگر مقدار درصد آب موجود از مقدار توصیه شده توسط سازنده تجاوز نماید ،رنگ نفوذی را می بایست تعویض نمود. آزمایش چسبندگیViscosity Test – با استفاده از دستگاه ویسکومتر مقدار چسبندگی رنگ نفوذی اندازه گیری می شود تا این مقدار از محدوده مشخص شده توسط سازندگان تجاوز ننماید. استاندارد مرجع ASTM D-445می باشد. آزمایش کم رنگ شدن رنگ فلورسنتFluorescent Penetrant Fade Test- در این آزمایش از بلوک آزمایش آلومینیومی برای انجام آزمایش مقایسه در کنار هم استفاده می شود. رنگ فلورسنت  در هر دو بلوک کنار هم قرار گرفته زده می شود.یک طرف را تحت تابش نور استاندارد ماورابنفش به مدت یک ساعت قرار می دهیم و در این مدت سطح بلوک کناری را پوشیده نگه می داریم .سپس درخشش رنگ فلورسنت هر دو بلوک با هم مقایسه می گرددو اگر درخشش این دو ناحیه به طور مشخص تغییر کرده باشد رنگ نفوذی می بایست تعویض گردد. آزمایش قابلیت شستشوی رنگ نفوذی Water Wash ability Test- این آزمایش برای ارزیابی قدرت امولسیون با مقایسه دو ناحیه با مقدار متفاوتی از رنگ نفوذی و ماده امولسیون انجام می شود. یک بلوک مخصوص از جنس استیل را در زاویه 75 درجه قرار می دهیم و دو نوع مخلوط Blend از رنگ نفوذی را بر روی سطح آن می ریزیم تا به آرامی از سطح بلوک سرازیر شود.بعد از 5 دقیقه زمان بلوک شسته شده و برای مشخص نمودن مقدار رنگ باقی مانده مورد بازرسی قرار می گیرد. آشکارسازها Developer : آشکار ساز خشک را می توان به آسانی می توان با بازرسی چشمی مورد آزمایش قرار دادتا مطمئن شویم که پودر بسیار نرم و پودری ،تبدیل به پودری مرطوب به هم چسبیده به صورت گوله Lumpy نگردیده است . 38آشکارساز مرطوب را معمولا" به وسیله رطوبت سنج Hydrometerاندازه گیری نموده تا مطمئن شویم مقدار غلظت پودر در داخل محلول برابر دستورالعمل سازنده می باشد. -         تمیزکاری نهایی اگر پس از پایان آزمایش رنگ نفوذی به طور کامل از روی قطعه پاک نگردد، این رنگ ممکن است تاثیر منفی بر روی  قطعه داشته باشد .(کلرین و سولفور می توانند بر روی بعضی از آلیاژها خوردگی به وجود آورند.)       بخش 6 در این بخش درباره انواع عیوبی که در آزمایش رنگ های نفوذی با آن برخورد می کنیم ،بحث خواهیم نمود. عیوب و گسستگی ها را می توان به سه دسته تقسیم نمود: عیوب ذاتی Inherent،عیوب زمان ساختProcessing،عیوب زمان سرویسService 1.      عیوب ذاتی  Inherent- این عیوب به دلیل وجود عیوب در داخل فلز مذاب می باشد.   عیوب ذاتی مواد خام Inherent Wrought Discontinuities این عیوب بستگی به نوع ذوب فلز و نحوه سرد شدن قالب اولیه Ingot قبل از عملیات نورد کاری آن برای درست کردن شمش و پروفیل می باشد.   عیوب ذاتی قطعات ریختگری Inherent Cast Discontinuities این عیوب وابسته به نوع ذوب ،عمل ریخته گری و نحوه انجماد قالب های ریخته گری می باشد که به دلیل ناکافی بودن فلز مذاب نامناسب بودن راهکار ها ،ریختن فلز مذاب با درجه حرارت بالا و محبوس شدن هوا داخل قالب به وجود می آید. 2.      عیوب زمان ساختProcessing – این عیوب به دلایل مختلف در رابطه با عملیات ساخت از قبیل ماشینکاریMachining،شکل دادن به قطعاتForming،کششExtruding،نورد کاریRolling، جوشکاریWelding،تنش زداییHeat Treating و ورق  کاری Plating به وجود می آید. 3.      عیوب زمان کارService- این عیوب وابسته به انواع مختلف شرایط کاری از قبیل خوردگی بر اثر تنش،خستگی و غیره می باشد. توجه داشته باشیم زمانی که از آزمایش رنگ نفوذی استفاده می کنیم فقط می توانیم عیولی را که به سطح راه دارند را مشخص نماییم. همچنین در زمان ساخت قطعات ،بسیاری از عیوب هستند که در زیر سطح قرار دارند و بر اثر ماشینکاری ،سنگ زدن و کارهای مشابه دهانه ای باز به روی سطح پیدا می کنند. توجه داشته باشیم که هر گسستگی را نمی توان یک عیب دانست . هر علائمی که توسط کارشناس NDT مشخص می گردد  یک گسستگی نامیده می شود تا زمانی که با ارزیابی و تفسیر آن را یک عیب برای آن قطعه بنامیم. در زیر فهرستی از انواع عیوب Typical discontinuities را که با انجام آزمایشات غیر مخرب می بایست مشخص شوند را مشاهده می نمایید: گسستگی هایی که در داخل قالب ریخته شده Ingotدر زمان عملیات تولید آهن محصور شده اند می توانند باعث تولید گسستگی های متعددی در قطعات در حال ساخت گردد. گسستگی های داخل قالب ریخته شدهIngot به سه دسته تقسیم می گردد :       1.      تخلخلPorosity -   به دلیل محصور شدن هوا در داخل فلز مذاب به وجود می آید. 2.      ناخالصی های غیر فلزیNonmetallic Inclusion - به دلیل وجود ناخالصی هایی که اتفاقا" درون فلز مذاب مخلوط گردیده است. 3.      حفره های لوله ایPiping – به دلیل انقباض در مرکز قالب در زمان انجماد به وجود می آید.   از آنجایی که اکثر عیوب ذکر شده در قسمت Hot Top می باشد معمولا این بخش را بریده و دور می اندازند. زمانیکه قالب ریخته شده را برای تولید قطعات دیگر مثل شمش یا پروفیل مورد استفاده قرار می دهیم گسستگی های موجود در قالب اولیه ممکن است از نظر شکل و اندازه تغییر کنند. زمانیکه شمش Billet  پهن شود ، ناخالصی های غیر فلزی باعث به وجود آمدن عیب تورقLamination    می گردد. حفره های هوایی و تخلخل نیز می تواند همان طوری که در شکل زیر نشان داده شده است ، باعث به وجود آمدن این عیب گردند.                               زمانیکه شمش Billet نورد کاری شده تا به فرم های دیگر تبدیل شود،نا خالصی های غیر فلزی فشرده شده و به گسستگی با طول بلند تر و نازک تر تبدیل شده که آن را Stringer نامیده می شود.     زمانی که شمش چهارگوش را به یک میلگرد توپر تبدیل می کنیم ناهمواری سطح باعث به وجود آمدن عیب درزSeam  می گردد.درز Seam  به دلیل تا خوردن فلز در نتیجه نوردکاری  نادرست یا به وسیله یک ترک در شمش چهارگوش مطابق شکل زیر به وجود می آید.                                                          عیب درز Seam نیز می تواند به دلیل تبدیل آن به یک شمش چهارگوش کوچکتر نیز به وجود آید،همانند شکل زیر :           عیوب پرس کاری  زمانی به وجود می آید که فلز بسیار داغ شده و برای شکل گرفتن به فرم مشخصی چکشکاری یا پرس کاری می شود.یک قطعه پرسکاری شده دارای دانه بندی محکم و به هم فشرده ای می باشد،زیرا کریستالهای آن قطعه جا به جا گردیده تا این که قطعه شکل قالب را به خود بگیرد.روی هم خوابیدگی در پرسکاری Forging Lap به دلیل خوابیدگی فلز بر روی سطح قطعه پرسکاری شده به وجود می آید .معمولا" این عیب زمانی به وجود می آید که مقداری از فلز، بین دو قسمت قالب پرس قرار می گیرد.(پلیسه)     ترکیدگی پرسکاری Forging Burst  زمانی به وجود می آید که این پرسکاری در درجه حرارت نامناسب انجام شود .ترکیدگی می تواند داخلی یا باز بر روی سطح باشد همانند شکل زیر:       گسستگی های ریخته گری Casting Discontinues زمانی به وجود می آید که فلز مذاب به داخل قالب ریخته شده و صبر نمود تا جامد گردد. بسته شدن سرد Cold shuts نیزوقتی فلز مذاب بر روی فلز منجمد شده ریخته شود ،مثل شکل زیر :       ترک گرم(ترک های انقباضی)(Shrinkage Cracks)  Hot Tearsزمانی به وقوع می پیوندند که انقباض غیر یکنواخت بین دو ناحیه نازک و ضخیم قطعه مطابق شکل زیر به وجود می آید:             حفره های انقباضی Shrinkage Cavities معمولا به دلیل فقدان فلز مذاب کافی برای پر کردن فضای خالی به وجود آمده به خاطر انقباض به وجود می آید.بسیار شبیه به حفره های لوله ای در قالب ها Ingots:         انقباض های میکروسکپی Micro Shrinkage یک سری سوراخ های بسیار ریز زیر سطحی می باشد که در محل ورودی دهانه قطعه ریختگی به وجود می آید.این انقباض های میکروسکپی نیز زمانی به وقوع می پیوندند که فلز مذاب می بایست از یک بخش نازک به یک بخش ضخیم جاری شود. حفره های دمیده شده  Blow Holes سوراخ های کوچکی در سطح قطعه ریختگی می باشد که بر اثر گاز یا بخار آب بدنه قالب به وجود می آید. آب موجود در ماسه به صورت بخار آزاد می گردد. تخلخل Porosity توسط گاز های محصور شده در فلز مذاب به وجود می آید .تخلخل معمولا زیر سطحی بوده اما ممکن است که در سطح قطعه نیز به وجود آید که این بستگی به شکل قالب دارد . ترک های سنگ کاری Grinding Cracks  گسستگی های زمان ساخت می باشد که به دلیل تنش  Stress بر اثر به وجود آمدن حرارت بیش از حد بین سنگ و فلز به وجود می آیند.ترک های سنگ کاری معمولا عمود بر جهت چرخش سنگ به وجود می آیند.     ترک های عملیات حرارتی Heat Treat Cracks معمولا بر اثر تنش به علت گرم و سرد شدن به وجود می آید .سرد شدن غیر یکنواخت بین ناحیه نازک و ضخیم می تواند باعث به وجود آمدن این نوع از ترک ها شود. ترک های عملیات حرارتی دارای جهت مشخصی نمی باشد و معمولا از گوشه های تیز منشا می گیردکه به این نواحی نقاط تمرکز تنش می گوییم .     ترک های خستگی Fatigue Cracks یکی از گسستگی های زمان ساخت می باشد که دهانه باز بر روی سطح داشته و از نقاط تمرکز تنش منشا می گیرد .ترک های خستگی فقط زمانی به وجود می آید که قطعه در حال سرویس و کار باشد،اما ممکن است بر اثر وجود تخلخل ،ناخالصی ها یا دیگر گسستگی ها در قطعات فلزی با تنش بالا به وجود آیند.       گسستگی های جوشکاری Welding Discontinuities در زیر انواع گسستگی های ساخت نشان داده شده است.            
+ نوشته شده در  سه شنبه دوازدهم دی 1391ساعت 0:18  توسط جهانگیرعسگری  | 

آزمون مافوق صوت

تست UT  ( آزمون فراصوتی )

 

 آزمون فراصوتی یکی از آزمایش های نسبتا پیشرفته در رده آزمایش های غیر مخرب می باشد . این روش سریع بوده و قادر به تشخیص معایب داخلی بدون نیاز به تخریب قطعه جوش شده می باشد . چون این روش از نزدیک کنترل می شود ، قابلیت ارائه اطلاعات دقیق و مورد نیاز قطعهء جوش شده ، بدون نیاز به یک سری عملیات پر کار را دارا می باشد . این روش هم معایب سطحی و هم نواقص داخلی فلز جوش و فلز پایه را مشخص ، مکان یابی و اندازه گیری می کند .

 آزمایش فراصوتی توسط موج منتشر شده از یک مبدل (مثلا بلور کوارتز ) که مشابه یک موج صوتی معمولي ولی با فرکانس بالاتری است ، انجام می شود . موج های فراصوتی از داخل قطعه مورد آزمایش عبور داده می شوند و با هر گونه تغییر در تراکم داخلی قطعه ، منعکس می شوند . این موج ها توسط یک مبدل ( بلور کوارتز که تحت جریان متناوب قرار داد ) که به یک واحد جست و جوگر متصل شده ، تولید می شوند . امواج منعکس شده ( پژواک ها ) به صورت بر جستگی هایی نسبت به خط مبنا ، بر روی صفحه نمایش دستگاه ، ظاهر می شوند .

تاریخچه:

پس ازغرق شدن کشتی معروف تایتانیک درسال1912دانشمندان به دنبال روشی بودندکوه های یخی راشناسایی نماید.جنگ زیردریایی هادرجنگ جهانی اول نیاز به چنین روشی راملموس تر کرد ودرفاصله بین دوجنگ جهانی منجربه اختراع سونارشد.کشف پدیده پیزوالکتریک،توسعه اصول انعکاس امواج مورداستفاده درسونارهای دریایی واختراع لامپ اشعه کاتدورادار سرانجام منجربه اختراع اولیندستگاه اولتراسونیک درسال 1942توسط دانشمند فیزیکدان فرانسوی Sprouleشد.

تعریف موج صوتی:

موجهای صوتی نوعي انرژي مكانيكي هستند كه براي انتقال و انتشارشان نياز به محيط مادی  است بدين معنا كه بر خلاف امواج الكترومغناطيس در خلاء منتشر نمي شوند. هنگام انتقال موج صوتي آنچه روي مي دهد انتقال انرژي از طريق برخورد ميان مولكولهای محيط حامل صوت مي باشد. هر گاه ماده­ای به ارتعاش درآید صوت تولید می شود.شما می­توانید با کشیدن یک خط­کش روی میز یا با کشیدن تکه­ای نخ کشسان این امر را مشاهده نمایید. هنگامیکه سطوح کشسان مرتعش می­شوند این ارتعاشات یا همان امواج صوتی بر مولکولهای هوا فشار وارد کرده و آنها نیز  این  فشار را به مولکولهای مجاور انتقال می­دهند در نتیجه منطقه­ای با فشار بالا  شکل  می­گیرد  ﴿Compression﴾.  هنگامیکه  سطح  مرتعش  شده  به  عقب برمی­گردد. حرکت مولکولهای هوا بصورت مجزا انجام می­شود در نتیجه منطقه­ای با فشار کم شکل می­گیرد ﴿Rarefaction).

در واقع با ارتعاش یک سطح بطور متناوب تراکم و ترقیق هوا تکرار می­شود و بصورت امواج صوتی از سطح خارج می­شود.

امواج صوتی در هر محیط مادی که دارای مولکولهای متحرک است منتشر می­شود اما در محیطهای چگالتر (کشسانتر) با سرعت بیشتری انتشار می­یابد، بهمین دلیل سرعت امواج صوتی در جامدات از مایعات بیشتر و در مایعات از هوا بیشتر است.

تغییرات شدت صوت :

براساس یکی از اصول کلی با افزایش فاصله از ترانسدیوسر ، از شدت صوت کاسته می شود این تضعیف صوت در واقع بیانگر اتلاف انرژی است به بیان دیگر در اثر حرکت صوت در داخل جسم ، اصطلاحا" صوت مستهلک می شود .علت این استهلاک یا میرایی یا تضعیف (Attenuation) عبارت است از :

1)- جذب (Absorption)                            

 2)- تفرق (Scatter)

3)- اثرات تداخل (Interference Effects)   

 4)- گسترش پرتو صوتی (Beam spread)

اکنون به بررسی بیشتر هر یک از عوامل نامبرده شده می پردازیم

جذب موج (Sound Absorption) :

قسمتی از انرژی صوتی به علت ضایعات ناشی از اصطکاک به گرما تبدیل می شود هر چقدر فرکانس بیشتر شود این اصطکاک داخلی افزایش می یابد . میزان انرژی تلف شده در جسم بستگی به خواص الاستیکی جسم دارد به طوری که فولاد و آلومینیوم دارای خاصیت جذب کمتر از سرب یا پرسپکس می باشد .

تفرق (Scattering) :

میزان تفرق بستگی به نوع جسم مورد آزمایش دارد به طوریکه هر چه اندازه دانه ها بزرگتر باشد میزان تفرق هم بیشتر است در مواد ساخته به وسیله فورج یا نورد معمولا" تفرق کمتر از قطعات ریختگی دارند همچنین در برخی از انواع عملیات حرارتی اندازه دانه ها کوچکتر شده و از میزان تفرق نیز کاسته می شود و لذا تست آسان تر می شود . در تست موادی که از میزان جذب یا تفرق زیادی برخوردار هستند باید از فرکانس های پایین تر استفاده نمود می توان گفت که استهلاک صوت ناشی از جذب و تفرق با کاهش فرکانس کمتر می شود و یا به بیان دیگر قدرت نفوذ صوت در موادی ، با استفاده از فرکانس های کمتر افزایش می یابد .

تداخل (Interference) :

امواج می توانند با یکدیگر جمع شوند و بسته به اختلاف بین موجها ، تداخل حاصل می شود که این تداخل می تواندمنجر به تقویت ، تضعیف و یا حتی از بین رفتن کامل موج اولیه گردد . اگر نقاط اوج دو موج از نظر زمانی بر هم منطبق گردند موج حاصل دارای دامنه ای بیشتر از دامنۀ دو موج قبل خواهد بود . اگر نقطۀ تضعیف یک موج با نقطه اوج موج دیگر منطبق گردد و دامنه دو موج کاملا" مساوی باشد ، موج کاملا" از بین می رود .

مشخصه هر موج :

هر موج داراي طول موج و فرکانس مخصوص به خود مي باشد كه آن را از ساير امواج قا بل تشخيص مي سازد.

 

تعريف طول موج :

فاصله دو نقطه همفاز را يك طول موج گويند و آن را با لاندا نشان مي دهد و واحد آن ،واحد طول (ميليمتر – سانتیمتر – اينچ يا ...) مي باشد.

 

 

 

تعريف فركانس :

تعداد نوسانات كامل در واحد زمان را فركانس گويند و آن را با حرف F نشان داده و واحد آن بر حسب Hz مي باشد. 

 

 

 

 

 

 

رابطۀ میان طول موج و فرکانس :

V                                            : سرعت صوت   ،  λ : طول موج     ،  F : فرکانس            = λ F  V                                            

 

 

 

 

 

 

همچنانکه درشکل هم مشخص است صوت درموادمختلف سرعت متفاوتی دارد.

 

تقسیم بندی امواج صوتی:

امواج صوتي با توجه به فركانسشان به 3 دسته كلي طبقه بندي مي گردند :

1- Infrasonic يا مادون صوت

2- امواج شنوايي كه فركانس آنها بين Hz 20 تا Hz 20000 مي باشد.

3- امواج Ultrasonic كه فركانس آنها بيش از Hz 20000 مي باشد.

 

 

تعریف آلتراسونیک :

كلمه آلتراسونيك از لحاظ لغوي از دو بخش آلترا به معناي ماورا و سونيك به معناي صوت تشكيل شده است. اما تعريفي كه ASNT يا انجمن غير مخرب آمريكا ارائه كرده است عبارت است از :

ناحيه اي است كه به مطالعه كاربرد امواج صوتي داراي فركانسي بالاتر از فركانس قابل تشخيص به وسيله گوش انسان مي باشد اطلاق مي گردد.

مزاياي تست آلتراسونيك :

1- حساسيت بالاي تست، به گونه اي قادر است بسيار دقيقتر و بهتر از ساير روشهاي NDT، ترك ها و ناپيوستگي هاي داخلي را تشخیص دهد، آنها را تعيين اندازه نماید، موقعيت و جهت گيري آنها را تعیین کند و قادر است (بسته به طول موجش) تركهاي بسيار ريز را رديابي نمايد.

2- دسترسي يكطرفه به قطعه كافيست                           3  - سرعت بالاي انجام تست

4- ايمني بالا                                                          5- مناسب برای قطعات ضخيم

6- قابليت اتوماسيون (مكانيزه كردن – ماشيني كردن)

 

محدوديت ها ی تست آلتراسونيك :

1- دو سطح قطعه بايد موازي يكديگر باشند.

2- نياز به حضور ماده واسط يا كوپلنت  (couplant)

3- در تست قطعات درشت دا نه (Coarse Grain) مانند برخي چدنها داراي محدوديت مي باشد.

4- آماده سازي سطح قطعه بايد انجام گيرد.

5- نامناسب براي تست قطعات با اشكال پيچيده ، بسيار نازك و غير همگن.

 

امواج صوتی رایج برای آزمون آلتراسونیک:

با وجودي كه گفتيم فركانسهاي بالاتر از Hz 20000 جزء امواج آلتراسونيك محسوب مي گردند اما در مقياس صنعتي فركانس پروبها توسط كارخانه سازنده و به طور ثابت اعمال مي گردد كه بين MHz 5- 1 (مگا هرتز) مي باشند.

 فركانسهاي متداول 1 – 2- 25/2 – 4 – 5 مگاهرتز مي باشند.

 

 

 

انواع امواج صوتی :

1-     امواج طولي يا فشاري                               2- امواج عرضي يا برشي

3-امواج سطحي يا ريله                                  4- امواج لمب                    

5-  امواج پیچشی                                                                        

 

اکنون به بررسی امواج صوتی می پردازیم :

 

1-امواج طولي يا فشاری (Longitudinal wave-Compressive Wave):

 

اين نواع موج داراي بيشترين سرعت در بين امواج مي باشد. جهت انتشار و ارتعاش                 

آن در يك راست هستند و در هر سه محيط جامد ، مايع و گاز منتشر مي شود .

اين نوع موج هم براي ضخامت سنجي (تست خوردگي و ...) و هم براي عيب يابي

 عیوبی نظير تورق مورد استفاده قرار مي گيرد.

 

   

 

Vibration   

                    Propagation        

 

 

2- امواج عرضي يا برشي : (Transverse Wave  -  Shear Wave)

 

:

سرعت اين موج تقريبا نصف سرعت امواج طولي مي باشد. جهت انتشار و ارتعاش آن عمود بر يكديگر مي باشد و كاربرد آن منحصر

 به عيب يابي مي باشد. اين موج فقط در جامدات قابليت انتشار دارد. معمولادركف اين نوع پرابهااز كفشك استفاده مي نمايند.

 

 

 

 دلایل استفاده از Perspex بعنوان پوشش بعد از کریستال:

الف- سرعت طولی صوت در Perspex ﴿ 2730 m/s ﴾ کمتر از سرعت عرضی صوت در استیل می­باشد در نتیجه زاویه شکست بزرگتر از زاویه تابش است.

ب- Perspex در برابر سیگنالهای ناخواسته حاصل از برخورد امواج طولی بازتاب یافته از Interface بسیار جاذب است.

ج-وجود  Perspex مانع از سايش كف پروب مي گردد.

 

3- امواج سطحي يا ريله : (Rayleigh Wave – Surface Wave) :

عمق نفوذ اين موج به اندازه يك طول موج مي باشد. بسيار مناسب براي تست قطعات منحتي وار و شيب دار مي باشد و از آن براي عيب يابي در سطح قطعه  استفاده  مي گردد  و  هر  چقدر  به  عمق می رویم حساسیت

کمتر می شود .

 

 

 

4- امواج لمب : (lamb Wave)

اگر ضخامت قطعه كوچكتر از 2 تا 3 برابر طول موج باشد،

 موج سطحي تبديل به موج لمب ميگردد. از اين موج براي

 تست قطعات بسيار نازك و عمدتا تورق استفاده مي گردد. 

t≤ (2-3)λ

 

منبع ايجاد موج صوتی :

امواج صوتی به كمك قطعاتی كه اصطلاحا كريستال ناميده مي شوند و داراي خاصيت پيزوالكتريك مي باشند ایجاد می گردند .  درمواد داراي چنين خاصيتي، چنانچه اختلاف ولتاژ در دو سر آنها ايجاد گردد، تغيير ضخامت مي دهند و به عكس هنگامیکه تغییر ضخامت مي دهند در دو سرشان اختلاف ولتاژ ایجاد میگردد.

کوارتز شناخته شده ترین کریستال طبیعی دارای این خاصیت است اما عمدتا"در پروبها از ترانسدیوسرهای سرامیکی استفاده می شود مانند تیتا نات باریم ، سولفات لیتیم  و ...

روشهای تولید امواج التراسونیک:

1)     Electrostatic׃ از بارهای ثابت استفاده می­شود.

2)     ElectroMagnetic׃ از میدان مغناطیس استفاده می­شود یعنی مرتباً جای قطبهای N و S عوض می­شود.

3 )     MagnetoStractive׃ خاصیتی است در بعضی مواد در طبیعت که اگر در میدان مغناطیسی قرار گیرند، مرتعش می­شوند.

4)     PizoElectric׃اولین بار جاس و بیرکوری کوارتز را در آزمایشهای خود استفاده کردند، امروزه از سرامیکهای پلاریزه بجای کریستالهای کوارتز استفاده می­شود. با تغییر در ضخامت و در معرض جریان الکتریسیته قرار دادن کریستالها می­توان ارتعاشاتی با فرکانسهای متفاوت بدست آورد، فرکانس بستگی به ضخامت کریستال و سرعت صوت در آن دارد. موادي كه خاصيت پيزوالكتريك دارند قادرند اختلاف پتانسيل دوسركريستال رابه تغييرابعاد مكانيكي تبديل نمايند وبرعكس.

PizoElectric طبیعی ׃ کوارتز

PizoElectric مصنوعی ׃

1)     لیتیم سولفات ﴿LIS﴾ گیرندگی بسیار بالایی دارند اما در آب حل می­شوندوبرای تست معمولی به صرفه نیست.

2)     تیتانات باریم ماده بسیارمناسبی است واغلب مورداستفاده قرارمی گیرد.

3)     سرب زیرکونیوم تیتانات(PZT)بهترین فرستنده صوت است ولی بدلیل چسبندگی کم به نقره برای تست های تماسی مناسب نیست وصرفادرتست های غوطه وری ازآن استفاده می گردد.

4)متانیوبات سربدارای درجه حرارت کوری 550درجه سانتی گراداست ولذابرای تست دردمای بالامناسب است.     

5)  سرامیکهای پلاریزه شده

با فرمول زیر ضخامت کریستال قابل محاسبه می­باشد:

              V

F.T :......

2                       

T׃ ضخامت کریستال

V׃ سرعت صوت در کریستال

ضریب ثابت فرکانس-ضخامت ماده:

                     V

-------

                                                                                           2      

انواع پروبهاي متداول :

1- نرمال يا صفر درجه

Normal Probe

2- زوايه اي

Angle probe

3- دو كريستا له

Dual crystal probe

4- موزائيكي

Mosaic probe

 

 

1- پراب نرمال :

Housing

اين probe داراي يك بدنه يا اصطلاحا housing )خانه(

مي باشد كه معمولا از جنس پلاستيك  مقاوم يا  آلومينيوم

 است و در اين بدنه يك كريستال دايره اي شكل  با قطر  و

ضخامت مشخص قرار گرفته   است . (با زاويه صفر نسبت به

خط افق). پشت اين كريستال يك لايه Damping block

قرار دارد  كه  از نوسانات  و  ارتعاشات  ناخواسته  كريستال

 ممانعت مي نمايد. موجي كه توسط اين كريستال توليد مي شود

 يك موج طولي است لذا می توان از اين نوع probe كاركرد هاي

موج طولي را انتظار داشت. يعني ضخامت سنجي و عيب يابي

(نظير خوردگي وتورق). قطر كريستال اين probe از چند ميليمتر

 (در probe هاي مينياتوري) تا حدود 30 ميليمتر متغير مي باشد.

 

2)     پراب زاویه­ای ﴿AngleProbe

پراب زاویه ای در واقع همان پراب نرمال است با این تفاوت که

كريستال با زاویه دلخواه درون Probe قرار گرفته­  است و  در

پشت آن لايه هاي ارتعاش گير قرار گرفته است. پراب زاویه­ای

 در قطعه تولید امواج  عرضی می­نماید  و  بطور گسترده­ای در

تست جوش، ریخته­گری  و  صنایع   هواپیمایی  کاربرد دارد.

 پراب  زاویه­ای  برای  تشخیص  عیوبی  مورد  استفاده   قرار

می­گیرد که از  نظر  طرز  قرار گرفتن  قابل  تشخیص بوسیله

 پراب نرمال نیست . تقريبا  اغلب  پروبهاي موجود در صنعت

بازاويه 45و60و70درجه  به  بازار عرضه مي شوند . كاربرد

 عمده اين پروب در عيب يابي جوش است.

 

3)پراب دو کریستاله ﴿Twin Or Double Crystal Probe

پرابهای تک کریستاله امواج التراسونیک را با یک کریستال ارسال و دریافت می­کنند یعنی امواج را داخل قطعه ارسال کرده و هنگامیکه اکو برگشتی را از Back Wall یا از یک عیب دریافت می­کنند کریستال شروع به لرزش کرده، انرژی مکانیکی تبدیل به الکتریکی شده بوسیله سیم رابط به دستگاه منتقل می­شود.

 

 هنگامیکه پراب تک کریستاله استفاده می­کنیم بدلیل اینکه ارتعاشات ارسالی از کریستال بعد از برخورد به Perspex پراب بلافاصله

توسط کریستال دریافت می­شود همیشه در ابتدای CRT یک اکو برگشتی داریم که Initial Pulse نامیده می­شود. این امر سبب

می­شود که عیوب احتمالی در بالای قطعه مورد تست آشکار نشود.

 به منطقه­ای در CRT که عیوب بدلیل وجود Initial Pulse ممکن است تشخیص داده نشود  Dead Zone گویند.

 پرابهای دو کریستال برای به حداقل رساندن این مشکل طراحی شده­اند زیرا دو کریستال به گونه­ای با زاویه خاص درون Probe قرار

 داده شده­اند که امواج ارسالی توسط یک کریستال بعد از ورود به قطعه توسط کریستال دوم دریافت می­شود.

همچنين به منظور جلوگيري از تداخل امواج درداخل پروب يك لايه مقاوم به صوت دربين دو كريستال تعبيه شده است.اين نوع پروب دردونوع نرمال وزاويه اي دربازار عرضه شده است.این پروب توسطدوضخامت متفاوت کالیبره میگردد. البته ضخامت محدود دیواره آکوستیک بین کریستال فرستنده وگیرنده باعث ایجاد ناحیه مرده می شود. این نوع پراب دردونوع زاویه ای ونرمال موجود می باشدوبرای انجام کالیبراسیون نیاز به استفاده ازدوضخامت مختلف دارد.

معمولا ضخامت های کم(کمتراز20mm) رابااین نوع پروب تست می نماییم.

مزایا

1.      برای اندازه­گیری قطعات نازک مناسب است.

2.      عیوب نزدیک به سطح را می­توان تشخیص داد.

3.      تفکیک پذیری بالایی در عیوب نزدیک به سطح دارند.

معایب

1.      در سطوح ناصاف و دارای خمیدگی به آسانی نمی­توان از آنها استفاده نمود.

2.      عدم تشخیص صحیح عیوب کوچک بدلیل پهنای بیشتر پراب دو کریستاله نسبت به پراب معمولی.

بنابراین از پراب دو کریستال بیشتر بعنوان یک پراب متمم استفاده می­شود.

4)پراب موزاييكي

به منظور افزايش انجام سرعت تست در مواردي كه سطح وسيعي را تست مي نماييم از اين نوع Probe استفاده مي گردد. محدوديت اين نوع Probeاين است كه حساسيت نسبتا كمي دارد و فقط موقعيت تقريبي عيب را مشخص مي نمايد .

 پس از اينكه با استفاده از اين نوع  پروب   اقدام  به  تست  سطح  مورد  نظر  نموديم

به كمك يك پراپ تك كريستاله اقدام به تعيين دقيق موقعيت و اندازه عيب مي نماييم

Crystal

 

 

 

 

تغيير ماهيت امواج :

الف:صوت به صورت عمود وارد قطعه گردد

رفتار امواج صوتي از قوانين اپتيك پيروي مي نمايند.چنانچه يك موج

صوتي عمد بر خط افق از محيطي وارد محيط ديگر شود بخشي از

Specimen 1

 آن به محيط اول منعكس شده و بخش ديگري از آن بدون شكست

وارد محيط دوم مي گردد. اين همان اتفاقي است كه در پروب نرمال

رخ مي دهد.

Specimen 2

 

 

 

 


ب:صوت به صورت زاويه اي وارد قطعه گردد

چنانچه موج تحت زاويه نسبت به خط قائم وارد محيط دوم شود، بخشي از آن با همان زاويه منعكس و تجزيه شده و براي بخش ديگري از آن كه وارد محيط دوم مي گردد دو اتفاق رخ مي دهد، هم دچار شكست شده و هم تجزيه مي گردد.

Specimen 2

 

s

L

L

L

s

Specimen 1

 

 

 

 

 

 

 


زاويه بحراني اول (first critical angle)‌ :

 موج توليد شده در داخل پروب هاي آلتراسونيك  متداول همواره يك موج طولي مي باشد و پس از ورود به محيط دوم (قطعه اي كه ميبايست تست گردد) به دو موج يكي عرضي و ديگري طولي تجزيه مي گردند.

براي انجام تست بايد شرايطي را فراهم آوريم كه در قطعه كار (محيط دوم) فقط و فقط داراي يك موج (موج عرضي) باشيم و اين ميسر نمي گردد مگر با افزايش زاويه طول موج داخل پروب نسبت به خط فرضي قائم .هر چه اين زاويه زيادتر گردد زاويه دو موج عرضي و طولي در محيط دوم نسبت به خط قائم نيز زيادتر مي گردد.

تا آنجا كه موج طولي در محيط دوم روي سطح واقع گردد.به زاويه اي از كريستال (يعني زاويه بين موج طولي داخل پروب و خط قائم فرضي)كه طي آن موج طولي در محيط دوم به سطح مي رسد، اصلاحا زاويه بحراني اول مي گويند.

Sin α1       sin α2

           = 

سرعت صوت در محيط اول = V1                     زاويه بحراي اول = 1α V1            V2                                                                         

سرعت صوت در محيط دوم = V2                     زاويه بين موج طولي و خط قائم در محيط دوم = 2α

مثال : زاويه بحراني اول را در فولاد مشخص نمايد.

                                                         -1                                 2670                             V1                            

  Sin α1 =                    sin 1 =            = 0.456               sin   (0.456) = 27°

                V2                             5850   

زاويه بحراني دوم : (Second critical angle)

اما اگر زاويه كريستال داخل پروب نسبت به خط فرضي قائم همچنان افزايش يابد به تبع آن زاويه ميان خط قائم فرضي و موج طولي  و عرضي در محيط دوم نيز افزايش مي يابد .به زاويه اي از كريستال نسبت به خط قائم فرضي كه طي آن زاويه موج عرضي محيط دوم به سطح بيايد، اصطلاحا زاويه بحراني دوم مي گويند.

مثال : زاويه بحراني دوم را براي فولاد محاسبه نماييد.

 

                                                  -1                            2670                        V1                           

Sin α1 =                        sin α1 =                = 0.82         sin    (0.82) = 55°                

                V2                                   3230  

 

 

نكته : از آنچه گفتيم در مي يابيم كه زاويه كريستال نسبت به قائم فولاد مي تواند حداقل  27 درجه و حد اكثر 55 درجه  باشد .يعني در بازه 28 درجه تغيير مي نمايد. اگر زاويه كريستال از 55 درجه بيشتر شود ،در محيط دوم هيچ موجي نداريم و اگر از 27درجه كمتر شود در محيط دوم هم داراي موج عرضي و هم داراي موج طولي مي باشيم. 

     

مثال :پروبي °45 داريم (يعني زاويه شكست موج عرضي در محيط دوم كه فولاد باشد °45 است) .زاويه كريستال را نسبت به خط قائم  محاسبه نماييد.

Sin α1      Sin α 2                          2670                                                                      -1

               Sin    (0.58) = 35.4°       Sin α1 =           Sin45  =0.58                                                        =                                                                                                                          

V1              V2                              3230

27° < 35.4°< 55°

 

تست قطعات غير فولادي‌ :

مثال :پروبي °60 داريم، مي خواهيم قطعه اي از جنس برنج را تست كنيم .زاويه جديد صوت در برنج را به دست آوريد.

Sin α1     Sin α 2                      2670                                        

                                         α 1 = 47.5             Sin α 1 = 0.71    Sin60                 Sin α1 =                  =            

V1            V2                           3230

    

Sin 45.7°        Sin α 2

                                                                        Sin α2 = 0.56          α2 = 34.5°                             =                                                                                                                                                         

  2670               2120

نكته : هر چه سرعت صوت در ماده اي بيشتر باشد زاويه شكست نيز بيشتر مي شود . در مقايسه 3 عنصر موليبدن – فولاد و برنج  بيشترين شكست مربوط به موليبدن و كمترين شكست مربوط به برنج مي باشد.

 

زاويه پروب : (Probe angle)

به زاويه شكست موج عرضي در محيط دوم( قطعه) زاويه پروب  مي گوييم يعني اگر پروب 60 است بدين معناست كه زاويه شكست موج عرضي در محيط دوم (قطعه ) 60 است .

نكته : زاويه اسمي حك شده بر روي پروب ها ، زاويه شكست موج عرضي در فولاد است . 

 

بررسي بخش هاي مختلف صوت:

یک پرتو فرا صوتی را می توان به سه نقطه تقسیم کرد که عبارتند از :

۱. منطقه مرده(Dead Zone)

۲. منطقه نزدیک  ( Near Zone )

۳. منطقه دور   ( Far Zone )

 

منطقه مرده(Dead Zone) :

 

عمقی از نمونه می باشد که عیوب  در آن قابل آشکار نمی باشد. برای ایجاد یک پالس فراصوتی  کوتاه دوره  ، بلور به  مدت  بسیار کوتاهی به وسیله ولتاژ الکتریکی تحریک می شود. هر چند که میرایی در بلور بسیار سریع می باشد ولی از نوسان ایستادن آن پس از قطع  ولتاژ  تحریک کننده  انجام نشده  بلکه برای  مدت کوتا هی ادامه  می یابد .

 آشکار  سازی عیوب  در خلال  این زمان  کوتاه ( Ringing Time )  امکان پذیر نمی باشد . به عبارت ساده تر بدلیل  اینکه  ارتعاشات  ارسالی  از  کریستال  بعد  از  برخورد  به كفشك  بلافاصله  توسط  کریستال دریافت  می­شود  ،همیشه  در  ابتدای CRT  یک  اکو برگشتی  داریم که آنراInitial Pulse مي ناميم.

 این امر سبب می­شود که عیوب احتمالی در بالای قطعه مورد تست آشکار نشود.

 به منطقه­ای در CRT که عیوب بدلیل وجود Initial Pulse ممکن است تشخیص داده نشود  Dead Zone گویند

 

گسترش پرتوصوتی(Beam spread) :

این پدیده تحت عنوان نيم زاويه واگرايي هم بررسی می گردد .

مثال : كريستالي به قطر 10mm و فركا نسي به 4mhz داريم. اگر پروب روي استيل قرار گيرد نيم زاويه واگرايي را محاسبه كنيد؟

 

 

 

 

 

منطقه نزدیک :Near Zone  ﴿Near Field

پیزو الکتریک کریستال از میلیونها ملکول تشکیل شده است، هنگامیکه جریان الکتریکی به آنها می­رسد شروع به لرزش کرده و امواج ضربه­ای منتشر می­کنند. مدت زمانی طول می­کشد که  این امواج ضربه­ای یا همان پالسها در نقطه­ای همتراز شوند. به منطقه بین کریستال و نقطه­ای که امواج ضربه­ای همتراز شده و بصورت یک دسته موج یکسان تبدیل می­شوند ﴿NearZone﴾ گویند.

 داخل این منطقه بدلیل اینکه امواج در همه جهت­ها در حرکتند اکوهای برگشتی از عیوب نامشخص بوده ودر نتیجه تشخیص عیوب ریز بسیار مشکل می باشد. اندازه منطقه NearZone بسته به جنس ماده مورد تست وبرخي پارامتر هاي ديگرمتفاوت است ولی به کمک فرمول زیر می­توان آنرا محاسبه نمود

 2                                                           

       גNear Zone =( D) /4

 

    2                                                                    

                                                            v  Near Zone =( D)f /4    

D׃قطر کریستال

ג׃ طول موج

f׃ فرکانس

v׃ سرعت صوت در قطعه

 

مثال :

مطلوبست محاسبه NearZone پراب نرمال 5 MHZ با قطر 10mm در قطعه ای از جنس فولاد .                

نکته׃

الف-  هر چه قطر پراب بیشتر NearZone بزرگتر  

ب- هر چه فرکانس بالاتر NearZone بزرگتر

 

 

 

 

 

منطقه دور( Far Zone ) :

منطقه دور ناحیه ای است که پس از منطقه نزدیک آغاز شده و واگرایی پرتوهای فراصوتی در آن صورت می گیرد. در این منطقه حساسیت آشکار سازی متناسب با مربع فاصله از بلور کاهش می یابد.

 

تاثیر قطر پروب و بسامد موج :

اگر قطر بلور با ثابت ماندن بسامد تحریک کننده ، کاهش یابد زاویه واگرایی پرتوها افزایش پیدا می کند، طول منطقه نزدیک و شدت پرتوهای تولید شده نیز کاهش خواهد یافت ازدیاد بسامد موج ، منطقه نزدیک را کسترش داده و دامنه واگرایی را نیز کوچکتر خواهد کرد.

به علاوه قابلیت تفکیک عیوب نیز بیشتر می شود. ولی قدرت نفوذ كاهش مي يابد.

 

كوچكترين اندازه عيب قابل تشخيص توسط هر پروب:

I =      اندازه عيب

3

مثال: با فرض اين كه فركانس پروب ما  4MHz و پروب از انواع زاويه اي باشد و فولاد را تست  نماييم كوچكترين عيب قابل  تشخيص داراي چه اندازه اي مي باشند؟

Km                                                      

طول موج             f  V =        سرعت

S                                                       

v

     =

 f        

3.230             

3.230 = 4                 =                 =  0.8

4                 

0.8                                           

I =          = 2.6 cm          0.26 mm

3                                           

 

مثال : به وسيله پروب A عيبي به ابعاد 0.3mm و به وسيله پروب B عيبي به ابعاد 0.4 mm  را تشخيص مي دهيم . كداميك طول موج بيشتري دارند؟

فركانس < A فركانس B

طول موج A > طول موج B

V                                                                                

 V =  F           =                                            0.3 =        =      = 6.9 mm       پروب A

F                                                 3                              

   V                                                                                   

   V = F                                                   0.4 =           =    = 7.2 mm       پروب B

F                                                3                                

به عنوان يك نتيجه گيري مي توان گفت هر چقدر فركانس يك پروب بيشتر باشد حساسيت پروب بيشتر است يعني عيوب ريزتري را به كمك آن مي توانيم رصد نماييم .

 

انواع تكنيك هاي تست آلتراسونيك :

 

1-روش تماسي (Contact test)

 

الف)pulse echo:

همان روش متداول آلتراسونيك است .

 

ب)عبور از ميان قطعه (Through transmission)

زماني كه قطعات با ضخامت زياد يا با دانه بندي درشت كه در آنها استهلاك صوت زياد است تست گردند از اين تكنيك استفاده مي نماييم. زيرا عملا مسيري را كه صوت ميپيمايد به نصف كاهش مي دهد.

اما اين تكنيك داراي برخي محدوديت ها مي باشد كه عبارتند از :

1-نياز به دسترسي دو طرفه به دو سطح قطعه

2-هر دو سطح بايد همراستا باشند.

3-پروب ها بايد همراستا باشند.

4-عمق عيب توسط اين روش قابل تشخيص نيست.

5-نياز به آماده سازي دوطرفه است.

 

توضيح : چون پروب ارسال كننده خودش گيرنده نيست ،اگر عيبي در قطعه وجودداشته باشد نميتوانيم دريابيم كه عمق عيب چقدر است .

 

ج:روش Pitch&Catch(Tandem)

 

اين روش براي شناسايي عيوبي كه موازي پايه پخ ،يعني عمود برراستاي افق قراردارند بكارمي رود.

 

 

X=2(t-d)tanø

 

مثال: قطعه اي دريم به ضخامت 38mm،چنانچه اين قطعه راباپروبي 60درجه به روش Tandem تست نماييم وعمق عيب احتملي درمركز اين قطعه باشد ،فاصله دو پروب از هم چقدر خواهدبود.

 

X=2(38-19)tan60                                              X=2(t-d)tan Ø

=65.8mm                                                  

 

 

2-تكنيك غوطه وري  (immersion)

 

در اين تكنيك بين قطعه و پروب توسط يك مايع عمدتا آب پر مي شود و پروب هيچ گونه تماسي با قطعه نخواهد داشت و مزاياي زير را دارا مي باشد:

 

1-اتوماسيون كردن (مكانيزه كردن)          

2-افزايش قابل توجه سرعت تست

3-قابليت حذف ناحيه نزديك                  

4-حساسيت مناسب براي تست قطعات نازك

 

5-امكان استفاده از فركانس هاي بالاتر از 5MHz تا حدود 25MHz

 

6- قابليت حذف اپراتور و به دنبال آن حذف خطاي انساني

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تست بلوك هاي مرجع :

مانند هر وسيله اندازه گيري ديگر در تست آلتراسونيك نيز دستگاه بايد كاليبره گردد بدين منظور بايد از تست بلوكهايي با اشكال مناسب  و ابعاد استاندارد استفاده كنيم . دو تست بلوك مرجع مورداستفاده V1 و V2 مي باشند .

 

 

قدرت تفكيك پروب :

 

اگر قدرت تفكيك خوب باشد پيك هاي متمايز و اگر قدرت تفكيك  نامطلوب باشد پيك هاي غير متمايز  مي گيريم .  براي اندازه گيري  قدرت تفكيك  پروب ،آنرا را بر  روي قسمتي ازبلوك v1 كه داراي  سه اختلاف ضخامت است مي گذاريم .

 

 

 اگر قدرت تفكيك خوب باشد  سه پيك متمايز داريم .

 

اگر قدرت تفكيك خوب نباشد  يك پيك غير متمايز،همانند شكل زير داريم .

 

 

 

 

 اولين پيك مربوط به ضخامت كمتر است چون صوت مسافت كمتري را طي مي كند پس اولين پيك مربوط به ضخامت mm 85 است.

دومين پيك مربوط به ضخامتmm 91 و آخرين مربوط به ضخامت mm100 مي باشد .

 

 بنابر اين ترتيب و توالي پيك ها به عمق پيك بستگي دارد.

 

نكته : ضخامت بيشتر سبب ميرايي بيشتر و ارتفاع پيك كوچكتر است

 

اگر 3 قطعه به ضخامت متفاوت mm85،91mm،100mm تست گردد در شرايطي كه كليه موارد تست يكسان است ، قطعه اي كه ضخامت كمتري دارد ارتفاع پيك بلندتري دارد زيرا صوت مسير كمتري را طي مي نمايد و ميرايي صوت كمتري دارد .اما اگر پروب رابرروي سه  اختلاف ضخامت مانند وضعيت بلوك v1 قراردهيم، بسته به اين كه منطقه اي از پروب كه بيشترين فشار صوت را دارا   مي باشد بر روي كدام ضخامت قرار گرفته ميتوان بلندترين پيك را تشخيص داد .

اگر منطقه پر فشار صوت بر روي ضخامتmm 100 باشد پيك مربوط به اين ضخامت  بيشترين ارتفاع را دارد . اگر بر روي ضخامتmm 85 قرار گيرد ، پيك مربوط به ضخامت mm 85 داراي بيشترين ارتفاع مي باشد واگر بر روي ضخامتmm 91 قرار گيرد ، پيك مربوط به  آن ضخامت  داراي بيشترين ارتفاع مي باشد .

 

  

مراحل كاليبراسيون نرمال :

 

اين مراحل عبارتند از :

 

1-     تعيين رنج       Range

2-     تعيين           (S.D)    scale division

3-     تعيين  (S.F)       scale factor

4-     تعيين  Back Wall ها

 

 

 

اكنون به بررسي هر يك از اين مراحل مي پردازيم :

 

تعيين رنج  

    Range

حداكثر مسافتي كه مي توانيم صوت را رديابي نماييم اصطلاحا رنج مي ناميم. مثلا اگر رنج 100mm باشد ما به اندازه 100mm مي توانيم مسير اندازه صوت را رصد نماييم . به طول افقي صفحه  CRT نيزعدد رنج را اطلاق  مي نماييم . حداقل رنج براي كاليبراسيون پروب نرمال به اندازه دو برابر ضخامت مي باشد .

Range ≥2t

                                                           

 

 نكته : اگر رنج كمتر از دو برابر  ضخامت باشد ،  امكان كاليبراسيون دستگاه رانداريم.

مثال : قطعه اي به ضخامت 18mm نياز به چه رنجي  دارد . حداقل رنج را تعيين نماييد .

 Range  = 2t = 2 (18) = 36 mm                                                                                    

 تعيين           (S.D)    scale division

 

صفحه CRT در قريب به اتفاق دستگاه هاي آلتراسونيك به 10 قسمت عمودي تقسيم مي گردد كه به هر كدام از اين قسمت ها عنوان Scale division  را اطلاق مي نماييم. بنابر اين عموما هر صفحه مانيتور داراي ده  Scale division مي باشد.

 

 

 

 تعيين  (S.F)       scale factor

طول هرخانه است.از تقسيم Range به Scale division ، Scale Factor  به دست مي آيد .

                                  Range

 Scale Factor =

                            Scale  division

بنابر اين Scale  factor  نشاندهنده اندازه هر Scale division مي باشد .

 

 

مثال : با فرض اين كه رنج ما 120mm است مقدار  Scale factor  را محاسبه نماييد .

                                                                                                                     Range                 120

S.F  =                       S.F =        = 12mm

               S.D                     10

تعيين پالس هاي پشتي  يا  Back Wall ها

t                                                                                     

                                                          1BW =                                                                          

S.F                                                                                    

t                                                                                     2

                                                          2BW =                                                                         

S.F                                                                                   

3t                                                                                    

                                                          3BW =                                                                         

S.F                                                                 

4t                                                                                    

                                                          4BW =                                                                          

S.F                                                                 

 

 

اين روند ادامه مي يابد تازماني كه پيك برگشتي ، كوچكتر مساوي ده باشد.

مثال : پروب نرمال را روي ضخامت 25mm بلوك V1  با رنج 100mm  كاليبره نماييد .

    Range  =100mm    t = 25mm         s.f =10mm                                                                     

S.D = 10 در اغلب دستگاه ها ثابت است.                                                        

 

1BW=t/s.f=25/10=2.5

2BW=t/s.f=50/10=5

3BW=t/s.f=75/10=7.5

4BW=t/s.f=100/10=10

 

 

اگر BW از 10 بيشتر شود  از صفحه بيرون مي رودوغير قابل قبول است.

اكنون به كمك رنج دستگاه ،4 پيك در صفحه CRT قرار مي دهيم و پيك اول را با delay و پيك آخر را با

Sweep Length   در محل خودشان قرار مي دهيم . بقيه پيك ها به طور خودكار تنظيم مي شوند.

 

 

 

 

مثال: پروپ نرمال را با رنج  140  ميلي متر بر روي ضخامت 25  ميلي متر بلوك v1 كاليبره نماييد.

 

1BW=t/s.f=25/14=1.78

2BW=t/s.f=50/14=3.57

3BW=t/s.f=75/14=5.35

4BW=t/s.f=100/14=7.14

5BW=t/s.f=125/14=8.92

                                                  غير قابل قبول                    6BW=t/s.f=150/14=10.7

 

10.7 چون از صفحه CRT بيرون مي رود محاسبه نمي شود.

 

نكته : از دو مثال قبلي درمي يابيم كه هرچه رنج افزايش يابد تعداد پيك هاي بيشتر يرا بر روي صفحه مانيتور خواهيم داشتو برعكس.

 

مراحل كاليبراسيون زاويه اي:

 

مراحل كاليبراسيون زاويه اي عبارتند از :

1-     تعيين رنج       Range

2-     تعيين           (S.D)    scale division

3-     تعيين  (S.F)       scale factor

4-     تعيين پالسهاي پشتي يا همان Back Wall ها

 

 

1.تعيين رنج : حداقل رنج بايد به اندازه 2 تا leg باشد.

 

 

                      2t     

Range ≥      

                      Cosα

 

 

S.D  .2مانند حالت كاليبراسيون نرمال در اغلب موارد 10 مي باشد

S.F  .3 نيز مانند همان فرمول كاليبراسيون نرمال است .

  .4تعيين پالس هاي پشتي) Back Wallها(

 

1BW = R/S.F     

2BW=(R+75)/S.F

3BW=(R+150)/S.F

  ……..BW≤10

 

تعيين موقعيت پالسهاي پشتي( Back Wallها) بسته به اين است كه پروب را به سمت كدام شعاع بلوك قرار دهيم .

 

 

 

 

به عنوان مثال اگر پروب را به سمت شعاع 25mm قرار دهيم و رنج 250 باشد :

S.F = 25

1BW=R/S.F = 25/25 = 1

2BW =(R+75)S.F = 100/25 =4

3BW=(R+150)/S.F = 175/25=7

4BW= (R+225)/S.F= 250/25 =10

 

واگر پروب را به سمت شعاع 50mm قرار دهيم و رنج 100 باشد:

1BW = R/S.F = 50/10 =5

2BW = (R+75)/S.F=125/10=12.5

كه 12.5 بزرگتراز10است ولحاظ نمي گردد.

 

مثال : قطعه اي داريم به ضخامت 20mm و مي خواهيم آن را با پروبي 70  تست كنيم .حداقل رنج در نظر گرفته شده چقدر است ؟

فرمول:

                       2t                                                  2(20)        40      

Range ≥                                            Range ≥                 =           =117mm

                      Cosα                                             0.34         0.34

 

 

مثالي ديگر:

 

اگر با بلوك V2و با رنج 100mm و شعاع 25mm بلوك كاليبره نماييم :

1BW= R/S.F=25/10=2.5

2BW=(R+75)/S.F=100/10=10

نكته:بايد توجه داشته باشيم كه هم دركاليبراسيون پروب نرمال وهم دركاليبراسيون پروب زاويه اي ،براي كاليبره كردن دستگاه حداقل نياز به دوپيك داريم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Index (شاخص پروب)

موج توليد شده توسط كريستال تحت زاويه و به صورت واگرا انتشار پيدا مي كند . به اين منظور كه بيشترين حساسيت داشته باشيم.نقطه اي از پروب را كه بيشتر بوده فشار صوت از آن  خارج مي شود و بيشترين ارتفاع پيك از عيوب را در اثر ارسال امواج از اين نقطه خواهيم داشت  به عنوان Index يا شاخص پروب تعيين مي نماييم.اين نقطه دركف كفشك پروب است.

 

 

 

 

روش تعيين موقعيت شاخص پروب :

 

 الف : روش تطبيق شاخص ها  

 

به اين منظور و براي محاسبه اين نقطه از روش زير عمل مي نماييم :

پروب را به سمت شعاع 100mmبلوك v1 ويا25mmويا50mmبلوك v2قرار داده و بيشترين ارتفاع پيك را به دست مي آوريم .سپس شاخص روي بلوك رابه شاخص  حك شده دركنارپروب تطبيق داده وعدد حاصل رااصطلاحا ايندكيس پروب گويند.

باساييده شدن كفشك پروب ايندكس نيز تغيير مي نمايد لذا بايد قبل ازانجام تست ،اندازه گيري گردد.ايندكس به منزله مبدا مختصات است وموقعيت عيب باتوجه به آن توسط بازرس محاسبه مي گردد.

 

ب: بااستفاده از فرمول

100-x=index

x رابااستفاده از خط كش ودرزماني كه ازشعاع بلوك ،پيك حداكثري گرفته ايم بدست مي آوريم.

 

 

 

نيم زاویه واگرایی :

 

/ D    =    K.v / D.f   גSin α/2 = K

K׃ میزان کاهش انرژی صوتی

D׃ قطر کریستال

در صورتیکه نقطه­ای را بخواهیم که در آن انرژی صوتی به 10% مقدار خود برسد میزان K برابر 08/1 خواهد بود اما اگر نقطه­ای را بخواهیم که مقدار انرژی صوتی به حداقل رسیده باشد مقدار K برابر 22/1 خواهد بود.

 

مثال׃ مطلوبست نيم زاویه واگرایی پروب 5MHZ با قطر 10mmدر قطعه­ای از جنس فولاد.(  1.22=  K)

    پاسخ׃16.6

 

نکته׃

1.      فرکانس بالاتر واگرایی کمتر

2.      قطر کریستال بالاتر واگرایی کمتر

3.      به دو دلیل بالا است که پرابهای با فرکانس کم معمولا دارای قطر بزرگتری هستند.

تعيين زاويه حقيقي پروب:

 

 الف : روش تطبيق شاخص ها  

به اين منظور از روش زير عمل مي نماييم :

پروب را به سمت پرسپكس بلوك v1 (باقطر(50mmويا سوراخ باقطر 1.5mmبلوك v2،درمحلي كه منطبق بازاويه اسمي آن مي باشدقرار داده و بيشترين ارتفاع پيك را به دست مي آوريم .سپس شاخص زاويه روي بلوك رابه index پروب تطبيق داده وعدد حاصل رااصطلاحا زاويه حقيقي  پروب گويند.

باساييده شدن كفشك پروب ايندكس نيز تغيير مي نمايد لذازاويه حقيقي هم تغيير مي كند.بنابراين  بايد قبل ازانجام تست ،indexاندازه گيري گرددوسپس زاويه حقيقي تعيين گردد.

 

 

 

ب: بااستفاده از فرمول

 

 

Tanθ =(x+index-35)/30

 

 

 

 

بخشهای مختلف دستگاه آلتراسونیک :

 

1- : Sweep محل پیدایش پالس را تنظیم میکند.                                                                                                                                                                              

2 - : amplifier ارتفاع پالسها را تنظیم می نماید .

3- timer : هماهنگی تنظیمات دستگاه را عهده دار می باشد.

4-کابلهای اتصال    

5-صفحه مانیتور              

6-پروب

 

 

 

 

 

 

 

 

 

محدوده روبش:

 

باحركت پروب دراين محدوده (دردوسمت ساق جوش) مي توانيم كل جوش را تست نماييم.

 

                                                                                                                                     

نكته:  چنانچه دسترسي يكطرفه به جوش داشتيم بايدازفرمول زير استفاده كنيم.

 نصف پهناي ساق جوش 2t.tanθ +   

 

 

نحوه حركت پروب:

1.رفت وبرگشت(عمود برراستاي ساق جوش)

2.اربيتالي(چرخشي)

3.عرضي(درامتدادخط جوش)

 

تعیین موقعیت عیوب:

 

براي تعيين موقعيت عيوب بايد نسبت به يك نقطه مرجه يعني همان indexنسبت به تعيين دو پارامتر اقدام نماييم. اين دو پارامتر عبارتند از عمق عيب و فاصله از index  تا بالا سر عیب.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عمق عيب:

 

 

Depth=S.R×S.F×COSθ=BP× COSθ

فاصله از index  تا بالا سر عیب:

 

 

Surface distance = S.R×S.F×sinθ=BP× sinθ

 

اندازه گیری میزان تضعیف  یا تشدیدصوت :

 

می دانیم صوت به دلایل گوناگون در حین عبور از قطعه تضعیف می گردد . از جمله این عوامل می توان به جذب-تفرق – تداخل و .... اشاره نمود . میزان تضعیف صوت بر اساس واحد دبی یا دسی بل از فرمول ذیل قابل محاسبه است:

       

ارتفاع پیک قبل ازتغییردبی H1=

ارتفاع پیک بعد ازتغییردبی H2=

 

 

 

مثال : ارتفاع اولیه پیک 60% وارتفاع ثانویه پیک  30% کل ارتفاع صفحه است.دبی را چقدر کاهش داده ایم ؟

 

Decibel: واحد شدت صوت دسی­بل می­باشد که 1/10 واحد بزرگتر، یعنی بل است.

تعیین اندازه عیوب با استفاده از روش 6dB drop :

 

اين روش بر اين فرض اوليه استوار مي باشد كه وقتي پرتوي اصلي دسته پرتو در راستاي لبه عيب (مرز ابتدايي يا انتهاي عيب) قرار مي گيرد آنگاه اندازه سيگنال دريافتي از عيب به ميزان  نصف كاهش پيدا مي كند .

روش اندازه گيري طول عيب به صورت زير مي باشد

پروب را طوري قرار مي دهيم كه بتوانيم بيشترين ميزان "اكو" را از عيب دريافت كنيم.

از عیب مورد نظر پیک می گیریم در شرایط که ارتفاع پیک در حداکثر خود باشد مثلاً Aدرصد کل ارتفاع صفحه.اكنون پروب را آنقدر به یک سمت حرکت می دهیم که ارتفاع پیک به A/2 درصد کل ارتفاع صفحه برسد مرکز جلوی پروب را روی قطعه علامت می زنیم. سپس پروپ را به جای اول خود بر می گردانیم تا  ارتفاع حداکثری را داشته باشیم . سپس پروب را به سمت مخالف حرکت می دهیم تا ارتفاع پیک به A/2 درصد کل ارتفاع صفحه برسد .مرکز جلوی پروب را روی قطعه علامت می زنیم . دو علامت روی قطعه را به هم  وصل می کنیم. طول آن ، طول تقریبی عیب مورد نظر است.

روش اندازه گيري يا كاهش   6dBبراي عيوبي مناسب است كه اندازه آنها برابر يا بزرگتر از پهناي دسته پرتو موج اولتراسونيك باشد.  ولي زماني كه  عيوب كوچكتر از  پهناي دسته پرتو  هستند اين روش نتايج دقيقي نمي دهدT بنابر اين از اين روش بيشتر براي اندازه گيري طول عيب استفاده  مي شود تا اندازه عيب.

 

 

 

تعیین اندازه عیوب با استفاده از روش 20dB drop :

اين روش بر اين فرض اوليه استوار مي باشد كه وقتي پرتوي اصلي دسته پرتو در راستاي لبه عيب (مرز ابتدايي يا انتهاي عيب) قرار مي گيرد آنگاه اندازه سيگنال دريافتي از عيب به ميزان 10درصد ارتفاع اوليه  كاهش پيدا مي كند .روش اندازه گيري طول عيب به صورت زير مي باشد:

پروب را طوري قرار مي دهيم كه بتوانيم بيشترين ميزان "اكو" را از عيب دريافت كنيم

از عیب مورد نظر پیک می گیریم در شرایط که ارتفاع پیک در حداکثر خود باشد مثلاًA درصد کل ارتفاع صفحه.اكنون پروب را آنقدر به یک سمت حرکت می دهیم که ارتفاع پیک به A/10 درصد کل ارتفاع صفحه برسد مرکز جلوی پروب را روی قطعه علامت می زنیم. سپس پروپ را به جای اول خود بر می گردانیم تا  ارتفاع حداکثری را داشته باشیم . سپس پروب را به سمت مخالف حرکت می دهیم تا ارتفاع پیک به A/10 درصد کل ارتفاع صفحه برسد .مرکز جلوی پروب را روی قطعه علامت می زنیم . دو علامت روی قطعه را به هم  وصل می کنیم طول آن ، طول تقریبی عیب مورد نظر است.

روش اندازه گيري يا كاهش   20dBبراي عيوبي مناسب است كه اندازه آنها كوچكتر از پهناي دسته پرتو موج اولتراسونيك باشد. البته اين در روش اندازه گيري تاحدودي غيرواقعي  واغراق آميز است يعني بزرگتر از اندازه واقعي خود نشان مي دهد كه اصطلاحا آنرا Overestimate مي ناميم. 

 

 

تعیین عرض عیوب(ارتفاع ياعمق عيوب) با استفاده از روش 6dB drop ياروش 20dB drop :

 

پروب را طوري قرار مي دهيم كه بتوانيم بيشترين ميزان "اكو" را از عيب دريافت كنيم.

از عیب مورد نظر پیک می گیریم در شرایط که ارتفاع پیک در حداکثر خود باشد مثلاً Aدرصد کل ارتفاع صفحه.اكنون پروب را آنقدر به سمت  جلوحرکت می دهیم که ارتفاع پیک به A/2 يا A/10درصد کل ارتفاع صفحه برسد دراين نقطه محل قرارگرفتن S.Rراروي صفحه مانيتورثبت مي كنيم.. سپس پروپ را به جای اول خود بر می گردانیم تا  ارتفاع حداکثری را داشته باشیم . آنگاه پروب را به سمت عقب حرکت می دهیم تا ارتفاع پیک به A/2 ياA/10درصد کل ارتفاع صفحه برسد.

 دراين نقطه محل قرارگرفتن S.Rراروي صفحه مانيتورثبت مي كنيم . حال بامحاسبه ميزان عمق براي اين دوBeam Path وتفاضل اين دو ،عمق ياعرض عيب بدست خواهد آمد.

 

مثال:براي قطعه اي به ضخامت 50mmدستگاه رابارنج 100mmكاليبره كرده ايم وبراي محاسبه عمق ياارتفاع عيب رصدشده دراين نقطه به روش 6dB drop دو screen reading   يكي1.4وديگري1.9ثبت شده است.ارتفاع عيب رامحاسبه نماييد.

BP=1.4*10=14        Depth=14*0.7=9.8mm

BP=1.9*10=19         Depth:19*0.7=13.3mm

=13.3-9.8=3.5mmارتفاع عيب

Amplitude Control Linearityكنترل خطي بودن ارتفاع پالس:

بااستفاده ازيك پروب نرمال ويك ضخامت دلخواه پالسي راگرفته وارتفاع اين پالس را به ارتفاع مشخصي مي رسانيم .مثلا 80درصد ارتفاع صفحه.حال باكم كردن 6دبي ارتفاع پالس بايد به نصف كاهش يابد.دراينصورت دستگاه تنظيم است.

 

Horizontal  check Linearityكنترل خطي بودن محورافقي:

 

 

 

پس ازانجام كاليبرايسون وقراردادن پيك اول وآخر درمحل خود دستگاه بايد پيك هاي بين اين دو پيك را به طورخودكاردرمحل خودقراردهد.

 

انتخاب زاويه پروب:

انتخاب زاويه پروب به عوامل مختلفي بستگي دارد كه مهم ترين آن ها عبارتند از :

الف)استاندارد

ب)ضخامت قطعه

ج)زاويه پخ

د)ميزانH.S.S.D    

ه)نوع عيب مورد نظر

فرمول پيشنهادي براي انتخاب زاويه پروب      90-θ = Probe  angle

θ) زاويه پخ مي باشد)                         

                 

انتخاب پروب:

 

در انتخاب پراب باید به عوامل زیر توجه نمود:

1.      تناسب ضخامت قطعه با قطر پراب

2.      شکل هندسی قطعه

3.      وضعیت سطح قطعه

4.      ساختار متالوژیکی قطعه ، نوع دانه بندی ، موقعیت و جهت عیوب مورد انتظار

 

انتخاب فرکانس پراب:

1.      فرکانس بالاتر قدرت تفکیک پذیری بالاتر

2.      فرکانس بالاتر حساسیت بالاتر

3.      فرکانس بالاتر BeamSpread کمتر در نتیجه Sizing بهتر عیب

4.      فرکانس پایینتر نفوذ بیشتر و کاهش شدت صوت کمتر

5.      فرکانس پایینتر مناسبتر برای سطوح ناصاف

6.      فرکانس پایینتر گستره بیشتر بخش پرتو در نتیجه پرتوهای بازتابی بیشتر از عیب و مناسب جهت تشخیص عیوب با شکل وجهت­های نامساعد

انتخاب اندازه قطر پروب

1.      قطر بزرگتر کریستال انرژی صوتی بیشتر و دامنه وسیعتر تست قطعه

2.      قطر بزرگتر کریستال عدم تماس کامل با سطوح ناصاف و دارای انحنا

3.      قطر کوچک کریستال NearZone کوچکتر

 

پرابهای تک کریستال برای قطعات با ضخامت بالای 15mm تا 30mm  مناسبند.

پرابهای دو کریستال برای قطعات با ضخامت کم مناسبند بخصوص وقتیکه دنبال عیوب نزدیک به سطح می­گردیم، البته این پرابها را میتوان طوری شکل داد که برای سطوح دارای انحنا نیز مناسب باشند.

 

 

امپدانس اکوستیکی ﴿Z

 

مقاومت ماده در مقابل عبور امواج صوتی                  Z= ρν

هر چه مقدار عدد Z بزرگتر باشد مقاومت ماده در مقابل عبور امواج صوتی کمتر است.                                      مثلا  Z Steel = 15.20 و Z Air = .0003 می باشد در نتیجه مقاومت فولاد در مقابل امواج صوتی کمتر بوده و امواج با سرعت بیشتری عبور می کنند. بدلیل مقاومت بسیار بالای هوا در برابر عبور صوت ، امواج در هوا منتشر نمی­شوند و بهمین دلیل بین ترانسدیوسر و قطعه از کوپلنت استفاده می­کنیم.

محاسبه درصد امواج عبوری و برگشتی در دو محیط با Z متفاوت

درصد امواج برگشتی                                          100 2[ ﴿Z2 – Z1)/( Z2  + Z1﴾]  R =

درصد امواج عبوری                                             100  2z1 + z2) ﴾/  T= 4z1.z2

مثال

اگر امواج صوتی از آلومینیوم به فولاد وارد شوند مقدار T  و R  را محاسبه کنید؟

Z Al= 1.72 

 Z Steel = 4.56

 

 

 (Distance amplituted correction curve):DAC منحنی تصحیح دامنه به فاصله یا

هنگامی که یک قطعه راتست می نماییم پیک های مختلفی دریافت می کنیم که  بررسی تمام این پیک ها بسیارزمان براست ولزوما منشا همه آنها نیز عیب نیست.هنگامی که منحنی فوق رارسم نماییم، قادرخواهیم بود پیک هایی را که احتمال قابل توجهی وجوددارد منشاآنها عیب باشد تشخیص داده وبررسی نماییم وازصرف وقت برای سایر پیک هایی که اهمیت کمتری دارند خودداری نماییم.

 براي رسم اين منحني به ترتيب ذيل عمل مي کنیم.

1.انجام كاليبراسيون وتعيين شاخص پروب وزاويه حقيقي پروب 

 بامراجعه به استاندارد.(متناسب باضخامت قطعه اي كه بايد تست گردد)                                                DAC2.انتخاب بلوك

3.ازسوراخ باضخامت يك چهارم بلوك، پيك حداكثري گرفته وباتغييردبي ارتفاع پيك آن رابه 80درصدارتفاع صفحه رسانده ونوك پيك راروي مانيتورمارك مي نماييم.

4. ازسوراخ باضخامت يك دوم بلوك، پيك حداكثري گرفته ونوك پيك راروي مانيتورمارك مي نماييم.

5. ازسوراخ باضخامت سه چهارم بلوك، پيك حداكثري گرفته ونوك پيك راروي مانيتورمارك مي نماييم.

6.اين سه نقطه رابه هم وصل مي نماييم.

7.دبي را14واحد افزايش مي دهيم.

8.هنگام تست قطعه پيك هايي كه ارتفاعشان كمتر ازمنحني است بررسي نمي گردند وپيك هايي كه ارتفاعشان بيشتر از منحني است بررسي مي گردند.اگرنوع عيب ترك،عدم ذوب ويا عدم نفوذ بود صرف نظر از اندازه اش غير قابل قبول است اماسايرعيوب حدپذيرش دارند.

ASMEحدپذیرش عیوب مطابق استاندارد

حداکثراندازه عیب قابل قبولmm

ضخامت جوشmm

6mm

T<19

1/3(T)

19≤T≤57

19mm

T>57

 

نكته:هنگام روبش  مي توانيم دبي رازيادكنيم تاپيكي راازدست ندهيم ولي براي تفسير آن مجددابايددبي رابه مقداراوليه كاهش دهيم.

 

+ نوشته شده در  سه شنبه دوازدهم دی 1391ساعت 0:11  توسط جهانگیرعسگری  | 

آزمون ذرات مغناطیسی

 

 

 

 


شرکت فنی مهندسی کار آزمون افق

مرکز تخصصی آموزش جوش و آزمونهای غیر مخرب

رادیوگرافی صنعتی و تفسیر فیلمRT LEVEL (I)&(II)                    

امواج مافوق صوت آلتراسونیک                          UT LEVEL (I)&(II)

بازرسی چشمی (ناظر جوش)                                VT LEVEL (I)&(II)

تست ذرات مغناطیسی                                           MT LEVEL (I)&(I

تست مایعات نافذ                                        PT LEVEL (I)&(II)

دوره های تخصصی دستورالعمل جوشکاری و تائیدیه آنWPS,PQR,…     

دفتر اراک :  خیابان دانشگاه - روبه روی دانشگاه آزاد - ساختمان هاتف - طبقه 2 - پلاک 105/8

 تلفکس : 2274941-2274986       همراه  :  09183638311- 09186408400 

 

 بازرس تائید صلاحیت شده CWI                                                          

بخش 1- معرفي Introduction

 

مقدمه General

پيچيدگي و قيمت وسايل و تجهيزات و ابزارآلات در اين دوره نياز و اهميت آزمايشات جهت مشخص نمودن سلامت قطعه را بيش از پيش مشخص نموده است.

آزمايشات غير مخرب (انجام آزمايش بدون تخريب قطعه) جوابگوي اين احتياجات مي باشد در اين ميان آزمايش ذرات مغناطيسي كه در اين جزوه به اين مبحث پرداخت شده يكي از قديمي ترين و متداولترين نوع از اين آزمايشات مي باشد.

موارد مورد استفاده در صنعت Industrial Application of MT

از آنجائيكه بعضي از مواد قابليت مغناطيس شدن را دارا مي باشند بسياري از گسستگي هاي اين قطعات را ميتوان  با استفاده از پودر فلز (Ink) كه قابليت مغناطيس شدن را دارد مشخص نمود.

براي انجام آزمايش در زماني كه قطعه در حال مغناطيس شدن يا بعد از اينكه مغناطيس گرديده پودر فلز بر روي سطح قطعه پاشيده ميشود.

پرسنل Personnel

افرادي كه در رابطه با آزمايش ذرات مغناطيسي مشغول ميباشند لازم است كه آموزش بسيار دقيق و فني درراستاي انجام تست و دقت نظر در استفاده ازاستانداردهاي كار و آشنايي هاي لازمه در رابطه با نوع كار و غيره را داشته باشند.

اين افراد بايد بطور متداوم با علوم و فنون بروز دنيا آشنايي پيدا نموده و در جهت بالا بردن سطح كيفي كار اهتمام ورزند.

دامنه آزمايش Testing Criteria

 در كارخانجات مدرن امروزي مشخص نمودن قطعات معيوب دراسرع بسيارپر اهميت ميباشد بدين معني كه هر قطعه قبل از وارد شدن به بازار يا نصب شدن بر روي دستگاه ها ميبايست آزمايش گردد در اين رابطه لازم است كه مراحل آزمايش بنحوي تعيين گردد تا بالاترين دقت و كمترين هزينه عمليات بازرسي و آزمايش انجام گيرد.

دستورالعمل آزمايش Test Procedure

دستورالعمل قابل قبول براي آزمايش ذرات مغناطيسي با آناليز نمودن قطعه بازبيني تاريخچه قطعه تجربه و اطلاعات موجود در رابطه با عيوب  قطعات مشابه بدست مي آيد. وظيفه اصلي تكنسين هاي مجري آزمايش يابازرسين درست انجام شدن دستورالعمل و بدست آوردن نتايج مطلوب آزمايش ميباشد دستورالعملهايي كه در آن اشتباه يا نقص ميباشد ميبايست براي تصحيح و رفع نواقص به مسئولين زير ربط ارجاء گردد.

اهداف آزمايش Test Objective

آزمايش ذرات مغناطيسي يك روش تقريبا آسان و مطمئن بوده كه ميتوان در مراحل مختلف توليد قطعات و بر روي قطعات دستگاه هاي در حال كار انجام داد.

1-    هدف اصلي از انجام آزمايش ذرات مغناطيسي حصول اطمينان از صحت و سلامت قطعه بوسيله بوجود آمدن:

A)     تصوير قابل رويت علائم بر روي سطح قطعه

B)     آشكار نمودن نوع گسستگي بدون صدمه زدن به قطعه

C)     جداسازي قطعات سالم از معيوب طبق استانداردهاي مشخص شده

2-    هيچ آزمايشي تا زماني كه ارزيابي نتيجه تست بدست نيامده كامل نميباشد. ارزيابي دستورالعمل هاي آزمايش و نتيجه آن منوط است به درك كردن اهداف آزمايش و مراحل توليد كه دخالت در توليد آن قطعه دارد.

 

بخش 2- Principles of Magnetic Particle Testing

مقدمه General

آزمايش ذرات مغناطيسي يك روش تست آسان ميباشد كه ميتوان آنرا بر روي قطعات ساخته شده شمش ها، مفتول هاي رول شده بروش گرم، ريخته گري شده و پرسكاري شده انجام داد. ازاين روش ميتوان براي چك كردن قطعات تنش زدائي شده، ماشين كاري شده و سنگ كاري شده استفاده نمود تا اگر عيوبي در زمان انجام اين عمليات بوجود آمده يا آشكار گرديده مشخص نمود. آزمايش ذرات مغناطيسي شامل مغناطيس نمودن قطعه، استفاده از پودر فلز و تفسير علائم به وجود آمده بوسيله ذرات مغناطيس جذب شده بوسيله نشت شار مغناطيسي ميباشد.

اصول كلي مغناطيس Theory of Magnetism

1-    مقدمه General

زماني يك قطعه مغناطيس ميشود كهبخشي يا تمامي ملكولهاي آن قطعه (Domains) جهت قطب مثبت و منفي آنها مطابق شكل 1-2 در يك جهت قرار گرفته باشند.

2-    قطب هاي مغناطيسي Magnetic Poles

هر قطعه اي كه دو قطب مثبت و منفي آن تشكيل شده باشد آهنربا ناميده ميشود و آهن را جذب ميكند. آهنربا ميتواند دائمي (قابليت نگهداري خاصيت مغناطيس در خود) يا موقت (قابليت نگهداري خاصيت مغناطيس در خود تا زماني كه نيروي مغناطيس به آهنربا القا ميشود) باشد.

قدرت جذب يا دفع آهن در طول سطح آهنربا متغر خواهد بود، اما حداكثر قدرت در قطبين آهنربا متمركز خواهد بود هر آهنربا داراي حداقل دو قطب متضاد بوده و توسط قطب هاي مغناطيسي زمين جذب مي شوند، اين قطبها با نام قطب شمال North  و قطب جنوب South شناخته ميشوند.

جذب و دفع قطبها در شكل 2-2 نشان داده شده است.

3-    ميدان مغناطيسي Magnetic Field

ميدان مغناطيسي درداخل و اطراف آهنرباي دائم و يا درون و اطراف كنداكتور(حامل جريان الكتريكي) وجود دارد. ميدان مغناطيسي در اطراف آهنرباي دائمي داراي قطبيت ميباشد. ولي اين ميدان در اطراف كنداكتور فاقد قطبيت ميباشد. بعنوان مثال كره زمين را ميتوان بعنوان يك آهنربا با دو قطب مثبت و منفي در نظر گرفت. بسيار اتفاق مي افتد كه ميدان مغناطيسي زمين باعث ميشود قطعات بزرگ آهني كه در جهت شمال به جنوب قرار گرفته اند را به آهنربا تبديل كند.

4-    خطوط نيرو Lines of Force

مفهوم خطوط نيرو براي تشريح ميدان مغناطيسي بسيار لازم ميباشد همانطوريكه در شكل 3-2 نشان داده شده است يك كاغذ بر روي سطح آهنربا گذارده شده است و پودر فلز بر روي آن پاشيده شده است پودرهاي فلز درراستاي خطوط نيرو شكل ميگيرند اين خطوط نيرو كه شار مغناطيسي Magnetic Flux ناميده ميشوند هيچگاه همديگر را قطع نخواهند كرد اين خطوط كوتاهترين مسير را كه كمترين مقاومت را داشته باشند پيدا خواهند كرد اين خطوط در خارج از آهنربا از قطب شمال بطرف قطب جنوب و در داخل آهنربا از قطب جنوب به قطب شمال حركت ميكنند و اين خطوط از مركز ميدان مغناطيسي داخل يا خارج نميشوند.

5-    مغناطيس نمودن طولي(خطي) Longitudinal Magnetization

         يك آهنرباي دائم يك نماد اصلي از ميدان مغناطيس طولي(خطي) ميباشد از آنجائيكه جهت شار مغناطيسي در داخل آهنربا در امتداد طول آهنربا ميباشد داراي دو قطب ميباشد.

6-آهنرباي نعلي شكل Horseshoe Magnet

اگر آهنربا خم شود تبديل به آهنرباي نعلي شكل ميشود اگر آهنربا را بيشتر خم كنيد تا به شكل حلقه درآيد و دو سر آن به يكديگر وصل گردد قطب هاي آهنربا از بين ميرود يعني يك مدار مغناطيسي بسته بوجود مي آيد اين نوع مدار يك ميدان مغناطيسي بدون نشتي ميباشد اگر اين حلقه بصورت نيمه يا كامل شكسته شود مجددا قطب هاي آهنربا تشكيل ميگردد. مطابق شكل 4-2

7-ميدان بردار Vector Field

دو ميدان مغناطيسي ممكن است كه بطور همزمان بر روي يك قطعه اعمال گردد در اين حالت اين دو ميدان بطور مستقل وجود نخواهد داشت و يك ميدان بردار در جهت و قدرت اين دو ميدان تشكيل ميگردد قطعه در جهت ميدان بردار مغناطيس ميگردد اين پديده در شكل 5-2 نشان داده شده كه در آن F1 نيروي مغناطيس اول F2 نيروي مغناطيس دوم F1/2 نيروي مغناطيس بوجود آمده از مجموع اين دو نيرو ميباشد.

8- نشت ميدان (نشت شار) Leakage Field

ميدان مغناطيسي در اطراف يك آهنربا در شكل 3-2 نشان داده شده است اگر آهنربا به دو قسمت تقسيم گردد هر قسمت خود داراي دو قطب شمال و جنوب ميشود اگر اين دو آهنربا مجددا از دو قطب مختلف به يكديگر وصل گردند مقدار كمي نشتي بين اين دو قطب متصل شده باقي خواهد ماند.(شكل7-2)

همچنين اگر آهنربا بطور ناقص شكسته شود دو قطب در ان ناحيه بوجود مي آيد و باعث نشتي ميدان در آن ناحيه خواهد شد از شكل 8-2 ميتوان فهميد كه نشتي ميدان در حقيقت همان خطوط مغناطيسي است كه از يك قطب خارج و پس از عبور از هوا از قطب ديگر وارد آهنربا ميشود.

مواد مغناطيسي Magnetic Material

بعضي از مواد بوسيله آهنربا جذب و بعضي ديگر دفع ميگردد طبق تعريف مغناطيس موادي كه جذب آهنربا ميشوند مواد مغناطيسي ميباشند اين مواد بعنوان مواد مغناطيس دوست Paramagnetic و همچنين موادي كه بوسيله آهنربا دفع ميشوند غيرقابل مغناطيس Diamagnetic ناميده ميشوند.

در آزمايش ذرات مغناطيسي يك دسته از مواد Paramagnetic بعنوان مواد Ferromagnetic شناخته ميشوند كه بسيار قوي توسط آهنربا جذب ميشوند.

خصوصيات مواد Paramagnetic و Diamagnetic در جدول 1-2 نشان داده شده است.

مواد Diamagnetic

مواد Paramagnetic

قابليت مغناطيس شدن را دارا نميباشند

ميدان مغناطيس اين مواد را دفع ميكنند.

قابليت مغناطيس شدن را دارا ميباشند

ميدان مغناطيس بر اين ماد تاثير مي گذارد

مواد Ferromagnetic

بسيار شديد قابليت مغناطيس شدن را دارند.

شديدا جذب ميدان مغناطيسي ميشوند

ميتوان آزمايش ذرات مغناطيسي  را بر روي اين مواد انجام داد.

 

 Electrically Induced Magnetic Fields ميدان مغناطيسي القائي توسط الكتريسيةّ

1-مقدمه General

وقتي جريان برق از درون يك كنداكتور Conductor عبور ميكند، ميدان مغناطيسي در داخل و خارج كنداكتور بوجود مي آيد. اگر كنداكتور داراي يك شكل ساده باشد(مثل ميله مسي) تراكم ميدان خارجي يعني تعداد خطوط نيرو در واحد سطح، در طول اين ميله يكنواخت خواهد بود.

در هر نقطه از كنداكتور حداكثر قدرت ميدان مغناطيسي، بر روي سطح كنداكتور خواهد بود و هرچه از كنداكتور فاصله بگيريم شدت ميدان مغناطيسي بصورت يكنواخت كم خواهد شد جهت ميدان مغناطيسي (خطوط نيرو) در زاويه 90 درجه به جهت عبور جريان الكتريسيته خواهد بود.

توجه: براي سهولت در اين كتاب قدرت مغناطيس مجموع نيروي الكتريسيته لازمه براي بوجود آوردن شار در مدار مغناطيسي فرض شده است و معمولا با حرف H تشان داده ميشود.

2-قانون دست راست Right – Hand Rule

يك روش آسان براي تعيين جهت ميدان مغناطيسي القائي توسط جريان الكتريسيته بدين صورت است كه ميله حامل جريان را طوري در دست راست بگيريد كه انگشت شست شما در جهت حركت جريان قرار گيرد انگشتان دست در اين حالت جهت حركت خطوط نيرو را نشان خواهند داد اين قانون دست راست ميباشد و در شكل شماره 9-2 نشان داده شده است.

بايد توجه داشت كه جريان برق در داخل كنداكتور باعث توليد خطوط نيروي مدور(ميدان مغناطيسي مدور) ميشود اين ميدان القا شده در سمت راست كنداكتور مطابق شكل قرار دارد و اين ميدان بطور يكنواخت در سراسر كنداكتور وجود خواهد داشت.

3-    كويل (سيم پيچ) Coil

زماني كه كنداكتور حامل جريان رابشكل حلقه Loop  در آوريم همانطوريكه در شكل 10-2 نشان داده شده است خطوط نيروي مدور در اطراف كنداكتور باعث توليد ميدان در داخل و خارج اين حلقه ميشود ميدان داخل حلقه مشابه ميدان در داخل يك آهنربا بوده و اين ميدان ميدان مغناطيسي طولي ميباشد.

4-    شار مغناطيسي Magnetic Flux

خطوط نيرو در يك ميدان مغناطيسي هميشه تشكيل يك حلقه يا مدار بسته ميدهد از اينرو ميدان مغناطيسي هميشه يك ميدان بسته ميباشد.

خطوط مغناطيسي كه در يك ميدان مغناطيسي وجود دارند شار مغناطيسي ناميده ميشوند واحد آن نيروي يك خط ميباشد كه مكث ول Maxwell و با حرف يوناني في(   )نشان داده ميشود.

5-     تراكم شار Flux Density

اين مقدار شار در واحد سطح است كه برشي از واحد سطح، با زاويه °90  به نسبت جهت حركت شار ميباشد. تراكم شار معمولا با حرف B نشان داده شده و واحد آن گاوس Gauss ميباشد.

6-     قابليت نفوذ پذيري Permeability

مقدار راحتي كه بتوان مغناطيس را در يك قطعه بوجود آورد را قابليت نفوذ پذيري مينامند. اين قابليت نفوذ بطور عددي برابر است با H /B يا تناسب تراكم دانسيته با نيروي مغناطيسي.

7-     قابليت تاثير پذيري Reluctance

قابليت تاثير ناپذيري عبارت است از مقاومت قطعه در برابر تشكيل شار مغناطيسي در آن.

بنابراين ماده اي كه داراي قابليت نفوذپذيري بالا باشد داراي قابليت تاثير ناپذيري كمتري ميباشد و بالعكس قابليت تاثير ناپذيري يك قطعه با مقدار شار توليد شده در قطعه بوسيله نيروي مغناطيسي اندازه گيري ميشود.

8-     مغناطيس پس ماند Residual Magnetism

مغناطيس پس ماند مقدار مغناطيسي است كه ماده مغناطيسي بعد از قطع نيروي مغناطيسي در خود نگه مي دارد.

9-     قدرت نگهدارندگي Receptivity

قدرت نگهدارندگي مغناطيس در يك قطعه مشخصه آن قطعه در نگهداري ميدان مغناطيسي با مقداري بيشتر يا كمتر از مقدار پس ماند ميباشد.

10-  نيروي بازگردان Coercive Force

نيروي بازگردان عبارت است از نيروي مخالف لازم بر نيروي مغناطيسي، جهت خنثي نمودن مغناطيس پس ماند در قطعه و مغناطيس زدائي قطعه Demagnetize ميباشد.

منحني هيسترسيس Hysteresis LooP

1-     مقدمه General

منحني هيسترسيس در شكل 11-2 نشان داده شده است اين منحني يك نمودار از تمركز شار (B) در مقابل نيروي مغناطيسي (H)ميباشد نمونه اي كه از روي آن اين نمودار تهيه ميشود قطعه اي از استيل مغناطيس نشده است.

2-     منحني اصلي Virgin Curve

از نقطه صفر شروع ميكنيم با قطعه اي كه در شرايط غير مغناطيسي بوده و بتدريج نيروي مغناطيسي را در مقادير كوچك افزايش ميدهيم مجموع شار در قطعه در ابتدا بسيار  سريع ميباشد سپس آرام تا زماني كه با افزايش بيشتر نيروي مغناطيسي مقدار شار افزايش نيابد اين مغناطيس نمودن اوليه با خطوط خط چين (خط o-a) نمايش داده شده است و با نام منحني اصلي Virgin Curve استيل معروف ميباشد.

زماني كه باافزايش نيروي مغناطيسي در قطعه شار مغناطيسي در آن افزايش نيابد از نظر مغناطيسي آن قطعه اشباع ميباشد.

3-     مغناطيس پس ماند Residual Magnetism

اگر نيروي مغناطيسي بتدريج تا مقدار صفركاهش پيدا كند منحني(a-b) بدست مي آيد مقدار مغناطيسي كه استيل در نقطه b در خود نگه ميدارد مغناطيس پس ماند ناميده  ميشود مقدار اين مغناطيس پس ماند با خط o-b نشان داده شده است .

4-     نيروي بازگردان Coercive Force

اگر نيروي مغناطيسي معكوس گردد و بتدريج افزايش يابد، شار شروع به ازبين رفتن ميكند اين شار به صفر نخواهد رسيد تا زماني كه به نقطه C برسد كه  تا اين زمان نيروي مغناطيسي معكوس بوسيله خط C-O نشان داده ميشود خط C-O نيروي بازگردان در قطعه را نشان داده ميشود  يعني براي ازبين بردن نيروي مغناطيس پس ماند احتياج به نيروي مغناطيس ميباشد.

5-     معكوس نمودن قطبيت Reverse Polarity

زماني كه نيروي مغناطيس بطور معكوس از C به d افزايش ميابد، قطعه مجددا اشباع ميشود اگر نيروي مغناطيسي تا مقدار صفر كاهش پيداكند خط d-e تشكيل شده و مقدار مغناطيس پس ماند قطبيت Polarity معكوس را نمايش ميدهد.  مجددا افزايش نيروي مغناطيس در جهت اوليه منحني e-f-a را كامل مينمايد.

6-     خصوصيات منحني Curve Characteristics

مقدار تاخير مشخص بين نيروي مغانطيسي و شار در اين چرخه، هيسترسيسي Hysteresis ناميده ميشود، دو منحني هيسترسيس در شكل 12-2 نشان داده شده است منحني هيسترسيس پهن نشان ميدهد كه آن قطعه داراي قدرت تاثير ناپذيري بالا High Reluctance و مغناطيس نمودن آن سخت ميباشد از طرف ديگر اين نوع قطعه داراي مقدار قابل ملاحظه اي ميدان پس ماند بوده و داراي نيروي نگهدارندگي بالا بوده و ميتواند يك آهنرباي دائمي خوب باشد.

در منحني هيسترسيس باريك ميتوانيم ببينيم كه آن قطعه داراي قدرت نگهدارندگي پائين Low Receptivity (ميدان پس ماند ضعيف) و براحتي مغناطيس ميگردد (تاثير ناپديري ضعيف).

مغناطيس نمودن مدور و طولي Circular & Longitudinal Magnetization

1-     مقدمه General

در آزمايش ذرات مغناطيس هم از مغناطيس مدور و هم طولي استفاده ميگردد روش هاي مختلف براي القاي اين ميادين مغناطيسي به قطعه در پاراگراف هاي زير به تفصيل بيان گرديده است.

2-     مغناطيس مدور Circular Magnetization

ميدان مغناطيسي مدور بوسيله عبور دادن جريان برق از داخل قطعه( مغناطيس نمودن مستقيم) يا بوسيله عبور دادن جريان از درون كنداكتور كه در داخل قطعه قرار گرفته (مغناطيس نمودن غير مستقيم) و يا بوسيله پراد به داخل قطعه القا ميگردد. در روش مغناطيس نمودن بطريق مستقيم  اگر ضخامت و شكل قطعه در تمامي طول آن يكنواخت باشد ميدان مغناطيسي در تمامي طول قطعه يكنواخت خواهد بود.

(a القاي مستقيم Direct Induction

القاي مستقيم ميدان مدور بوسيله عبور جريان برق از درون قطعه بوجود مي آيد كه در تصوير A در شكل 13-2 نشان داده شده است اين روش هدشات Heat Shot مي باشد.

b) القاي مستقيم با استفاده از برادDirect Induction Using Prods

يك روش ديگر از القاي ميدان مغناطيسي مدور استفاده از پراد ميباشد پراد زماني مورد استفاده قرار ميگيرد كه سايز قطعه اجازه استفاده از هد شات (Heat Shot) يا كنداكتور مركزي (Central Conductor) را ندهد جهت جريان و انتشار ميدان در تصوير B از شكل 13-2 نشان داده شده است.

ميدان ميان پرادها بدليل برخورد دو ميدان بوجود آمده باعث دگرگوني ميگردد زماني كه فاصله بين دو پراد بين 6 تا 8 اينچ (15 الي 20 سانتي متر) باشد مغناطيس بوجود آمده بوسيله پراد بسيار موثر خواهد بود.

C القاي غير مستقيم Indirect Induction

در روش القاي غير مستقم القاي ميدان مدور به قطعه با قرار دادن كنداكتور مركزي حامل جريان برق در ميان قطعه بدست مي آيد.

اين روش با نام تكنيك كنداكتور مركزي Central Conductor Technique  شناخته ميشود كه در تصوير  C در شكل 13-2  نشان داده شده است.

استفاده از كنداكتور باعث پايين آوردن احتمال سوختگي قطعه ميشود زيرا اگر در روش Heat Shot اتصال بدرستي انجام نپذيرد بعلت عبوربيش از حد جريان برق از قطعه احتمال خرابي قطعه وجود خواهد داشت.

3-     مغتاطيس طوليLongitudinal Magnetization

جهت ايجاد مغناطيس طولي در يك قطعه با استفاده از ميدان مغناطيسي طولي توليد شده توسط كويل( سيم پيچ ) Coil يا سولتديد (سيم پيچ استوانه اي ) Solenoid انجام مي پذيرد.

a.      كويل ( Solenoid) Coil

زماني كه طول قطعه چندين برابرقطر آن باشد. ميتوان قطعه را با قرار دادن از طرف طولي در داخل ميدان كويل با سولنويد مغناطيس نمود.

اين روش بنام كويل شات Coil Shot شناخته ميشود و در تصوير A در شكل 14-2 به تصوير كشيده شده است.

توجه : در روش كويل قدرت ميدان تقريبا برابر است با جريان (به آمپر) در تعداد حلقه هاي كويل بنابراين قدرت ميدان در كويل با واحد آمپر-دور Ampere – Turn سنجيده ميشود.

b.      يوك Yoke

از يوك ميتوان در قطعات ميدان مغناطيس طولي ايجاد نمود در اصل يوك يك آهنرباي نعلي شكل است از آهن نرم با قدرت Receptivity پايين ساخته شده و بوسيله يك كويل(سيم پيچ) كوچك در اطراف بازوي افقي آن خاصيت آهنربايي در آن ايجاد ميگردد.

زمانيكه يوك مغناطيس شده بر روي قطعه قرار ميگيرد(تصوير B از شكل 14-2 را ملاحظه نمائيد) جريان شار مغناطيسي از قطب شمال يوك بداخل قطعه وارد و سپس از قطعه خارج و از قطب جنوب وارد يوك ميشود و اين امر باعث القاي يك ميدان مغناطيسي طولي در قطعه ميگردد.

d.قدرت ميدان در سطح خارج كنداكتور با افزايش فاصله از روي سطح سريعا ضعيف ميشود براي مثال ميدان مغناطيسي در فاصله دو برابري قطر كنداكتور نصف قدرت ميدان بر روي سطح كنداكتور خواهد بود( شكل 15-2)

3-كنداكتور توپر آهني Solid Magnetic Conductor

قدرت ميدان مغناطيسي در داخل كنداكتور توپر آهني از قبيل آهن بدليل قدرت نفوذ پذيري بالا بسيار قوي تر است از قدرت ميدان مغناطيسي در كنداكتور توپر غير آهني.

قدرت ميدان مغناطيسي در خارج از كنداكتور توپر آهني دقيقا برابر است با ميدان مغناطيسي در خارج از كنداكتور توپر غيرآهني البته بشرطي كه هر دو داراي قطر و مقدار جريان عبوري برابر  باشند.

4-كنداكتور غير آهني توخاليMagnetic Conductor Hollow -

در كنداكتور هاي غيرآهني توخالي هيچ حرياني از قسمت فضاي خالي داخل عبور نميكند ميدان در مركز اين فضا صفر و بطرف سطح بيروني ميدان افزايش ميابد اگر كنداكتور توخالي و توپر غيرآهني داراي قطر خارجي و جريان عبوري برابر باشند قدرت ميدان مغناطيسي در سطح هر دو برابر خواهد بود شكل 17-2 ميدان مغناطيسي در داخل و خارج يك كنداكتور غير آهني توخالي را نشان ميدهد.

5-كنداكتور  آهني توخاليMagnetic Conductor Hollow -

زماني كه از يك كنداكتور آهني توخالي استفاده ميگردد قدرت نفوذ پذيري بعنوان يك فاكتور اصلي در مد نظر قرار ميگيرد با مراجعه به شكل 18-2 مي بينيد كه قدرت ميدان در سطح خارجي يك كنداكتور آهني توخالي برابر است با يك كنداكتور آهني توپر اگر جريان و قطر خارجي هر دو برابر باشد شكل19-2 ميدان مغناطيسي را در زماني كه يك كنداكتور غير فلزي در داخل يك قطعه آهني توخالي قرار گرفته شده باشد از آنجائيكه سيلندر داراي قدرت نفوذ بالا ميباشد ميدان تمايل بيشتري به تمركز در داخل سيلندر داشته تا در فضاي اطراف آن.

6-توزيع ميدان توسط برق متناوب Alternating Current Field Distribution

در مباحث قبل در رابطه با مغناطيس توسط جريان مستقيم (DC) توضيح داده شد تمامي آن قوانين در رابطه با مغناطيس توسط جريان متناوب (AC) صدق نخواهد كرد. جريان متناوب بيشتر تمايل به حركت در سطح خارجي كنداكتور را دارد اين پديده را تاثير سطحي Skin Effect ناميده ميشود.

7-ميدان پس ماند توسط جريان مستقيم Direct Current Residual Field

ميدان مغناطيسي مدور پس ماند در كنداكتور هاي آهني بعد از قطع جزيان برق نيز باقي مي ماند درست به همان شكلي كه درزمان عبور جريان در كنداكتور وجود دارد زماني كه جريان DC به صفر ميرسد ميدان خارجي نيز به صفر ميرسد در زمانيكه از مغناطيس طولي استفادع ميگردد تداخل نيروي مغناطيس DC باعث بوجود آمدن جريان هاي ناپايدار القا شده در داخل قطعه ميشود اين جريان هاي ناپايدار ميتوانند باعث تغيير نامحسوس در قدرت و جهت ميدان پس ماند شوند.

8-ميدان پس ماند توسط جريان متناوب Alternating Current Residual Fields

زمانيكه جريان متناوب استفاده شده براي مغناطيس نمودن قطعه بتدريج كاهش يافته تا به صفر برسد ميدان مغناطيس پس ماند در قطعه باقي نخواهد ماند و قطعه كاملا مغناطيس زدائي (Demagnetized) ميشود.

زماني كه جريان متناوب ناگهان قطع گردد امكان باقي ماندن ميدان پس ماند در قطعه وجود دارد البته بسته به اين كه در چه نقطه اي از سيكل جريان متناوب قطع گرديده است ميدان مغناطيس پس ماند مدور بعد از قطع جريان AC تقريبا شبيه به آنچه كه در شكل هاي 20-2 و 21-2 ميباشد.

مشخصات جريان برق جهت مغناطيس نمودن

Magnetizing Current Characteristics

1-     مقدمه General

جريان متناوب AC مستقيم DC و موج تصحيح شده نيم سيكل HWDC براي مغناطيس نمودن قطعات فلزي در آزمايش ذرات مغناطيسي مورد استفده قرار ميگيرد براي توليد ميدان مغناطيسي فقط استفاده از يك نوع ازاين جريانها كفايت ميكند بطور عمومي بهترين جريانهاي مورد قبول در آزمايش ذرات مغناطيسي جريان متناوب AC و موج تصحيح شده نيم سيكل HWDC ميباشد جريان متناوب AC بعلت خاصيت حساسيت سطحي آن Skin Effect بهترين جريان براي يافتن عيوب سطحي و جريان HWDC براي يافتن عيوب زير سطحي مورد ميباشند.

2-     جريان متناوب Alternating Current

جريان متناوب معمولا بسيار آسان توسط برق شهري يا ولتاژ 110-440 ولت در دسترس ميباشد جريان متناوب برق تك فاز جهت جريان را با فركانس 60 هرتز عوض ميكند اين نوع جريان باعث توليد بيشترين شار مغناطيسي در سطح قطعه مغناطيس شده ميشود و قدرت نفوذ كمي هم دارد.

a.      فايده استفاده از جريان متناوب AC قابليت كم و زياد كردن ولتاژ ميباشد همچنين تغيير جهت در جريان متناوب باعث تحرك بيشتر ذرات مغناطيسي و تجمع آنها در اطراف منطقه نشت شار مغناطيسي ميشود.

b.      اصول سيكل جريان متناوب در شكل 22-2 نشان داده شده است در اين شكل a نقطه صفر در ابتداي شروع سيكل ميباشد b حداكثر مقدار جريان در يك جهت در اوج سيكل c نقطه مياني سيكل كه در اين قسمت جهت جريان معكوس ميشود d حداكثر مقدار جريان در جهت مخالف و  e كامل  سيكل ميباشد.

3-     موج تصحيح شده نيم سيكل (HWDC) Half Wave Rectified Current

ساليان متمادي است كه در دستگاه تصحيح كننده سيكل جريان برق جهت انجام آزمايش ذرات مغناطيسي ساخته شده است اصول اوليه مدار تصحيح كننده نيم سيكل شامل يك اصلاح كننده Rectifier است كه منبع ولتاژ AC و بار مقاومت را بصورت سري متصل ميكند اين Rectifier  باعث ميشود كه جريان فقط در زماني كه سيكل در نيمه مثبت ولتاژ AC ميباشد جريان پيدا كند جريان تبديل به پالس DC ميشود مطابق شكل 23-2 استفاده از جريان تصحيح شده Rectified Current  مزاياي زير را دارا ميباشد:

a.      از جريان متناوب با فركانس هاي متداول صنعتي ميتوان استفاده نمود (اگر جريان سه فاز باشد بار الكتريكي به سه فاز منتشر ميگردد)

b.      نفوذ برابر است با جريان  مستقيم DC

c.       تاثير پالس هاي امواج Rectified شده كمك به تحرك ذرات مغناطيسي ميشود.

d.      بسيار موثر در يافتن عيوب زير سطحي ميباشد

e.      ميتوان آنرا در يك دستگاه بهمراه AC تعبيه نمود.

4-     خصوصيات نفوذ ميدان Penetration Characteristics

همانطوريكه قبلا توضيح داده شد روش AC در مشخص نمودن عيوب سطحي از جريان DC يا HWDC حساس تر ميباشد شكل 24-2 قابليت روش هاي مختلف را در مشخص نمودن عيوب سطحي باهم مقايسه ميكند اين نمودار آمپر عمق عيوب ميباشد اين آزمايش بر روي قطعه نمايش داده شده در سمت راست نمودار انجام پذيرفته است حداقل آمپر لازمه براي پيدا كردن علائم در هر روش ثبت گرديده است.

مقدار جريان لازم Current Requirements

1-     ميدان مغناطيسي مدور Circular Magnetization

مقدار جريان مجاز براي ايجاد يك مغناطيسي مدور در يك قطعه در مشخصات آزمايش Test Specification جهت انجام آزمايش قيد گرديده است در پاراگراف هاي زير مقدار جريان را كه براسس مشخصات امروزه مورد استفاده قرار ميگيرد نشان داده شده و ميتواند براي يافتن مقدار واقعي جهت هر قطعه به مشخصات آزمايش آن مراجعه نمائيد فقط از مقدار جرياني كه بتواند علائم را بما نشان بدهد استفاده مينمائيم بهترين معيار براي اندازه گيري قدرت جريان مغناطيسي خود قطعه با عيب مشخص بر روي آنميباشد سپس آن قطعه را بعنوان مرجع قرار داده و مقدار جريان لازمه بطور متناوب چك ميشود مقدار پيشنهاد شده براي ميدان مدور بدليل فاكتورهاي مختلف متغير ميباشد مقدار قابل قبول معمولا 1200-700 آمپر براي هر قطر  اينچ (480-280 آمپر براي هر قطر سانتي متر) يا بزرگترين اندازه سطح مقطع قطعه مورد آزمايش ميباشد .

مقدار آمپر در جدول 2-2 نشان داده شده است كه بصورت تقريبي ميباشد و براي هر قطعه ميبايست محاسبه شود شكل 25-2 قطعاتي را با اشكال و اندزه هاي مختلف نشان داده است.

1)      تصوير A از شكل 25-2 قطعه اي با قطرهاي مختلف را نشان ميدهد كه قطر كوچك آن 2 اينچ و قطر بزرگ آن 3 اينچ ميباشد طبق جدول  2-2 و مباحث قبل قطر كوچك ابتدا آزمايش ميگردد كه نياز به 2400- 1400 آمپر را دارد در مرحله دوم آزمايش براي قطر 13 اينچ احتياج به 3600-2100 آمپر جريان ميباشد.

2)      تصوير B از شكل 25-2 قطعه اي استوانه اي را نشان ميدهد كه اول به روش هدشات (سربه سر) Head Shot و سپس به روش كنداكتور مركزي Central Conductor آزمايش ميگردد از روي جدول 2-2 ميتوان ديد كه در  هر دو مورد مقدار جريان برابر ميباشد يعني 4800-2800 آمپر .

3)      تصوير D از شكل 25-2 تعدادي ازقطعات كوچك (مهره) Nuts را نشان ميدهد كه به روش كنداكتور مركزي Central Conductor آزمايش ميگردد حداكثر قطر خارجي مهره ها 4 سانتي متر ميباشد طبق جدول 2-2 احتياج به 1920-1120 آمپر ميباشد.

قطعات لوله اي × و توپر

بيشترين عرض يا قطر

مقدار جريان جهت مغناطيس نمودن به آمپر

به اينچ

به سانتي متر

0،4

0،5

0،75

0،8

1،0

1،2

1،5

1،6

2،0

2،4

2،5

2،5

2،8

3،0

3،2

3،5

3،6

4،0

1،0

1،3

1،9

2،0

2،5

3،0

3،8

4،0

5،0

6،0

6،3

7،0

7،6

8،0

8،9

9،0

10،0

480-280

600-350

900-525

960-560

1200-700

1440-840

1800-1050

1920-1120

2400-1400

2880-1680

3000-1750

3360-1960

3600-2100

3840-2240

4200-2450

4320-2520

4800-3800

 

× يا بدون كنداكتور مركزي ؛                                              اندازه گيري ميبايست براساس قطر  خارجي قطعه انجام مي گيرد.

مقدار جريان لازم براي مغناطيس  نمودن مدور قطعات توپر با استوانه اي

2-     مغناطيس نمودن طولي Longitudinal Magnetization

زماني كه از كويل (سيم پيچ) Coil استفاده ميشود قدرت ميدان ازروي مقدار آمپر و تعداد سيمهاي سيم پيچ محاسبه ميگردد. براي مثال جريان 800 آمپري در كويل با 5 دور سيم توليد نيروي مغناطيسي برابر با 4000 آمپر – دور Ampere Turn مينمايد براي محاسبه مغناطيسي لازم است كه ما تعداد سيم ها را در سيم پيچ (كويل) بدانيم.

در اكثر دستگاه هاي ثابت اين اطلاعات بر  روي كويل نوشته شده است در غير اينصورت اطلاعات لازمه را ميتوان از سازنده دستگاه دريافت نمود يكي ديگر از انواع كويل ها كابلهاي روكش شده ميباشد معمولا اين نوع كويل زماني مورد استفاده قرار ميگيرد كه شكل يا اندازه قطعه امكان استفاده از كويلهاي معمولي را به ما ندهند.

a.نسبت طول به قطرL/D

براي اطمينان از مغناطيس بروش كويل (طولي)،طول قطعه مورد آزمايش بايد حداقل دو برابر قطر يا عرض آن باشد.اين رابطه تناسب طول به قطر قطعه L/D Ratio ميباشد.تناسب L/Dوتعداد سيمهاي سيم پيچ در كويل مقدار آمپر براي كويل را با در نظر گرفتن شرايط زير مشخص مي نمايد.

1)قطعه داراي تناسب L/D بين 2تا 15 باشد.

2)طول قطعه يا قسمتي كه ميبايست مورد مغناطيس گردد بيشتر از 18 اينچ (45سانتيمتر)نباشد.

3)سطح مقطع قطعه بيشتر از يكدهم سطح مقطع دهانه كويل نباشد.

4)قطعه در سطح داخلي كويل قرار گرفته و در مركز كويل قرار نگرفته باشد.

b.محاسبه مقدار آمپر صحيح Finding correct Amperage

اگر شرايط پيشين حاصل گردد سپس فرمول  صحيح براي محاسبه آمپر برابر خواهد بود با:

آمپر

عدد ثابت=45000

طول قطعه =L

قطر قطعه= D

                                                                                تعداد سيم در كويل=T

C.استفاده از تناسب طول به قطر L/D Ratio

يك قطعه را در نظر بگيريد به طول 12 اينچ(L)و قطر 13 اينچ(D) و كويل داراي 5دور سيم (5 TUMS)ميباشد مقدار آمپر مورد نياز از اول فرمول زير بدست مي آيد:

يا در نظر بگيريد يك قطعه ديگر كه طول آن (L)24سانتيمتر و قطر آن(D)4سانتيمتر و از كويل با 5سيم دور(5 Turn)استفاده گرديده،سپس:

توجه:اين فرمول را مي توان براي كويل ها با هر تعداد سيم (coil Turn)استفاده نمود.از نظر تئوري هر چه تعداد سيم دور بيشتر باشد  ميدان قويتر مي باشد.همچنين تعداد بيش از حد سيم دور در كويل  باعث توليد حرارت زياد مي شود.از آنجاييكه ميدان مؤثر بستگي به اندازه كويل دارد،براي آزمايش يك قطعه طويل مي بايست قطعه را در چند مرحله مورد آزمايش قرار داد.

4-توليد مغناطيس توسط پرادprod magnetizations

محاسبه تراكم شار مغناطيسي(Flux Density)در آزمايش با تكنيك پراد آسان مي با شد،زيرا هم مي توان مقدار جريان را تغيير داد و هم مي توان فاصله بين پرادها را كم و زياد نمود.

اگر تراكم ذرات مغناطيسي بين دو پراد بسيار زياد باشد،ذرات مغناطيسي بر روي قطعه تشكيل يك باند را مي دهند.تشكيل باند Bandingنشان دهنده ميدان بسيار قوي بوده و مي بايست با پايين آوردن آمپر دستگاه يا افزايش فاصله بين پرادها، ميدان را تنظيم نمود.فاصله بين پرادها بسته به سايزو ضخامت قطعه مورد آزمايش متغير مي باشد8-6 اينچ(20-15 سانتي متر)معمولا" براي قطعات بزرگ ميدان مناسبي را توليد مي كند.

توليد عمليات مغناطيس زدائي Theory of Demagnetization

1-     مقدمه General

در قطعات فلزي معمولا"بعد از قطع ميدان مغناطيسي،مقداري از ميدان در قطعه باقي مي ماند.قدرت ميدان پس ماند بستگي به قدرت نفوذپذيري قطعه،قدرت و جهت نيروي مغناطيسي دارد.مغناطيسي زدايي كامل قطعه ،كاري بس دشوار مي باشد،اما غير ممكن نخواهد بود.بنابراين  مراحل مغناطيس زدايي،پايين آوردن مغناطيس پس ماند در قطعه تا حد قابل قبول مي باشد اصول كلي عمليات مغناطيس زدايي تغيير دادن جهت جريان به طور  متناوب و پايين آوردن قدرت ميدان در قطعه مي باشد..شكل26-2روش مغناطيس زدايي را نشان مدهد.

سمت راست نمودار ،تغيير جهت و پايين آمدن قدرت ميدان را نشان داده است،در سمت چپ منحني هيسترسيس مربوط به اين عمل را نشان مي دهد.

2-مغناطيس زدايي بوسيله جريان متناوب Alternating current Demagnetization

يكي از آسان ترين روش هاي مغناطيس زدائي استفاده از كويل مخصوص مغناطيس زدائي مي باشد.(شكل27-2)زمانيكه جريان برق به اين نوع كويل وصل مي گردد،ميدان مغناطيسي به قطعه اي كه داخل كويل قرار گرفته باشد القا مي شود و از آنجاييكه جهت جريان به صورت اتومات در حال تغيير مي باشد،قطبيت ميدان القا شده نيز در حال تغيير مي باشد.

وقتي قطعه به تدريج از كويل خارج شده و فاصله مي گيرد،قدرت ميدان مغناطيسي در قطعه نيز بتدريج ضعيف و ضعيفتر مي گردد.مغناطيس زدايي زماني كامل مي گردد كه در زمان جاري بودن جريان در كويل،قطعه از داخل كويل خارج شده و فاصله بگيرد،اگر قبل از اينكه قطعه از كويل خارج شده باشد و جريان برق قطع گردد،ميدان مغناطيسي در داخل قطعه باقي خواهد ماند.

3-مغناطيس زدايي به وسيله جريان مستقيمDirect Current Demagnetization

از آنجاييكه ميدان مغناطيسي توليد شده توسط جريان متناوب قدرت نفوذي زيادي را در قطعه ندارد،مغناطيس زدايي كامل بعضي از قطعات،مخصوصا"قطعات بزرگ و حجيم با اشكال هندسي نامتقارن بسيار دشوار خواهد بود.

اگر امكان كنترل مقدار جريان و تغيير جهت جريان وجود داشته باشد،مي توان از جريان برق مستقيم DC براي مغناطيس زدايي Demagnetizationاستفاده نمود.

مغناطيس زدائي با جريان مستقيم مؤثرتر و كامل تر از مغناطيس زدائي با جريان متناوب مي باشد.در بعضي از تجهيزات آزمايش ذرات مغناطيسي سيستم مغناطيس زدائي با جريان مستقيمDCتعبيه شده است.بدون داشتن اين تجهيزات ،عمليات مغناطيس زدائي با جريان مستقيم كاري است بس وقت گيرو دشوار.براي انجام عمليات مغناطيس زدائي بر روي چندين قطعه،ترجيحا"اين عمليات ميبايست بصورت جداگانه بر روي هر قطعه انجام گيرد.

.aبراي مغناطيس زدائي با جريان مستقيم،قطعه را در داخل كويل با جريان مستقيم قرار مي دهيم .اين جريان بايد بنحوي تنظيم شده باشد كه قدرت جريان آن كمي بالاتر از قدرت جريان اوليه جهت انجام آزمايش باشد.سپس جهت و مقدار جريان بايد تواما"كاهش پيدا كند .اين عمل پايين آوردن مقدار و جهت جريان تا زماني ادامه ميابد تا قدرت ميدان به پايين ترين مقدار ممكن خود برسد.

b.براي گرفتن بهترين نتيجه از عمليات مغناطيس زدائي ،قطر كويل دستگاه مغناطيس زدائي بايد به اندازه اي باشد تا قطعه بتواند در داخل آن قرار گيرد.اگر مغناطيس زدائي بر روي قطعات كوچك توسط يك كويل بزرگ انجام گيرد ،قطعات مي بايست در نزديكي سطح داخلي كويل قرار گيرند زيرا قدرت ميدان  در اين ناحيه در قوي ترين حالت خود مي با شد.

4-تاثير عمليات مغناطيس زدائي Efficiency of Demagnetization

در عمل براي حصول اطمينان از وجود ميدان مغناطيسي پس ماند در قطعه بعد از عمليات مغناطيس زدائي،از ميدان سنج Field Indicatorاستفاده مي نماييم.ميدان سنج وسيله اي است كوچك و جيبي كه با آهنرباهاي كوچك تعبيه شده در داخل آن قادر به مقايسه و در نتيجه نشان دادن قدرت ميدان مي باشداين كه يك قطعه احتياج به مغناطيس زدائي دارد يا خير بستگي به شرايط و نوع كاربرد آن قطعه دارد.

a.مغناطيس زدائي زماني احتياج مي باشد كه:

i. قدرت ميدان مغناطيسي پس ماند باعث اختلال در عملكرد آني آن قطعه شود،از قبيل جوشكاري يا ماشين كاري.ميدان مغناطيسي مي تواند باعث راندن فلز مذاب در حين جوشكاري قطعه يا چسبيدن براده هاي آهن به ابزار آلات در زمان ماشين كاري گردد.

ii.اگر قطعه يك عضو متحرك دستگاه باشد و چسبندگي ذرات به آن باعث خرابي قطعه شود.

iii.نشت ميدان مي تواند باعث تداخل با سيستم كار قطعات جانبي كه بر اساس مغناطيس كار مي كنند شود.براي مثال قطب نما يا انواع ميدان سنج ها.

iv.مغناطيس پس ماند مي تواند باعث ايجاد اشكال در عمليات تميزكاري گردد.

v.قطعه اي مي بايست با مقدار جريان كمتر  و در جهت مخالف به نسبت جهت  ميدان اوليه  يا آزمايش قبل مغناطيس شود.

vi.طبق استاندارد الزام شده باشد.

b.مغناطيس زدائي در مواقعي  الزامي نميباشد كه:

i. قطعات آهني نرم يا استيل كه قدرت نگهدارندگي پايين دارند

ii.اگر بعد از آزمايش ذرات مغناطيسي قطعه تنش زدائي ميگردد.

iii. قطعات بزرگ ريختگي جوشكاري شده يا مخازن كه ميدان مغناطيس پس ماند تاثيري بر عملكرد آنها ندارد.

iv. اگر قطعه ميبايست مجددا در يك جهت ديگر و با آمپر بالاتر مورد آزمايش ذرات مغناطيسي قرارگيرد.

v. اگر مجددا بدليل بالابرهاي مغناطيسي در قطعه ميدان مغناطيسي بوجود خواهد آمد.

بخش 3: محلول ذرات مغناطيسي و روش تهيه آنها

Medium & Their Preparation

مقدمه: موفقيت در انجام آزمايش ذرات مغناطيسي بستگي به انتخاب مواد مصرفي و روش آزمايش مي باشد در روش آزمايش با پودر خشك Dry Powder پودر ذرات مغناطيسي بر روي سطح قطعه پاشيده ميشود در روش آزمايش با پودر  مرطوب Wet Powder ذرات فلز معمولا با يك يك پايه مايع (نفت يا محلول هاي مخصوص) مخلوط شده و ماده آزمايش را تشكيل ميدهد و ميتوان آنرا با اسپري كردن به روي سطح قطعه پاشيد زماني كه ذران مغناطيسي خشك يا مرطوب در زمان برقرار بودن جريان به روي سطح پاشيده ميشود اين روش را روش مداوم Continuo method مي نامند اگر ذرات مغناطيسي بعد از قطع جريان مغناطيسي بر روي سطح قطعه پاشيده شود اين روش را روش پس ماند Residual Method مي نامند نميتوان هيچگاه تنها از يك نوع بخصوص از ذرات مغناطيسي و يا روش واحدي براي مشخص نمودن كليه گسستگي ها استفاده نمود.

تكنيك هاي آزمايش Testing Methods

1-     مقدمه General

دانش خواص و تاثير ذرات مغناطيسي در رابطه با عيب يابي بسيار با اهميت ميباشد ذرات مغناطيسي ميبايست داراي چهار مشخصه اصلي باشد مغناطيس پذيري شكل و اندازه تحرك پذيري و قابليت ديد.

2-     خصوصيات مغناطيسي ذرات Magnetic Properties

ذرات مغناطيسي ميبايست داراي دو خصوصيت مغناطيسي مهم باشد قدرت نفوذ پذيري بالا High Permeability و خاصيت نگهدارندگي پايين Low Receptivity

قدرت نفوذ پذيريy Permeability عبارت است از مقدار راحتي كه بتوان آن ذره را مغناطيس نمود و خاصيت نگهدارندگي Receptivity خاصيت ذره در نگهداري مقداري از ميدان مغناطيسي پس ماند در خود مي باشد ذرات  مغناطيسي  با دارابودن خصوصيات فوق به راحتي جذب ميدان مغناطيسي نشت شده گرديده ولي بعد از قطع ميدان خاصيت مغناطيسي خود را سريعا از دست مي دهد.

3-     شكل و اندازه ذرات Geometric Properties

ذراتي كه داراي شكل كروي مي باشند داراي بيشترين تحرك مي باشند اما به دليل شكل خود به راحتي جذب  ميدان مغناطيسي نمي شونداز طرف ديگر ذرات به شكل استوانه اي شكل با حداكثر قدرت جذب ميدان مغناطيسي نشتي شده اما داراي تحرك ضعيف مي باشد از اين رو ذرات با شكل تخم مرغي (شكل مابين كروي و استوانه اي ) بهترين شكل براي دستابي به هر دو خصوصيات فوق مي باشد. البته اندازه اين ذارات نقش بسيار مهمي را ايفا مي كند.

 ذرات ريز براي پيدا نمودن نشتي هاي ضعيف مناسب مي باشد و ذرات درشت تر فقط زماني كه دستورالعمل اجازه استفاده را بدهد قابل استفاده خواهند بود زيرا ذرات درشت قادر به مشخص نمودن ميادين ضعيف نشتي نمي باشند  بنابراين پودرهاي خشك در اندازه هاي بسيار متفاوتي تهيه مي گردند كه البته همه آنها مي بايست از توري با درجه 100 رد شوند  در روش ذرات مرطوب Wet Method  اكسيد آهن به عنوان ذرات مغناطيسي استفاده مي گردد اين ذرات داراي قدرت نفوذ پذيري Permeability پايين تري به نسبت ذارات خشك بوده و همچنين فاقد شكل و اندازه مشخصي مي باشند اين ذرات با داشتن اندازه بسيار ريز خود قادرند كه در مايع به طور معلق باقي بمانند كه اين امر باعث تحرك هرچه بيشتر اين ذرات قبل از ته نشين شدن مي شوند

4-     تحرك ذارات Mobility

پاشيده شدن ذران مغناطيسي برر روي سطح قطعه بايد طوري باشد كه اين ذرات بتوانند با آزادي تمام خود را به محل نشت ميدان مغناطيسي برسانند

a.      در روش خشك تحرك ذرات توسط پاشيدن و جريان هواي ملايم تامين مي گرد بهترين روش از نظر تحرك ذرات پاشيدن يك ابري از ذرات با سرعت پايين بر روي سطح قطعه مي باشد.اين روش به ميدان نشتي ضعيف  كمك مي كند تا ذرات را به سوي خود جذب نمايد تحرك ذرات را ميتوان با ايجاد لرزشر در قطعه پس از پاشيدن ذرات مغناطيسي بر روي سطح نيز تامين نمود از آنجاييكه تاثير جريان متناوب AC باعث رقص Dance درذرات مغناطيسي مي گردد استفاه از اين نوع جريان مطلوب مي باشد

b.       يكي از مهمترين مزاياي روش مرطوب Wet Method تحرك بسيار عالي ذرات معلق مي باشد. در اين محلول ها از مايعي با چسبندگي پايين Low Viscosity استفاده مي گردد تا تحرك ذرات معلق در مايع به راحتي انجام پذيرد

5-     قابليت ديد Visibility

علائم پس ازتشكيل بايد براحتي قابل رويت باشد. نور كافي نيز بسيار با اهميت مي باشد نوع رنگ ذرات با توجه راحتي ديد انتخاب ميگردد براي قطعاتي باسطوح صيقلي يا متخلخل ريخته گري شده نمي توان فقط از يك رنگ استفاده نمود رنگهاي متداول مورد استفاده در صنعت مي توان از رنگهاي خاكستري قرمز و سياه نام برد رنگ خاكستري بهترين رنگ از نظر ديد براي اكثر سطح مي باشد مگر سطوح نقره اي رنگ و سندبلاست  شده پودرهاي فلورسنت ذراتي هستند كه با رنگ فلورسنت پوشيده شده و در زير تابش نور ماوراء بنفش  Ultraviolet يا اصطلاحا نور سياه Black Light قابليت ديد آن بسيار افزايش مي يابد.

6-     خصوصيات ذرات مغناطيسي Particle Requirements

براي بهترين كارايي ذرات مغناطيسي چه در حالت خشك Dry و چه در حالت مرطوب Wet شرايط زير الزامي مي باشد.

a.      غير سمي باشد Non Toxic

b.      به صورت دانه مجزا از هم و داراي اندازه هاي صحيح باشند

c.       قابليت مغناطيس شدن را دارا باشد Ferromagnetic

d.      عاري از آلودگي باشد Free of Contamination

e.      دراي قدرت نفوذ پذيري بالا باشد High Permeability

f.       داراي قدرت نگهدارندگي پايين باشن Low Receptivity

g.       داراي قابليت ديد مناسب باشد Visibility

محمول ذران مغناطيسي Wet Suspension (Bath)

1-     مقدمه General

محمول ذرات مغناطيسي شامل مايع حمل كننده ذرات و ذرات مغناطيسي معلق در محلول مي باشد

محلول استفاده شده معمولا نفت يا از محلول هاي مشابه انتخاب ميشود از آب نيز ميتوان استفاده نمود البته بعد از اضافه كردن مواد ضد حباب ( Anti Foam) ضد خوردگي (Anti Corrosion) و يا خيس كنندگي (Wetting Agents) محلول نمي بايست خاصيت فلورسنت داشته باشد و به منظورايمني مي بايست غير سمي بوده و قابليت اشتعال با درجه احتراق  پاييني را داشته باشد ذرات مغناطيسي در شكل هاي پودر خشك خميري و محلول موجود مي باشند.

 اين محلول مي تواند فلورسنت ياغير فلورسنت باشد براي دسترسي به حساسيت لازم غلظت ذرات مغناطيسي داخل محلول بايد در حد قابل قبولي باشد  غلظت كم باعث ميشود تا علائم به طور  واضح پديدار نگرديده يا اصلا"تشكيل نگردد و غلظت بيش از حد باعث پوشش سطح پوشيده و پوشيده شدن عيوب مي شود.جدول 1-3مقدار غلظت ذرات مغناطيسي را در محلول مشخص نموده است.

نوع ذرات

گالن ذرات معلق

ذرات به ميلي ليتر يا cc (ml100 orcc100)

غير فلورسنتي

فلورسنتي

به دستورالعمل سازنده مراجعه

گردد

4-2                   0-1

5-0                    1-0

 

2-تكان دادن Agitation

در زمان استفاده از محلول محتويات ظرف مي با يست به طور مرتب هم زده شود تا غلظت ذرات مغناطيسي در تمام محلول يكنواخت گردد.تكان دادن محلول قبل از مصرف الزامي مي باشد.اين هم زدن محلول مي تواندتوسط يك پمپ برقي ياتوسط هواي فشرده انجام گيرد.هواي فشره با توجه به تاثير خوب به دليل به همراه داشتن رطوبت وذرات خارجي مي تواند باعث آلودگي محلول گردد.غلظت محلول مي بايست به صورت دوره اي براي مشخص نمودن مقدار تبخير مايع محلول و مقدار ذرات معلق در آن چك شود.

3-آزمايش ته نشين شدنSettling Test

محلول مي بايست 30دقيقه هم زده شود تا تمامي ذرات معلق به طور يكنواخت در محلول پخش گردد سپس مقدار 100ميلي ليتر (CC)از محلول را برداشته  و داخل ظرف گلابي شكل ريخته (Pear-Shaped)و به مدت 30دقيقه صبر مي كنيم تا تمامي ذرات داخل مايع ته نشين گردد(شكل 1-2)مقدار ذرات(واحد اندازه گيري ccيا ميلي ليتر)ته نشين شده در پايين ظرف مقدار غلظت ذرات (پودر قلز) محتوي محلول را نشان ميدهد در زمان اندازه گيري مواد ضائد و كثيفي و نخ داخل محلول كه بر روي سطح ته نشين شده قرار ميگيرد را بحساب نمي آيد اگر مقدار اين ذرات مغناطيسي بيش از حد مجاز باشد ميبايست مايع بيشتري به محلول اضافه گردد و در صورت كم بودن ذرات مغناطيسي ميبايست پودر فلز به محلول اضافه گردد.

بخش 4-كاربردهاي ذرات مغناطيسيMagnetic Particle Application

مقدمه-در اين بخش نحوه كاربري آزمايشات ذرات مغناطيسي مورد بحث قرار گرفته است.بيان تمامي روشها وتكنيكهاي مختلف براي كليه مواد و اشكال مختلف غير ممكن مي باشد با اين حال روشها و تكنيكها نشان داده شده در شكلهاي 1-4الي10-4را ميتوان بر روي اكثر قطعات انجام نمود.توضيحات كنار اشكال به شما كمك ميكند تا مطالب را بهتر متوجه شويد.در ضمن مروري مختصر از مطالبي كه در بخشهاي قبلي توضيح داده شده مجددا"بيان مي گردد.

دسته بندي روشهاي مغناطيس نمودن Classification of Magnetizing Methods

براي دسته بندي روشهاي مختلف مغناطيس نمودن قطعات مي توان از منابع مختلفي استفاده نمود.

اول:بر اساس اينكه آيا نيروي مغناطيسي  در هنگام پاشيدن ذرات مغناطيسي بر روي قطعه قطع گرديده  يا جريان دارد كه شامل روش آزمايش به روش مغناطيس پس ماند Residualو مداومContinuousمي شود.

دوم:بر اساس خصوصيات ميدان و شرايط ميدان مغناطيسي طولي Longitudinalو     circular  باشد.

سوم:بر پايه نوع جريان انتخابي جهت ايجاد ميدان مغناطيسي مي باشد متناوب Acيا تصحيح شده HwDCهمچنين مسئله مهم ديگر روشهاي مخصوص مغناطيس نمودن در ايجاد ميداني قوي ويكنواخت در داخل قطعه مي باشد اين روشها قادرند كه عيوب بيشتري را در واحد زمان به ما نشان دهند.

روش مغناطيس پس ماند Residual Method

در اين روش محلول ذرات مغناطيسي بعد از قطع ميدان مغناطيسي بر روي سطح قطعه  پاشيده مي شود.اين روش كه كاملا" بستگي به مقدار نيروي مغناطيسي پس ماند در داخل قطعه دارد و نمي توان اين روش را برروي استيل  يا آلياژهاي پايين كه داراي قدرت نگهدارندگي مغناطيسي پايين  مي باشد انجام داد.

روش مغناطيس مداومContinuous Method

در اين روش محلول ذرات مغناطيسي در زمان برقرار بودن ميدان مغناطيسي در قطعه بر روي سطح قطعه پاشيده مي شود يعني زماني كه ذرات  مغناطيسي بر روي سطح قرار دارند كه ميدان مغناطيسي در داخل قطعه وجود دارد.شكل11-4 منحني تراكم شار مغناطيسي را در زمان برقرار بودن جريان مغناطيسي  و بلافاصله بعد از قطع جريان مغناطيسي و همچنين زماني را كه ذرات مغناطيسي بايد پاشيده شوند را نشان داده است.

دستورالعمل تشكيل ميدان مغناطيس مدور Circular Magnetization Procedure

زماني كه نياز باشد جريان برق از داخل قطعه عبور داده شود براي جلوگيري از ايجاد جرقه يا گرم شدن بيش از حد قطعه ميبايست كاملا مواظب بود تمامي مناطق تماس قطعه با جريان برق كاملا تميز و قطعه بطور افقي و بين دو صفحه نگهدارنده( تماس) قرارگيرد اين دو صفحه بايد با فشار مناسي به سطح قطعه كار بچسبد قطعات بزرگ و سنگين بين گيره ها و بست ها محكم بسته مي شوند تا انتقال جريان را با اطمينان در قطعه جاري سازد.

در قطعاتي كه بدليل عايق كاري انتقال جريان دشوار مي باشد محل اتصال بايد عايق برداري و تميز گردد از كنداكتور هاي مركزي Central Conductors ميتوان براي آزمايش سطح داخلي قطعات استوانه اي با قطرهاي كوچك استفاده نمود از كنداكتور نيز ميتوان براي توليد ميدان مغناطيسي مدور Circular Magnetization استفاده نمود.

دستورالعمل تشكيل ميدان مغناطيسي طولي Longitudinal Magnetization Procedure

زمانيكه ازيك سيم پيچ Coil جهت ايجاد ميدان مغناطيس در قطعه استفاده ميشود نبايد از سيم پيچ بزرگ استفاده نمود زبرا بزرگي كويل Coil باعث ميشود ميدان قدرت كافي براي آزمايش قطعه را نداشته باشد از آنجائيكه قدرت ميدان در سطح داخلي كويل در قويترين حالت ميباشد قطعه ميبايست هميشه در نزديكترين حالت به سطح داخلي كويل قرار گيرد در غير اينصورت قطعه سطح داخلي كويل جذب خواهد شد.

جريان مستقيم Direct Current

براي بدست آوردن علائم ناشي از عيوب زير سطحي جريان مستقيم DC يا جريان تصحيح شده HWDC استفاده ميگردد.

جريان متناوب Alternate Current

جريان متناوب تنها براي مشخص نمودن عيوب سطحي استفاده ميگردد         

مواد آزمايش Testing Medium

1-     مقدمه General

مواد آزمايش Testing Medium

1-     مقدمه General

مواد آزمايش كه در آزمايش ذرات مغناطيسي مورد استفاده قرار ميگيرد پودر خشك دررنگها و كنتراست هاي مختلف يا بصورت مايع سياه يا قرمز براي ديدن بهتر يا فلورسنت براي ديد درزير نور ماوراء بنفش ميباشد.

2-     پودر خشك Dry Powder

درزمان انجام آزمايش به روش پراد Prod Method معمولا از پودر خشك استفاده ميگردد پودر خشك درزماني كه جريان برق در حال عبور از پراد بداخل قطعه ميباشد به روي سطح قطعه پاشيده ميشود.

3-     پودر مرطوب (غير فلورسنتي) Wet Powder (Non fluorescent)

ذرات مغناطيسي مرطوب غير فلورسنتي براي روش مغناطيس پس ماند و مداوم استفاده ميگردد از اين نوع پودر بوسيله پاشيدن – اسپري كردن – قلمو (فقط روش مداوم ) و غوطه ور كردن قطعه در آن استفاده ميگردد از رنگ مشكي اين ذرات ميتوان براي قطعات ماشين كاري شده و از رنگ قرمز براي قطعاتي كه بدليل حرارت تغيير رنگ داده استفاده نمود.

4-     پودر مرطوب (فلورسنتي) Wet Powder (Fluorescent)

ميتوان از ذرات مغناطيسي مرطوب فلورسنتي براي روش  مغناطيس پس ماند و مداوم استفاده نمود از اين نوع پودر بوسيله پاشيدن – اسپري كردن- قلمو (فقط روش مداوم) و يا غوطه ور كردن قطعه درآن استفاده ميگردد ذرات مغناطيسي با ماده فلورسنتي پوشيده شده و در زير نور ماوراء بنفش شروع به درخشيدن ميكنند براي ديد بهتر شدت نور ماوراء بنفش در روي سطح قطعه بايد حداقل 800 ميكرو وات بر سانتي متر مربع (800µ w/cm) باشد.

5-     آماده سازي سطح Surface Preparation

 قبل از شروع آزمايش ذرات مغناطيسي قطعه ميبايست كاملا تميز گردد اين تميز كاري ميتواند شامل پاك نمودن پوسته هاي سطحي گل جوش رنگ سطح قطعه زنگ زدگي گريس يا مواد آلي كه تاثير در نتيجه آزمايش خواهد داشت شود تجهيزات سندبلاست برس هاي سيمي و غيره براي تميز كاري سطح قطعات مناسب ميباشد روش هاي تميزكاري شيميايي تائيد شده نيز قابل قبول ميباشد هرچه سطح قطعه صاف تر و رنگ آن يكنواخت تر باشد شرايط جهت تشكيل علائم و آزمايش قطعه مناسب تر خواهد بود آزمايش قطعه مناسب تر خواهد بود آزمايش ذرات مغناطيسي بر روي قطعاتي كه پوشش هاي ضد خوردگي بر روي سطح اين قطعات زده شده از قبيل پرايمرها رنگ ها كادميوم كروم نيكل يا روي قابل اجراء بوده و احتياجي به برداشتن اين مواد نبوده و باعث مخدوش شدن علائم نخواهد شد ضخامت قابل قبول اين مواد بر روي سطح حداكثر 0،005 اينچ (0،125) ميباشد .

 موقعيت عيوب Location of Discontinuities

عيوب معمولا بر روي سطح يا در زير سطح قرار دارند عيوب روي سطحي علائمي واضح و عيوب زير سطحي علائمي را با وضوح پايين و لبه هاي نامنظم و محور بوجود مي آورد.

براساس اينكه عيب در چه عمقي درزير سطح قرار گرفته باشد عرض علائم تشكيل شده متغيير ميباشد تفسير صحيح اين عيوب زير سطحي احتياح به مهارت ودانش كارشناس مجري آزمايش دارد.

احتياج به مغناطيس زدائي Demagnetization Requirements

اشتباهي كه معمولا متصور ميشويم اينست كه اگر لازم باشد قطعه اي را كه آزمايش ذرات مغناطيسي بر روي آن انجام گرديده رابخواهيم در جهت ديگر نيز آزمايش نمائيم يعني ميدان اوليه مدور بوده وحال بايد ميدان طولي در قطعه القا شود لازم است كه اول آن قطعه مغناطيس زدئي گرديده و سپس ميدان بعدي در قطعه ايجاد گردد اين كار اصلا نياز نميباشد زيرا هيچگاه دو ميدان در قطعه وجود نخواهد داشت و با برقراري ميدان دوم ميدان اوليه از بين ميرود البته در صورتيكه ميدان مغناطيسي دوم برابر يا قويتر از ميدان اوليه باشد در غير اينصورت قبل از القاي ميدان دوم قطعه مي بايست مغناطيس زدائي گردد اين قانون در رابطه با مغناطيس نمودن قطعه در همان  جهت قبلي ولي با قدرت كمتر نيز صادق ميباشد ( اين براي زماني است كه در قطعه ميدان مغناطيسي بيش از حد القا شده واحتياج به پايين آوردن ميدان جهت ادامه آزمايش باشد) بعد از مغناطيس زدائي ميبايست مقدار ميدان پس ماند را در قطعه اندازه گيري نمود مغناطيس زدائي بعضي ازقطعات بزرگ مثل بدنه موتو بسيار مشكل ميباشد قرار دادن قطعات در جهت شرق به غزب نيز كمك به مغناطيس زدائي ميكند.

 تميز كاري نهائي Final Cleaning

 ذرات مغناطيسي بايد بعد از مغناطيس زدائي كاملا تميز گردد اين عمل را ميتوان به كمك فشار هوا تميزكننده ها شستشو و پاك كردن انجام داد بعد از تميزكاري قطعه به حالت اوليه خود قبل از شروع آزمايش درآورده ميشود.

 بازرسي توسط لاستيك مغناطيسي Magnetic Rubber Inspection

اين نوع بازرسي از اينرو گسترش پيدا نموده تا كمكي باشد در جهت يافتن و ديدن عيوبي كه در داخل سوراخ ها قرار گرفته و يا مناطقي كه دسترسي به آنه مشكل ميباشد اين لاستيك در دماي معمولي محيط جامد گرديده و بدليل داشتن ذرات مغناطيسي در داخل اين لاستيك در زمان انجام آزمايش پس از برقراري ميدان مغناطيسي ذرات مغناطيسي درون لاستيك در اطراف عيب تجمع نموده و پس از انجماد لاستيك آنرا از داخل سوراخ درآورده و سپس ميتوان نحوه تشكيل علائم را بررسي و تفسير نمود عمل تفسير را ميتوان با چشم عادي يا در زير ميكروسكوپ انجام داد اين مواد به حالت اسپري نيز موجود بوده كه البته براي سطوح ريخته گري مناسب نمي باشد شكل 14-4 نحوه انجام آزمايش لاستيك مغناطيسي را بر روي يك قطعه ريختگي نشان ميدهد.

بخش 5- طبقه بندي عيوب

Classification of Discontinuities

مقدمه در بخش هاي قبلي توجه خود را در جهت بوجود آوردن علائم عيوب در قطعات فلزي معطوف نموده بوديم.

براي اين منظور روش انجام آزمايش بسيار مهم ميباشد ولي در نهايت نكته اصلي در مشخص نمودن قطعات معيوب از قطعات سالم مي باشد زمانيكه علائم مربوط به عيوب پديدار گرديد قدم بعدي در مشخص نمودن نوع و اندازه آن ميباشد يعني علائم بايد تفسير گردند بزرگترين كمك در امر تفسير دانش و آگاهي از انواع عيوبي است كه ميتواند در آن قطعه وجود داشته باشد بادر اختيار داشتن تاريخچه قطعه كه از چه جنسي ساخته شده و ه نوع كارائي را دارا خواهد بود نقطه شروعي براي تفسير علائم مي باشد اينكه بدنبال چه ميگرديم چه وقت و كجا احتياج به دانش و اطلاعات از طبيعت عيوب مشخصات آنها و موقعيت هاي احتمالي بوجود آمدن آنها ميباشد هر علائمي كه توسط آزمايش ذرات مغناطيسي بوجود مي آيد نتيجه اختلال در ميدان مغناطيسي مي باشد اما علائم به تنهايي اطلاعات كاملي از نوع عيب را بما نمي دهد بنابراين يك بازرس بايد قادر به تشخيص در خطرناك بودن يا نبودن عيوب باشد.

انواع عيوب Discontinuities

1-     مقدمه General

اينكه يك گسستگي عيب ميباشد يا نه بستگي به مقدار تعداد و محل آن گسستگي دارد اما در تمامي موارد فقط زماني آنرا عيب ميناميم كه وجو آن گسستگي باعث اختلال يا احتمال اختلال در زمان استفاده از قطعه شود.

2-     علائم سطحي Surface Indication

گسستگي هاي سطحي از نظر دسته بندي تشكيل علائمي واضح مشخص با لبه هاي صاف و بسيار ثابت در كنار عيب را ميدهد اين بيان خصوصا براي گسستگي هاي بسيار باريك كه حتي براحتي  قابل ديد نميباشد صادق بوده و از نظر استاندارد قطعه قابل قبول نمي باشد.(شكل 1-5)

عيوبي كه دهانه باز بر روي سطح قطعه دارند بسيار خطرناك تر از عيوبي ميباشد كه در يز سطح قرار دارند.

3-     علائم زيرر سطحي Subsurface Indications

 گسستگي هاي زير سطحي تمايل به تشكيل علائمي دارند كه واضح نبوده و شكلي محو با لبه هاي ناصاف دارند (شكل 2-5)

4-     علائم غير واقعي No relevant Indication

ما ميبايست آن دسته از علائم آزمايش ذرات مغناطيسي را كه غير واقعي ميباشند و بدليل وجود عيب تشكيل نگرديده اند را مشخص نمائيم در غير اينصورت تفسير اشتباه باعث انجام تعمير يا سنگ زدن قطعاتي كه سالم هستند خواهد شد دلايل بوجود آمدن اين علائم بسيار زياد ميباشد اين علائم ميتواند بخاطر شكل قطعه يا تغيير در قدرت  نفوذ پذري مغناطيسي قطعه و يا بدليل ناصاف بودن سطح يا دلايل بسيار زياد ديگر بوجود آيند اين علائم بسيار مشابه با علائم تشكيل شده بواسطه عيوب ميباشد اما با دقت بيشتر ميتوان به حقيقي يا غير حقيقي بودن انها پي برد يك دليل اصلي در بوجود آمدن اين علائم وجود ميدان مغناطيسي بيش از حد قوي در قطعه ميباشد هر قطعه با قدرت نفوذ پذيري مشخص خود قادر به نگهداري مقدار مشخصي از ميدان مغناطيسي ميباشد زماني كه تراكم شار مغناطيسي در قطعه از حد اشباع Saturation قطعه فراتر رود شار مغناطيسي اضافي به بيرون از قطعه رانده شده و اين شار مغناطيسي همانند نشت ميدان در برخورد با عيب باعث تشكيل علائم در آن منطقه ميشودند دراين حالت قطعه مي بايست با مقدار آمپر پايين تر مجددا"آزمايش گردد.

دسته بندي عيوب بر اساس منشاء آنهاClassification Of Discontinuities By Origin

1-مقدمه General

با دقت نظر در تمامي عيوبي كه مي توان به وسيله آزمايش ذرات مغناطيسي مشخص نمود بسيار مهم مي باشد كه تاريخچه آن فلز از زمان انجماد تا زمان تبديل شدن به يك قطعه جهت استفاده و تا زماني كه به علت فرسوده شدن يا ترك خستگي يا دلايل ديگر از سرويس خارج مي گردد را بشناسيم تشكيل شدن اين عيوب را مي توان به سه دسته تقسيم نمود:

1-عيوب ذاتي    2-عيوب زمان ساخت      3-عيوب زمان سرويس

2-عيوب ذاتيInherent Discontinuities

اين عيوب(شكل 3-5)در ارتباط با نحوه ذوب شدن و انجماد فلز در قالب مي باشد زماني كه فلز مذاب در قالب ريخته مي شود حباب هاي هوا و سرباره ها(ناخالصي ها)در داخل فلز مذاب مي مانند سپس قالب ريخته شده را از قسمت سر كه بيشترين ناخالصي ها در آن تجمع دارند قطع مي كنند ولي با اين حال مقداري از ناخالصي ها در قطعه باقي مي ماند.

A.ناخالصي هاInclusions

اينها ناخالصي هاي غير فلزي از قبيل سر باره،اكسيدها و سولفات ها مي باشند كه در قالب وجود دارند در هنگام نوردكاري اين شمشها ناخالصي هاي داخل قطعه در راستاي نوردكاري كشيده شده و به عنوان عيوب ناخالصي خطي Stringersدر مي آيند.

B.حباب هاي هواPorosity

هواي حل شده در داخل فلز مذاب در زمان انجماد تشكيل حباب هاي هوا را مي دهد.زماني كه قطعه ريخته شده در حال انجماد و تبديل شدن به يك قطعه مي باشد،حباب هاي هوا كه بر روي سطح قرار گرفته اند كشيده شده و دو لبه آن به هم مي رسد.درقطعات ساخته شده ممكن است كه اين عيوب به صورت عيوب درزي Seamsيا تورق Laminationظاهر گردد.

C.لوله هاي هواpiping

اين عيوب در مركز قطعه ريختگي قرار گرفته و به دليل جمع شدن Shrinkageداخلي فلز در زمان انجماد به وجود مي آيد.اين لوله هاي هوايي در زمان نوردكاري كشيده شده و مي تواند به عيوب تورق تبديل شوند.اين عيوب معمولا"در مركز قطعه قرار دارند.

3-عيوب زمان ساختProcessing Discontinuities

اين عيوب در زمان ساخت قطعه به وجود مي آيند و مي توانيم آنها را به دو دسته اصلي تقسيم كنيم :عيوبي كه در مرحله توليد ساخت به وجود مي آيد كه شامل عيوبي است كه بر اثر ريخته گري ،نوردكاري،پرسكاري و كشيدن به وجود مي آيندو عيوب ساخت نهايي قطعه كه شامل عيوبي است كه بر اثر ماشين كاري،فرم دادن نهايي،سنگ كاري،جوشكاري،عمليات حرارتي و ورق كاري به وجود مي آيد.

4-عيوب زمان سرويسServes Discontinuities

عيوب زمان كار يا خستگي عيوبي هستند كه بسيار مهم بوده و مي بايست مورد توجه خاصي قرار گيرند.قطعاتي كه در حال كار مي باشند ممكن است كه بر اثر خستگي در آنها عيب به وجود آيد و از همين رو حائز بسيار با اهميت بوده و احتياج به مراقبت ويژه اي از سوي متخصصين آزمايشات غير مخرب دارد.

+ نوشته شده در  سه شنبه دوازدهم دی 1391ساعت 0:8  توسط جهانگیرعسگری  |