Технологический процесс дефектоскопии охлаждаемых деталей. Методы и технические средства дефектоскопии материала деталей машин и элементов и металлоконструкций

ДЕФЕКТОСКОПИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Виды дефектов деталей машин

Дефект — несоответствие изделия требованиям, определенным нормативной или технической документацией, что может быть причиной отказа. По причинам возникновения дефекты подразделяют на конструктивные, производственные и эксплуатационные.

Конструктивные дефекты обусловлены ошибками в проектировании, и их причинами могут быть неправильный выбор материала изделия и вида термической обработки, неверное определение размеров деталей и другие факторы.

Производственные дефекты образуются в результате нарушения технологического процесса изготовления или восстановления деталей.

Эксплуатационные дефекты — это дефекты, которые появляются в результате действия вредных факторов.

По месту расположения дефекты могут быть локальные (трещины, риски и т.д.); относиться ко всему объему изделия (несоответствие установленным требованиям по химическому составу материала) или к определенной поверхности (худшее качество механической обработки и т.д.); сосредотачинаться в ограниченных зонах объема или поверхности детали (зоны неполной закалки, коррозионного поражения и т.д.); быть внутренними или наружными.

По возможности исправления дефекты делятся на устраняемые и неустраняемые, при этом под устраняемым понимается дефект, исправление которого технически возможно и экономически целесообразно.

Типичными дефектами деталей являются:

Изменение размеров, геометрической формы (изгиб, скручивание, коробление, некруглость, бочкообразность, непрямолинейность, неплоскостность и др.) и состояния рабочих поверхностей; нарушение требуемой точности взаимного расположения рабочих поверхностей детали по сравнению с нормативными параметрами;

Механические и коррозионные повреждения;

Изменение физико-механических свойств материала в результате его старения;

Нарушение сплошности материала и целостности детали (трещины, изломы, разрывы и др.).

Изменение размеров и формы (нецилиндричность, неплоскостность и т.д.) поверхностей деталей происходит в результате их изнашивания. Изменение формы (деформации) чаще возникает у деталей, подверженных действию динамических нагрузок, неравномерному нагреву, а также вследствие перераспределения внутренних напряжений.

Изменение взаимного расположения (неперпендикулярность, непараллельность, несоосность) происходит из-за неравномерного износа поверхностей, остаточных деформаций деталей и перераспределения в них внутренних напряжений.

Физико-механические свойства материала деталей трансформируются в результате их нагрева в процессе работы или износа упрочненного поверхностного слоя, что вызывает снижение твердости.

Нарушения целостности (механические повреждения) деталей возникают вследствие превышения допустимых нагрузок в процессе эксплуатации, накопления усталости материала, коррозионных, эрозионных или кавитационных повреждений. В реальных условиях обычно имеет место сочетание различных дефектов.

Дефекты сборочных единиц проявляются в виде:

Потери жесткости соединения из-за ослабления резьбовых и заклепочных соединений;

Нарушения формы и условий контакта поверхностей деталей и посадок из-за увеличения зазора или снижения натяга, изменения взаимного расположения деталей в виде нарушения соосности, параллельности и перпендикулярности.

При наличии этих дефектов возрастают ударные нагрузки, шум, вибрации и нагрев механизмов машины, снижается их точность, нарушается герметичность соединений деталей.

Дефектация деталей

Дефектация предназначена для оценки технического состояния деталей и их пригодности к дальнейшей эксплуатации путем выявления дефектов деталей и их соединений, а также для изучения и анализа причин их появления. Дефектацию выполняют методами дефектоскопии после очистки, обезжиривания и мойки деталей. Под дефектоскопией понимается совокупность физико-технических и химических методов неразрушающего и разрушающего контроля материалов и изделий на отсутствие в них дефектов.

Крупные детали машин обычно дефектуют в разборочном отделении, используя необходимые переносные и передвижные приборы и оборудование. При ремонте узлов на специализированных участках дефектацию деталей выполняют там же. Остальные детали дефектуют в специальном отделении, оснащенном соответствующими инструментами, приборами и стендами.

Дефектация деталей проводится в соответствии с техническими условиями на проверку и сортировку деталей, отражающими их возможные дефекты, способы их установления и необходимые для этого технические средства. В технических условиях указываются значения допускаемых износов, размеры деталей, годных к использованию без восстановления и подлежащих восстановлению, и предельные размеры деталей для выбраковки.

Технические требования на дефектацию деталей разрабатываются заводами-изготовителями машин и их узлов. Они оформляются в виде карт, в которых по каждой детали приводят общие сведения; перечень возможных ее дефектов; способы выявления дефектов; допустимые без восстановления размеры детали и оптимальные способы устранения дефектов.

По результатам дефектации детали делят на 3 группы.

Годные детали , износ которых находится в пределах допусков, предусмотренных браковочными картами. На каждой годной детали, прошедшей контроль, ставят условный знак обычно зеленой краской или клеймо контролера. Годные детали направляют на сборку или на склад годных деталей.

Детали, подлежащие восстановлению , износ и повреждения которых могут быть устранены применяемыми на предприятии технологическими методами. Такие детали маркируют условными знаками (цифрами или краской различных цветов в зависимости от способа восстановления) и направляют в производство или на склад заготовок ремонта.

Детали, не пригодные для восстановления по технико-экономическим соображениям. Их маркируют обычно красной краской и направляют на склад как лом с указанием марки металла, из которого изготовлена деталь.

Такое распределение деталей по группам годности не является устойчивым, так как с развитием материаловедения, методов и средств восстановления, технического оснащения предприятия становится экономически выгодным восстанавливать детали, ранее относимые к непригодным.

Годность детали к эксплуатации определяют по ее остаточному ресурсу, который не должен быть меньше межремонтного. Его устанавливают на основе допускаемого износа. При этом условии, например, для соединения вал — втулка допустимый размер детали составляет:
- Для вала d доп = d н – И доп ;

— для отверстия d доп = d н + И доп ,

где d н — номинальный диаметр вала (отверстия), мм; И доп — допускаемый износ вала (отверстия), мм.

Деталь выбраковывают, если ее размер больше (для отверстия) или меньше (для вала) допускаемого.

Для установления величины допустимого износа детали следует знать ее продельный износ И пр , который определяют на основе экономического и технического критериев. Экономический критерий обусловливается предельным уменьшением экономических показателей, таких как потеря мощности, снижение производительности, увеличение расхода топлива, смазки и т.д., а технический характеризуется резким увеличением темпов изнашивания, которое может привести к аварии. При износе И = И пр размер детали считается предельным, по нему устанавливают предельное состояние детали.

Таким образом, величина допустимого износа должна удовлетворять условию:

И доп = И пр – И м , где И м — величина износа детали за межремонтный срок службы.

Результаты дефектации деталей заносят в ведомость дефектов, на основании которой определяют потребность в новых деталях и объем ремонтных работ для отобранных деталей. Статистическая обработка дефектовочных ведомостей позволяет определить по каждой детали машины соотношение деталей, подлежащих восстановлению, годных деталей и деталей, подлежащих замене новыми. Эти соотношения определяются тремя коэффициентами: коэффициентом ремонта η р =n р /n, коэффициентом годности η г = n г/ n и коэффициентом сменности η с = n з /n, где n р — число одноименных деталей, требующих восстановления; n г — число одноименных годных деталей; n з — число одноименных негодных (заменяемых) деталей; n — общее число одноименных деталей в обследованных машинах.

Численные значения этих коэффициентов рекомендуется определять методами математической статистики. С их помощью, исходя из технических условий на выбраковку деталей, устанавливают с определенной вероятностью процент деталей, подлежащих восстановлению, процент годных деталей и деталей, подлежащих выбраковке, что имеет важное практическое значение для организации и материального обеспечения ремонтного производства.

Для дефектации деталей используются следующие основные методы:

— наружный осмотр (внешнее состояние детали, наличие деформаций, трещин, задиров, выкрашиваний, сколов и др. поверхностных дефектов);

— контроль формы и размеров деталей бесшкальными (поверочными) мерительными средствами (линейки, калибры, уровни, шаблоны и т.п.);

— контроль универсальными измерительными инструментами (линейки, штангенинструменты, микрометры, индикаторные приборы и др.) и специальными контрольными устройствами для измерения линейных и угловых размеров, определения формы и взаимного расположения поверхностей деталей.

— контроль при помощи технических средств, позволяющих выявлять скрытые дефекты деталей средствами неразрушающего контроля, а также негерметичность отдельных деталей и их соединений и др.

Методы неразрушающего контроля основаны на взаимодействии разнообразных физических полей или веществ с контролируемым объектом. Например, для выявления трещин и других дефектов используются неразрушающие методы: магнитно-порошковый, электромагнитный, ультразвуковой, звуковой, течеискания (для сквозных трещин). Они осуществляются с помощью соответствующих средств дефектоскопического контроля, к которым относятся: дефектоскопы, дефектоскопические материалы, вспомогательные приборы, приспособления, контрольные образцы и т.д.

Методы дефектоскопии выбирают исходя из конструкции и технического состояния изделия, вида дефектов и имеющихся средств контроля. Основные методы рассмотрены ниже.

Определение дефектов наружным осмотром

Наружным осмотром, включая визуально-оптические методы, проверяют общее техническое состояние детали и выявляют поверхностные дефекты, например, трещины, вмятины, выбоины, задиры, коробление корпусных деталей, деформации изгиба и кручения валов, раковины, коррозионные, эрозионные и другие поражения поверхностей.

Вначале проверяют наличие дефектов, выбраковка по которым может быть однозначной. Корпусные детали из стального литья окончательно бракуют, если у них обнаружены сквозные трещины, изгибы и изломы, нарушающие прочность и влияющие на монтажные размеры.

Оси и валы не подлежат восстановлению при наличии трещин, изломов или остаточных деформаций от скручивания. Допускаются остаточные деформации от изгиба в пределах, предусмотренных браковочными картами.

Зубчатые колеса не подлежат восстановлению при наличии поломанных зубьев, трещин, питтинга на большом числе зубьев, отслоения поверхностного слоя на рабочей поверхности цементированных зубьев.

Подшипники качения бракуют при наличии трещин, выкрашиваний, чешуйчатости и отслаиваний на поверхности беговых дорожек колец, шариков или роликов, при повреждении буртиков внутреннего кольца, при наличии на кольцах цветов побежалости, а также радиального зазора, превышающего допускаемое значение.

Узлы и детали электрооборудования бракуются, если не отвечают требованиям, предъявляемым к ним инструкциями по электро- и взрывобезопасности. Электродвигатели всех типов независимо от технического состояния подлежат проверке для определения их пригодности к дальнейшей эксплуатации или ремонту.

Пружинные кольца, пружины, стопорные шайбы бракуют при наличии трещин и остаточных деформаций.

Болты, гайки, шпильки, пробки бракуют при изнашивании и срыве более двух ниток резьбы на рабочей части. Бракуются деформированные шпонки всех видов.

Не используются повторно прокладки из неметаллических материалов.

Прокладки металлические бракуют при поломках, а изогнутые исправляют правкой.

Визуальный контроль является субъективным и позволяет обнаруживать достаточно крупные поверхностные дефекты, например трещины с раскрытием более 0,1 мм. Для обнаружения более мелких трещин применяют визуально-оптический контроль с помощью специальных приборов. Он характеризуется высокой производительностью, применением сравнительно несложных приборов, достаточно высокой разрешающей способностью. Например, при 20—30-кратном увеличении обнаруживаются трещины с раскрытием 0,02 мм. Приборы с большей кратностью увеличения применяют реже, так как с ее возрастанием уменьшаются поле зрения, глубина резкости, производительность и надежность контроля.

Для обнаружения дефектов с расстояния 250 мм и менее применяются монокулярные и бинокулярные лупы (Польди — ЛП, складные — ЛАЗ; измерительные — ЛИЗ; штативные — ЛГИ, ЛИГИ, ЛПШ и др.) и микроскопы отсчетные типа МИР и бинокулярные типа БМИ и др.).

Для обнаружения поверхностных дефектов в отверстиях и закрытых полостях деталей служат эндоскопы, перископические дефектоскопы и др. приборы. Контроль с помощью линзового эндоскопа (рис. 3.16) осуществляется через смонтированную в корпусе 1 специальную оптическую систему 2,4—6, обеспечивающую передачу изображения с помощью телевизионной трубки 8 на видеоконтрольное устройство 9.

Рис. 3.16. Схема эндоскопа: 1 — корпус; 2 — призма; 3 — контролируемая деталь;

4 — объектив; 5 — передающая система; 6 — окуляр; 7—объектив; 8 — передающая

телевизионная трубка; 9 — видеоконтрольное устройство

Перспективными являются конструкции эндоскопов с оптоволоконными световодами, позволяющими передавать изображения без искажения на значительные расстояния.

Скрытые дефекты определяют рассмотренными ниже методами неразрушающего контроля (магнитный, ультразвуковой и др.).

Методы магнитной дефектоскопии

Общие сведения. Магнитные методы дефектоскопии предназначены для контроля деталей, изготовленных только из ферромагнитных материалов (сталь, чугун). Сущность этих методов заключается в обнаружении неоднородности магнитного потока, вызываемой несплошностью материала контролируемой детали при наличии в ней трещин, раковин и других дефектов. Если через такую деталь пропускать магнитный поток, то из-за дефектов магнитная проницаемость материала будет неодинаковой, что вызывает изменение магнитного потока по величине и направлению. Магнитные силовые линии не проходят через трещины и другие полые дефекты, а огибают их, что вызывает искажение магнитного поля над дефектами. Задача любого из рассматриваемых методов дефектоскопии состоит в обнаружении на поверхности детали с помощью определенного индикатора зон с искажением магнитного поля. В зависимости от способа обнаружения и индикации изменения магнитного потока различают следующие методы магнитной дефектоскопии: магнитопорошковый, магнитографический, магнитоаккустический, индукционный и др.

Методы магнитной дефектоскопии применяют преимущественно при массовом контроле однотипных деталей. Общий их недостаток состоит в невозможности определения характера обнаруженного дефекта. При необходимости решения этой задачи, рассмотренные методы дополняют другими, например, рентгеновским или лучевым методами дефектоскопии.

Магнитопорошковый метод . Он отличатся тем, что в качестве индикатора искажения магнитного потока используется ферромагнитный порошок. Для выявления дефектов контролируемую деталь после ее намагничивания или в присутствии намагничивающего поля покрывают слоем ферромагнитного порошка в сухом виде или в виде суспензии. В качестве магнитного порошка обычно применяют оксиды железа, измельченные до размеров зерна 1—10 мкм и превращенные в ферромагнитную модификацию нагревом до 600—700 °С с последующим охлаждением. Допускается применять в качестве магнитного порошка железную окалину, образующуюся при ковке и прокатке, а также стальные опилки, получаемые при шлифовании стальных изделий. Их рекомендуется измельчать в шаровых мельницах и просеивать через сито, превращая в ферромагнитную пудру.

Магнитные суспензии готовятся на основе смеси масла и керосина в соотношении 1:1 при добавлении 50—60 г магнитного порошка на 1 литр этой смеси. Для удобства приготовления суспензии используют магнитную пасту, содержащую кроме магнитного порошка антикоррозионные и другие добавки. Допускается применение также водных суспензий, например, с содержанием в 1 л воды 5—6 г мыла, 1 г жидкого стекла и 50—100 г магнитного порошка. При контроле деталей со светлой поверхностью используют черный порошок, с темной поверхностью — красный, светлый (с добавлением алюминиевой пудры) или люминесцентный, содержащий люминофор. При применении сухого порошка чувствительность метода выше, поэтому его обычно используют при выявлении подповерхностных дефектов.

Под действием магнитного поля частицы порошка располагаются по направлению силовых линий, концентрируясь в виде утолщения (валика) над местами расположения скрытых дефектов. Данный метод получил наибольшее применение, так как позволяет проводить контроль деталей различной конфигурации и размеров и обнаружить поверхностные нарушения сплошности материала с шириной раскрытия у поверхности 0,001 мм и другие дефекты (раковины, пустоты) размером до 1 мм, находящиеся на глубине до 15 мм. Важным достоинством метода является возможность точного установления расположения концов трещин и обнаружения дефектов под слоем немагнитного покрытия. Например, усталостные трещины устойчиво обнаруживаются под слоем краски толщиной 0,3—0,5 мм. При толщине покрытия до 0,1 мм применяют магнитные суспензии, а при большей толщине — сухой магнитный порошок.

Технология дефектоскопии магнитопорошковым методом предусматривает выполнение следующих основных этапов: подготовка поверхности детали, ее намагничивание, нанесение на контролируемую поверхность магнитного порошка или суспензии, осмотр и размагничивание детали.

Подготовка детали к контролю включает в себя очистку ее поверхности от масла, грязи, ржавчины и зашлифовку при необходимости наждачной бумагой рисок и царапин. Чем меньше высота шероховатости контролируемой поверхности, тем выше чувствительность метода. Например, при шероховатости поверхности Ra 2,5 мкм выявляются трещины, минимальная ширина которых составляет 2 мкм, а при Rz 40—25 мкм. Чувствительность метода дефектоскопии зависит также от магнитных характеристик материала контролируемого изделия, его формы и размеров, напряженности намагничивающего поля, ориентации дефекта относительно направления магнитного потока, характеристик применяемого порошка, способа его нанесения (в сухом виде или суспензия) и других факторов. Их влияние можно установить только опытным путем.

Намагничивание деталей осуществляют различными методами, так как дефекты могут быть обнаружены только при определенной ориентации относительно направления магнитных силовых линий. Наибольшее искажение магнитного поля и, следовательно, максимальная чувствительность метода контроля имеют место, если дефект расположен перпендикулярно этому направлению. Поэтому в зависимости от предполагаемой ориентации дефектов применяют циркулярное, полюсное или комбинированное намагничивание.

Для намагничивания используют постоянные магниты, а также постоянный ток (для выявления внутренних дефектов) и переменный ток (для выявления поверхностных дефектов). Ток для намагничивания получают от сварочных трансформаторов или аккумуляторов. Намагничивают детали последовательно 2-3 раза с продолжительностью по 1,5-2 с.

При циркуляционном (поперечном) методе намагничивания (рис. 3.17,а,б) магнитные линии замыкаются в самой детали, и она не имеет явно выраженных полюсов. Такое намагничивание создается также при пропускании переменного или постоянного током большой силы (до 1000—4000 А) по проводнику, проходящему через отверстие контролируемой детали (рис. 3.17,а), так называемое тороидное намагничивание, или по самой детали (рис. 3.17, б). Циркулярное намагничивание обеспечивает выявление дефектов, расположенных вдоль или под острым углом к оси детали.

Рис. 3.17. Методы намагничивания деталей: а. б — циркуляционное; в, г — полюсное; д, е — комбинированное

При полюсном (продольном) намагничивании (рис. 3.17,в, г) деталь приобретает явно выраженные полюса. Для этого ее намагничивают постоянным магнитом или электромагнитом со стальным сердечником, при этом намагничиваемая деталь является замыкающим звеном магнитопровода (рис. 3.17, в). Такой способ намагничивания применяется для обнаружения поперечных трещин в деталях типа дисков, шестерен, пластин, колец и т.п. Можно также помещать деталь в соленоид (рис. 3.17, г) или прокладывать по ней проводник. Эта схема полюсного намагничивания удобна для выявления дефектов, расположенных в поперечном направлении, у деталей типа валов и осей.

При комбинированном методе (рис. 3.17, д, е) одновременно применяются полюсное и циркуляционное намагничивание, что позволяет обнаруживать произвольно ориентированные дефекты. Такой метод применяется для дефектации сложных по конфигурации деталей типа шатунов, кронштейнов и др. В этом случае продольное намагничивание детали создается направленным вдоль нее магнитным потоком, а поперечное — за счет пропускания по этой детали постоянного или переменного тока, который создает круговой магнитный поток.

После контроля детали промывают в чистом трансформаторном масле и размагничивают, употребляя следующие способы: медленным перемещением намагниченной детали через катушку, питаемую переменным током обычной частоты; пропусканием переменного тока через размагничиваемую деталь; изменением направления постоянного тока, пропускаемого через деталь или катушку, с одновременным постепенным снижением силы тока. Деталь считается размагниченной, если к ней металлический порошок не пристает.

Магнитопорошковый способ дефектоскопии широко распространен благодаря сравнительной простоте выполнения, наглядности и надежности результатов контроля. Его недостатки: невозможность дефектации деталей из неферромагнитных материалов, непрерывный расход порошка при работе и необходимость размагничивания детали после проведения дефектации.

Магнитографический метод дефектоскопии основан на том, что в качестве индикатора искажения магнитного поля служит ферромагнитная пленка, которую после намагничивания детали плотно прижимают к контролируемому месту. Затем с нее устройствами типов ПНУ, ДМ, ПК осуществляют запись на магнитную пленку. Запись считывают магнитографическими дефектоскопами типов МД-8 и др.

Магнитоиндукционный метод дефектоскопии основан на обнаружении искажения магнитного поля с помощью индикатора (искателя) индукционного типа. Прибор состоит из гальванометра, к клеммам которого присоединены две катушки с противоположно намотанными витками. При медленном перемещении катушек над намагниченной деталью в результате пересечения магнитных силовых линий витками катушек в них индуктируется ЭДС. Показания прибора изменяются при прохождении над дефектом, искажающим магнитное поле детали, что позволяет установить его месторасположение.

Магнитоакустический метод дефектоскопии отличается от рассмотренного выше тем, что вместо гальванометра индикатором наличия дефектов в детали служит звуковой прибор.

Электромагнитная дефектоскопия . Электромагнитный метод контроля основан на измерении взаимодействия электромагнитного поля вихревых токов, наводимых в поверхностном слое контролируемой детали, с переменным электромагнитным полем катушки преобразователя. Он позволяет выявить у деталей из токопроводящих материалов поверхностные и подповерхностные дефекты (трещины, пустоты, неметаллические включения, межкристаллическую коррозию и др.) шириной 0,1—0,2 мм и протяженностью более 1 мм, расположенные на расстоянии до 1 мм от поверхности детали.

По назначению электромагнитные преобразователи бывают трех типов: накладные, проходные и комбинированные. При контроле приборы накладного типа располагаются над проверяемой деталью, а при применении прибора проходного типа контролируемую деталь пропускают через него.

На рис. 3.18 изображен накладной электромагнитный преобразователь.

В корпусе 2 размещена обмотка возбуждения с подводом питания через кабель 6, а в нижней части преобразователя — индуктивная катушка 8 с ферритовым сердечником 1. Последний служит для концентрации магнитного потока в зоне контроля детали 10, уменьшения износа при скольжении преобразователя по контролируемой поверхности и фиксации величины зазора между обмоткой и контролируемой поверхностью.

Под воздействием переменного электромагнитного поля катушки индуктивности в поверхностном слое изделия наводятся вихревые токи, формирующие свое переменное электромагнитное поле, которое взаимодействует с полем возбуждения.

При наличии в контролируемой детали трещины или других дефектов изменяются интенсивность и характер распределения электромагнитного поля вихревых токов, что вызывает изменение результирующего электромагнитного поля, которое регистрируется с помощью электрической схемы прибора.

Индикация наличия дефекта может быть: стрелочной, световой, звуковой, цифровой, на электронно-лучевой трубке.

При контроле деталей сложной формы используют дефектоскопы со сменными преобразователями. При выборе преобразователя из имеющихся в комплекте необходимо учитывать форму контролируемой поверхности, параметры зоны контроля, радиус кривизны, доступность и т.д. Наиболее типичные зоны контроля: галтели, плоские поверхности, участки поверхности двойной кривизны, ребра жесткости, пазы, участки вокруг отверстий, цилиндрические поверхности (отверстия, валы, оси), угловые соединения, резьбовые соединения и др.

Электромагнитный метод имеет следующие преимущества:

— высокая разрешающая способность при обнаружении поверхностных дефектов (особенно усталостных трещин);

— портативность и автономность аппаратуры;

— простота конструкции преобразователей;

— высокая производительность и простота методики контроля;

— возможность неконтактных измерений через слой краски;

— возможность автоматизации контроля.

Рис. 3.18. Схема накладного электромагнитного статического преобразователя: 1,3 — втулки; 2 — корпус; 4 — пружина; 5— крышка; 6 —кабель; 7 — ферритовый сердечник; 8 — обмотка; 9 — трещина; 10 — контролируемая деталь

Дефектоскопия, основанная на свойствах электромагнитных волн

Для определения внутренних дефектов деталей из металлических и неметаллических материалов применяются методы, основанные на свойствах электромагнитных волн (рентгеновские и гамма-лучи) проникать через твердые непрозрачные тела и поглощаться ими в зависимости от сфуктуры и сплошности материала детали. Это выражается в том, что лучи, прошедшие через материал с дефектами в виде различных нарушений сплошности (раковины, трещины и т.п.), сохраняют более высокую интенсивность, чем прошедшие через материал без дефектов. На фотопленке, помещенной за проверяемой деталью, дефектные места проявляются более темными. Этим способом можно выявлять дефекты, находящиеся на глубине до 500 мм. Предельная толщина проверяемых изделий зависит от напряжения. Так, для контроля деталей толщиной 60 мм требуется напряжение 200 кВ.

Изображение дефектов методами рентгенодефектоскопии можно получить как на пленке, так и на экране. Первый метод, называемый рентгено- и гаммаскопией, применяют для выявления дефектов в деталях из легких сплавов, а второй (рентгено- и гаммаграфирование) — для черных и цветных металлов. Метод рентгенографии обладает тем недостатком, что им можно пользоваться в основном в лабораторных условиях, так как требуется громоздкое оборудование.

Гамма-дефектоскопию можно использовать в любых условиях для обнаружения скрытых дефектов в деталях. Применяют два метода гамма-дефектоскопии — фотографический и ионизационный. Первый более распространен благодаря наглядности и объективности результатов контроля. Второй метод менее чувствителен к выявлению дефектов и определению характера дефектов, но менее трудоемкий.

Источником излучения при гамма-дефектоскопии служат радиоактивные изотопы кобальта-60, иридия-192, тантала-182, цезия-137 и др., ампулы с которыми хранят и переносят в специальных контейнерах. Для контроля стальной детали толщиной 50 мм с помощью радиоактивного источника с кобальтом-60 требуется экспозиция 2—3 ч.

Аппарат (рис. 3.20) укрепляют на штативе с возможностью перемещения в любом направлении для наведения пучка гамма-лучей на определенное место контролируемой детали. Перемещение ампулы с радиоактивным изотопом осуществляется с расстояния 3 м при помощи канатика 4, прикрепленного к рукоятке управления 5. Она позволяет фиксировать канатик и соответственно ампулу в трех положениях: А — нерабочее положение; Б — рабочее положение для получения направленного пучка лучей; В — положение при снятой пробке при просвечивании открытой ампулой.

Свинцовый контейнер 1 с находящейся в нем ампулой вместе с канатиком при помощи специальной штанги длиной 1,5 м может выниматься из защитного чугунного кожуха 2, залитого свинцом 3, и переноситься для контроля детали в труднодоступных местах.

При применении гамма-дефектоскопии требуется строгое соблюдение установленных требований к безопасному расстоянию до источника излучения и длительности работы с ним в течение смены.

Дефектоскопия, основанная на свойствах звуковых волк

На свойствах звуковых волн основаны звуковой и ультразвуковой методы дефектоскопии.

При звуковом методе деталь обстукивают и по звуку определяют наличие в ней дефектов. Если дефекты отсутствуют, то деталь издает чистый и звонкий звук, а при наличии, например, трещины издается дребезжащий звук. Этим способом определяют, в частности, у биметаллических подшипников скольжения плотность сцепления антифрикционного слоя с основным металлом. Звуковым методом нельзя определить дефекты на большой глубине, и для пользования им необходим профессиональный опыт.

Ультразвуковая дефектоскопия основана на том, что высокочастотные звуковые волны (0,5—10 МГц) в однородных твердых телах, особенно в металлах, распространяются направленно и без существенного затухания, а ни границе твердая среда — воздух почти полностью отражаются. Для возбуждения ультразвуковых колебаний в различных материалах наибольшее распространение получили пьезоэлектрические преобразователи. В качеств излучателей (приемников) колебаний используют пластины из титаната бария, у которого пьезоэффект почти в 500 раз выше, чем у применявшегося ранее кварца.

Ультразвуком можно обнаружить в металле, пластмассах и других материалах пустоты, трещины, пороки литья и дефекты на глубине от нескольких миллиметров до 10 м. Для этого служат ультразвуковые дефектоскопы: импульсные, просвечивания, резонансные и др. Из них в промышленности наиболее широко распространены импульсные дефектоскопы, основанные на методе звуковой тени и импульсном эхометоде (метод ультразвуковой локации).

Метод звуковой тени основан на улавливании звуковой тени за дефектом (рис. 3.21). При этом методе ультразвуковые колебания поступают в деталь 4 с одной стороны, а принимаются с другой.

От генератора 6 электрические импульсы ультразвуковой частоты поступают к пьезоэлектрическому излучателю 5, преобразующему их в ультразвуковые колебания. Импульсы проходят через деталь 4, и если она не имеет дефекта, то улавливаются пьезоприемником 3. В нем ультразвуковые колебания трансформируются в электрические импульсы, которые через усилитель 2 поступают в измерительный прибор 1 (рис. 3.21, а).

Посланные излучателем колебания при наличии в детали дефекта 7 (рис. 3.21, б) отразятся от него и не попадут на приемник 3, так как он будет расположен в зоне звуковой тени. В этом случае показание индикатора 1 отсутствует. Перемещая синхронно излучатель и приемник, можно установить границы дефекта. Метод звуковой тени используют при контроле деталей небольшой толщины. Необходимость двухстороннего доступа к контролируемой детали ограничивает область его применения.

Импульсный эхометод в этом отношении является более универсальным благодаря тому, что излучатель и приемник ультразвуковых колебаний смонтированы в щупе в виде одного устройства и работают последовательно: вслед за посылкой сигнала устройство автоматически переключается на режим приема отраженных сигналов.

Рис. 3.21. Схемы ультразвукового контроля деталей теневым методом (а — без де фекта; б — с дефектом): 1 — индикатор; 2 — усилитель; 3 — пьезоприемник; 4 — деталь; 5 — излучатель; 6 — генератор; 7 — дефект

На рис. 3.22 приведена схема импульсного ультразвукового дефектоскопа.

Рис. 3.22. Схема импульсного ультразвукового дефектоскопа: 1 — деталь; 2— излучатель-приемник; 3 — генератор импульсов; 4 — усилитель сигналов; 5 — электроннолучевая трубка; 6, 7 — отклоняющие пластины; 8 — блок питания; 9 — развертывающее устройство

К контролируемой детали 1 подводят щуп, в котором смонтирован излучатель-приемник 2. Если дефекта в детали нет, то ультразвуковой импульс, отразившись от поверхности детали, возвращается обратно и возбуждает электрический сигнал в приемнике. На экране электронно-лучевой трубки 5 в этом случае наблюдаются два всплеска: слева — импульс а (зондирующий сигнал), отраженный от обращенной к щупу поверхности детали; справа — отраженный от противоположной стороны детали импульс в (донный сигнал).

Если в детали имеется дефект, то импульс отражается также и от его поверхности, поэтому на экране трубки появляется промежуточный всплеск б. Сопоставляя расстояния между импульсами на экране трубки и толщину детали, можно определить глубину залегания дефекта. Чем больше дефект, тем больше акустической энергии от него отразится, тем больше будет амплитуда всплеска б. Относительный размер дефекта можно определить по этой амплитуде.

Ультразвуковые дефектоскопы обычно работают на частотах 0,8—2,5 МГц, обладают высокой чувствительностью при обнаружении не только наружных, но и внутренних дефектов в деталях. Дефектоскопы оснащаются плоскими и призматическими щупами, позволяющими направлять ультразвуковые колебания и проверять наличие дефектов под разными углами к поверхности детали.

Достоинства импульсного метода: односторонний доступ к детали; возможность определения размеров и расположения дефекта по глубине; высокая чувствительность.

Недостаток — наличие «мертвой» зоны, которая представляет собой неконтролируемый поверхностный слой, в пределах которого на экране электронно-лучевой трубки отраженный от дефекта импульс совпадает с зондирующим импульсом.

К общим преимуществам ультразвуковой дефектоскопии следует отнести то, что контролируемая деталь не получает никаких повреждений и ее не надо приводить в исходное состояние, как при магнитной дефектоскопии; обнаруженные дефекты наблюдаются и легко фиксируются; безопасность выполнения контроля.

Дефектоскопия, основанная на капиллярных свойствах жидкостей

Капиллярные методы дефектоскопии базируются на свойстве жидкостей проникать в невидимые невооруженным глазом поверхностные нарушения сплошности. Это позволяет с помощью дополнительных материалов и технических средств выявлять дефекты путем формирования на контролируемой поверхности контрастных рисунков, копирующих месторасположение и форму дефектов.

Выявление невидимой трещины (рис. 3.23), имеющей ширину раскрытия а, осуществляется путем проявления и увеличения индикаторного следа от нее до размера А и создания высокого оптического контраста между поверхностью детали и проявляемым на ней рисунком.

Метод позволяет обнаружить поверхностные трещины раскрытием 0,001 мм, глубиной 0,01 мм и длиной более 0,1 мм. Капиллярные методы используются для выявления поверхностных и сквозных трещин в магнитных и немагнитных материалах.

Достоинства капиллярных методов:

— высокая чувствительность и разрешающая способность;

— наглядность результатов контроля и возможность определения направления, протяженности и размеров дефекта;

— возможность контроля изделий из любых материалов;

— высокая вероятность обнаружения дефектов.

Недостатки этих методов: высокая трудоемкость и длительность процесса (0,5—1,5 ч на одно измерение), а также громоздкость применяемого оборудования. Различают следующие методы капиллярной дефектоскопии (по характеру следов проникающих жидкостей и особенностям их обнаружения): яркостный (ахроматический), цветной (хроматический), люминесцентный, люминесцентно-цветной.

Рис. 3.23. Схема выявления дефектов капилярным методом: 1 — контролируемая деталь; 2 — проявляющее вещество; 3 — след пенетранта; 4 — трещина с остатками пенетранта; /—III — соответственно: источник ультрафиолетового излучения, источник света при цветном контроле, объектив

Простейшими методами дефектоскопии данного типа являются керосиновая, масляная и цветная пробы, где в качестве проникающей жидкости используют соответственно керосин, жидкие минеральные масла или их смесь, а в качестве проявителя применяют мел или каолин. Пробы можно отнести к яркостным методам капиллярной дефектоскопии.

В результате проявления проникающей жидкости над трещиной возникает определенный индикаторный след, который четко выявляется на светлом фоне проявителя.

Метод керосиновой пробы заключается в следующем. Деталь погружают в керосин или смачивают им контролируемую поверхность. После выдержки в течение 1—2 мин ее насухо протирают или сушат и покрывают мелом. Керосин выступает из трещин, и они темными линиями обозначаются на меловой обмазке. Для ускорения процесса дефектации рекомендуется постукивать по детали. Этот метод очень прост, не требует специального оборудования и поэтому широко используется, особенно при проверке крупногабаритных деталей и металлоконструкций. Однако с помощью такого метода невозможно выявить трещины шириной менее 0,03—0,05 мм. Аналогично выполняется масляная проба, при которой деталь помещают в масло, нагретое до 50—60 °С.

Общим недостатком рассмотренных методов является относительно слабая контрастность. В этом отношении преимуществами обладает цветная проба . На очищенную контролируемую поверхность наносят смесь керосина, трансформаторного масла и яркого красителя (пигмента). После 5—10-минутной выдержки поверхность промывают водой, покрывают тонким слоем каолина и сушат теплым воздухом. Имеющиеся в детали трещины выявляются в виде красных линий на белом фоне каолинового покрытия.

Разновидностью цветной пробы является метод красок , который основан на способности красок к взаимной диффузии. Для обнаружения- трещин поверхность детали обезжиривают бензином и покрывают красной краской, которую через 5—6 мин смывают растворителем. После этого поверхность детали покрывают белой краской. Красная краска выступает из трещины и окрашивает белое покрытие, обозначая границы трещины. Для обнаружения трещин этим методом применяются дефектоскопы ДМК-1, ДМК-2. Метод красок позволяет обнаруживать трещины шириной не менее 0,01—0,03 мм и глубиной до 0,01—0,04 мм.

Люминесцентный метод дефектоскопии основан на способности некоторых веществ (люминофоров) светиться под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Для выявления трещин на поверхность детали 1 (рис. 3.24) наносят люминофор 5. После выдержки 5—6 мин люминофор с поверхности удаляют, затем наносят слой талька с целью извлечения люминофора из трещины. Впитанное тальком флюоресцирующее вещество ярко светится в ультрафиолетовых лучах. Контроль деталей на отсутствие трещин этим методом производят на специальных люминесцентных дефектоскопах.

В качестве источника ультрафиолетовых лучей применяют ртутно-кварцевые лампы. В качестве люминофоров используют твердые или жидкие вещества. Из твердых чаще всего применяются проявляющие порошки окиси магния, углекислого магния или их смесь. Порошки втираются в полость возможного дефекта, где и остаются. Предпочтительным является применение жидких люминофоров, так как они легче проникают в трещины.

Рис. 3.24. Схема люминесцентной дефектоскопии: 1 — деталь с дефектом; 2 — световой фильтр; 3 — ртутно-кварцевая лампа; 4 — излучение; 5 — люминофор

В качестве люминофоров используют антраценовое масло в смеси с керосином (80 %) и трансформаторным маслом (15 %). Эта смесь дает светло-голубое свечение. Используются также дефектоль или нориол, представляющий собой продукт перегонки нефти. Эти вещества дают зелено-желтое свечение.

В последнее время используется в качестве люминофора раствор поликонденсированных ароматических углеводородов в керосино-газойлевой фракции нефти — шубикол.

Люминесцентный метод позволяет выявить только поверхностные дефекты. Он применяется для обнаружения трещин в деталях из любых материалов, включая немагнитные, для которых невозможно использовать более эффективные методы магнитной дефектоскопии.

Технология дефектоскопии рассмотренными методами включает следующие общие основные этапы:

— подготовку объекта к контролю;

— обработку контролируемой поверхности дефектоскопическими материалами;

— проявление дефектов;

— обнаружение, измерение дефектов и расшифровку результатов контроля;

— очистку объекта от материалов, применяемых при контроле.

Контроль герметичности

Под герметичностью понимается свойство изделия противостоять проникновению через него жидкости или газа. Контроль герметичности основан на регистрации или наблюдении проникновения пробных веществ (жидкостей или газов) через стенки деталей или их соединения. Он применяется для выявления сквозных дефектов различными методами (в зависимости от используемых при контроле пробных веществ и способов регистрации или наблюдения их прохождения через дефекты в изделии). Количественно герметичность характеризуется падением давления воздуха или газа в единицу времени или расходом жидкости, вытекающей через дефекты контролируемой детали.

Наибольшее применение получил компрессионный метод контроля герметичности, состоящий в проведении воздушных или гидравлических испытаний изделия. Он заключается в создании перепада давления между внутренней и наружной поверхностями контролируемого изделия и регистрации прохождения газа или жидкости через дефекты в нем. На практике применяют следующие варианты реализации этого метода и обнаружения имеющихся дефектов.

Погружение в воду изделия, заполненного под давлением воздухом, что дает возможность определить его негерметичность и расположение дефектов по выделению пузырьков газа. Герметичность некоторых полых изделий контролируют также погружением в воду и контролем за поступлением вовнутрь воды через дефекты в стенках.

Способ обмыливания — в контролируемое изделие под давлением подают воздух. Наружную поверхность изделия покрывают мыльной пеной, на которой при прохождении газа образуются и достаточно долго сохраняются пузырьки газа, которые свидетельствует о наличии трещины.

Манометрический способ , при котором после достижения в контролируемой детали заданного давления пробного газа подачу его отключают и далее давление контролируют манометром. При наличии в детали трещины давление падает. Манометрический способ контроля часто совмещают со способом обмыливания.

Гидравлический метод , основанный на создании внутри контролируемой детали давления воды или специальной пробной жидкости. В первом случае трещины выявляют визуально по появлению воды на поверхности детали. Во втором — используют люминесцентно-гидравлический способ, который основан на применении в качестве пробной жидкости водного раствора солей флуоресцеина, светящихся зеленым светом при облучении ультрафиолетовыми лучами. Поэтому после опрессовки детали указанным раствором по зеленому свечению на наружной поверхности выявляют имеющиеся в ней дефекты.

Фиксация дефектов с использованием ткани или фильтровальной бумаги. Этот метод применяют при контроле недоступных для осмотра участков детали.

Для обнаружения мельчайших неровностей применяется проверка герметичности с помощью течеискателей (галоидных, гелиевых, ультразвуковых). Галоидный течеискатель состоит из щупа и измерительного блока. Датчиком является диод с платиновыми электродами. При попадании между ними газа, содержащего галоиды (фреон, четыреххлористый углерод и др.), резко увеличивается ионный ток, что фиксируется измерительным блоком. Прибор обладает высокой чувствительностью. На этом основан метод контроля герметичности: изделие заполняют содержащим галоиды газом и, обследуя щупом поверхность изделия и места соединений деталей, выявляют имеющиеся дефекты. По такому же принципу работают гелиевые течеискатели. Отличие заключается в том, что в изделии создается вакуум, и оно обдувается гелием, который через дефекты проникает в него и улавливается течеискателем. Принцип работы ультразвуковых течеискателей основан на том, что при прохождении газа через трещины или неплотности возникают ультразвуковые колебания, которые улавливаются прибором и генерируются в электрический сигнал. Достоинством этого метода является возможность контролировать герметичность изделий, работающих под давлением газа, не выводя их из эксплуатации.

Контроль формы, размеров и положения рабочих поверхностей детали

Геометрические параметры дефектуемых деталей определяют для установления правильности их геометрической формы, отклонения фактических размеров от номинальных, определения величин износа и зазоров в подвижных и неподвижных соединениях. Для контроля с требуемой точностью применяют соответствующие проверочные и измерительные приспособления, инструменты и приборы.

Проверочными инструментами и приспособлениями можно установить только наличие погрешностей в размерах и форме дефектуемых деталей и оценить их годность по данным параметрам. Для этого применяются различные калибры, шаблоны, проверочные линейки и плиты. Абсолютные же значения размеров деталей и их отклонений определяют измерительными инструментами и приборами. Например, для контроля размеров валов и отверстий из проверочных инструментов служат соответственно предельные калибры-скобы и калибры-пробки, а из измерительных — универсальные штанген- и микрометрические инструменты.

В зависимости от формы контролируемых поверхностей и требуемой точности измерения для дефектации деталей применяются следующие универсальные измерительные приборы:

— штангенциркули для измерения наружных и внутренних размеров деталей;

— штангензубомеры — для измерения толщины зубьев цилиндрических зубчатых колес;

— штангенглубиномеры — для измерения глубины отверстий и высоты выемок;

— гладкие микрометры — для измерения наружных размеров деталей и резьбовые микрометры —для измерения резьб;

— индикаторные нутромеры с комплектом сменных измерительных вставок — для измерения внутренних размеров;

— индикаторы часового типа, которые крепятся на стойке или штативе — для измерения линейных размеров, отклонения формы или биения вращающихся деталей.

Отклонение от крутости измеряют кругломерами; от плоскостности — с помощью контрольных линеек, плит и щупов, по положению отдельных точек; от прямолинейности в плоскости — с помощью поверочных линеек, уровней и оптико-механических приборов.

Рассмотрим некоторые типовые методы контроля универсальными средствами.

Контроль цилиндрических поверхностей деталей. При износе деталей проверяют размеры и форму цилиндрических поверхностей. Для определения этих параметров измеряют диаметр поверхности в нескольких сечениях в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. По результатам измерений определяют отклонение размеров от номинальных значений, а также конусность, бочкообразность и корсетность поверхности.

Проверка прямолинейности осуществляется с помощью контрольной линейки, которая является эталоном прямолинейности. Линейку устанавливают на две одинаковые мерные плитки и пластинчатым щупом измеряют зазор между ней и контролируемой поверхностью. Разность в величине зазора определяет непрямолинейность поверхности. Более точный контроль прямолинейности достигается оптическими приборами, так как в этом случае эталоном прямолинейности является луч света.

Плоскостность поверхности контролируют по прилеганию к ней проверочной плиты. Для этого плиту покрывают краской (берлинской лазурью), накладывают ее на контролируемую поверхность и перемещают по ней в разных направлениях. По числу пятен краски, оставшихся на контролируемой поверхности, судят о ее плоскостности: чем больше число пятен, тем меньше отклонение контролируемой поверхности от эталонной плоской поверхности проверочной плиты. Обычно подсчитывают число пятен на площади 25x25 мм. Минимальное число пятен указывается в технических требованиях к детали. Этим способом проверяется плоскостность рабочих поверхностей фланцев, разъемов корпусных деталей и т.д.

Замер зазоров . Если имеется свободный доступ к сопряженным поверхностям, то зазор между ними замеряется пластинчатым щупом. Если такого доступа нет, то зазор измеряют с помощью свинцовых оттисков. Для этого между сопрягаемыми поверхностями укладывают свинцовые проволочки диаметром, большим предполагаемого зазора (обычно 1—1,5 мм), и механизм собирают. Проволочки расплющиваются и, измеряя их толщину после разборки механизма, определяют величину зазора.

ДЕФЕКТОСКОПИЯ (от лат. defectus - недостаток, изъян и греч. skopeo - рассматриваю, наблюдаю) - комплекс физ. методов и средств неразрушающего контроля качества материалов, заготовок и изделий с целью обнаружения дефектов их строения. Методы Д. позволяют полнее оценить качество каждого изделия без его разрушения и осуществить сплошной контроль, что особенно важно для изделий ответств. назначения, для к-рых методы выборочного разрушающего контроля недостаточны.

Несоблюдение заданных технол. параметров при обработке материала сложного хим. и фазового состава, воздействие агрессивных сред и эксплуатац. нагрузок при хранении изделия и в процессе его работы могут привести к возникновению в материале изделия разл. рода дефектов - нарушений сплошности или однородности, отклонений от заданного хим. состава, структуры или размеров, ухудшающих эксплуатационные характеристики изделия. В зависимости от величины дефекта в зоне его расположения изменяются физ. свойства материала - плотность, электропроводность, магнитные, упругие характеристики и др.

Методы Д. основаны на анализе вносимых дефектом искажений в приложенные к контролируемому изделию физ. поля разл. природы и на зависимости результирующих полей от свойств, структуры и геометрии изделия. Информация о результирующем поле позволяет судить о наличии дефекта, его координатах и размере.

Д. включает в себя разработку методов неразрушающего контроля и аппаратуры - дефектоскопов, устройств для проведения контроля, систем для обработки и фиксации полученной информации. Применяются оптич., радиац., магн., акустич., эл--магн. (токовихревые), электрич. и др. методы.

Оптическая Д. основана на непосредств. осмотре поверхности изделия невооружённым глазом (визуально) или с помощью оптич. приборов (лупы, микроскопа). Для осмотра внутр. поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют спец. эндоскопы - диоптрийные трубки, содержащие световоды из волоконной оптики, оснащённые миниатюрными осветителями, призмами и линзами. Методами оптич. Д. в видимом диапазоне можно обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плены и др.) в изделиях из материалов, непрозрачных для видимого света, а также поверхностные и внутр. дефекты - в прозрачных. Мин. размер дефекта, обнаруживаемого визуально невооружённым глазом, составляет 0,1-0,2 мм, при использовании оптич. систем - десятки мкм. Для контроля геометрии деталей (напр., профиля резьбы, шероховатости поверхности) применяют проекторы, профилометры и микроинтерферометры. Новой реализацией оптич. метода, позволяющей существенно повысить его разрешающую способность, является лазерная Д., в к-рой используется дифракция когерентного лазерного луча с индикацией при помощи фотоэлектронных приборов. При автоматизации оптич. метода контроля применяют телевиа. передачу изображения.

Радиационная Д. основана на зависимости поглощения проникающего излучения от длины пути, пройденного им в материале изделия, от плотности материала и атомного номера элементов, входящих в его состав. Наличие в изделии нарушений сплошности, инородных включений, изменения плотности и толщины приводит к разл. ослаблению лучей в разл. его сечениях. Регистрируя распределение интенсивности прошедшего излучения, можно получить информацию о внутр. структуре изделия, в т. ч. судить о наличии, конфигурации и координатах дефектов. При этом могут использоваться проникающие излучения разл. жёсткости: рентг. излучение с энергиями 0,01-0,4 МэВ; излучение, полученное в линейном (2-25 МэВ) и циклич. (бетатрон, микротрон 4-45 МэВ) ускорителях или в ампуле с -активными радиоизотопами (0,1-1 МэВ); гамма-излучение с энергиями 0,08-1,2 МэВ; нейтронное излучение с энергиями 0,1-15 МэВ.

Регистрация интенсивности прошедшего излучения осуществляется разл. способами - фотографич. методом с получением изображения просвечиваемого изделия на фотоплёнке (плёночная радиография), на многократно используемой ксерорадиографич. пластинке (электрорадиография); визуально, наблюдая изображения просвечиваемого изделия на флуоресцирующем экране (радиоскопия); с помощью электронно-оптич. преобразователей (рентгенотелевидение); измерением интенсивности излучения спец. индикаторами, действие к-рых основано на ионизации газа излучением (радиометрия).

Чувствительность методов радиац. Д. определяется отношением протяжённости дефекта или зоны, имеющей отличающуюся плотность, в направлении просвечивания к толщине изделия в этом сечении и для разл. материалов составляет от 1 до 10% его толщины. Применение рентг. Д. эффективно для изделий ср. толщин (сталь до ~80 мм, лёгкие сплавы до ~250 мм). Сверхжёсткое излучение с энергией в десятки МэВ (бетатрон) позволяет просвечивать стальные изделия толщиной до ~500 мм. Гамма-Д. характеризуется большей компактностью источника излучения, что позволяет контролировать труднодоступные участки изделий толщиной до ~250 мм (сталь), притом в условиях, когда рентг. Д. затруднена. Нейтронная Д. наиб. эффективна для контроля изделий небольшой толщины из материалов малой плотности. Один из новых способов рентгеноконтроля - вычислит. томография, основанная на обработке радиометрич. информации с помощью ЭВМ, получаемой при многократном просвечивании изделий под разными углами. При этом удаётся послойно визуализировать изображения внутр. структуры изделия. При работе с источниками ионизирующих излучений должна быть обеспечена соответствующая биол. защита.

Радиоволновая Д. основана на изменении параметров эл--магн. волн (амплитуды, фазы, направления вектора поляризации) сантиметрового и миллиметрового диапазона при распространении их в изделиях из диэлектрических материалов (пластмассы, резина, бумага).

Источником излучения (обычно - когерентного, поляризованного) является генератор СВЧ (магнетронный, клистронный) небольшой мощности, питающий волновод или спец. антенну (зонд), передающую излучение в контролируемое изделие. Та же антенна при приёме отражённого излучения или аналогичная, расположенная с противоположной стороны изделия,- при приёме прошедшего излучения подаёт полученный сигнал через усилитель на индикатор. Чувствительность метода позволяет обнаруживать в диэлектриках на глубине до 15-20 мм расслоения площадью от 1 см 2 , измерять влажность бумаги, сыпучих материалов с погрешностью менее 1%, толщину металлич. листа с погрешностью менее 0,1 мм и т. д. Возможны визуализация изображения контролируемой зоны на экране (радиовизор), фиксация его на фотобумаге, а также применение голографич. способов фиксации изображения.

Тепловая (инфракрасная) Д. основана на зависимости темп-ры поверхности тела как в стационарных, так и в нестационарных полях от наличия дефекта и неоднородности структуры тела. При этом используется ИК-излучение в низкотемпературном диапазоне. Распределение темп-р на поверхности контролируемого изделия, возникающее в проходящем, отражённом или собственном излучении, представляет собой ИК-изображение данного участка изделия. Сканируя поверхность приёмником излучения, чувствительным к ИК-лучам (термистором или пироэлектриком), на экране прибора (тепловизора) можно наблюдать светотеневое или цветное изображение целиком, распределение темп-р по сечениям или, наконец, выделить отд. изотермы. Чувствительность тепловизоров позволяет регистрировать на поверхности изделия разность темп-р менее 1 о C. Чувствительность метода зависит от отношения размера d дефекта или неоднородности к глубине l его залегания примерно как (d/l) 2 , а также от теплопроводности материала изделия (обратно пропорциональная зависимость). Применяя тепловой метод, можно контролировать изделия, нагревающиеся (охлаждающиеся) во время работы.

Магнитная Д. может применяться только для изделий из ферромагн. сплавов и реализуется в двух вариантах. Первый основан на анализе параметров магн. полей рассеяния, возникающих в зонах расположения поверхностных и подповерхностных дефектов в намагниченных изделиях, второй - на зависимости магн. свойств материалов от их структуры и хим. состава.

При контроле по первому способу изделие намагничивается с помощью электромагнитов, соленоидов, путём пропускания тока через изделие или стержень, продетый сквозь отверстие в изделии, либо индуцирова-ния тока в изделии. Для намагничивания используются постоянные, переменные и импульсные магн, поля. Оптим. условия контроля создаются при ориентировке дефекта перпендикулярно направлению намагничивающего поля. Для магнитно-твёрдых материалов контроль осуществляется в поле остаточной намагниченности, для магнитно-мягких - в приложенном поле.

Индикатором магн. поля дефекта может служить магн. порошок, напр. магнетит высокой дисперсности (метод магн. порошка), к к-рому иногда добавляются окрашивающие (для контроля изделий с тёмной поверхностью) или флуоресцирующие (для повышения чувствительности) компоненты. Частицы порошка после посыпания или поливки суспензией намагниченного изделия оседают на краях дефектов и наблюдаются визуально. Чувствительность этого метода высока - обнаруживаются трещины глубиной ~25 мкм и раскрытием -2 мкм.

При магнитографич. методе индикатором служит магн. лента, к-рая прижимается к изделию и намагничивается вместе с ним. Выбраковка производится по результатам анализа записи на магн. ленте. Чувствительность метода к поверхностным дефектам такая же, как у порошкового, а к глубинным дефектам выше - на глубине до 20-25 мм обнаруживаются дефекты протяжённостью по глубине 10-15% от толщины.

В качестве индикатора поля дефекта могут использоваться пассивные индукционные преобразователи. Изделие, движущееся с относит. скоростью до 5 м/с и более, после прохождения через намагничивающее устройство проходит через преобразователь, индуцируя в его катушках сигнал, содержащий информацию о параметрах дефекта. Такой способ эффективен для контроля металла в процессе прокатки, а также для контроля железнодорожных рельсов.

Феррозондовый метод индикации использует активные преобразователи - феррозонды ,в к-рых на тонкий пермаллоевый сердечник намотаны катушки: возбуждающая, поле к-рой взаимодействует с полем дефекта, и измерительная, по эдс к-рой судят о напряжённости поля дефекта или о градиенте этого поля. Феррозондовый индикатор позволяет обнаружить в изделиях простой формы, движущихся со скоростью до 3 м/с, на глубине до 10 мм дефекты протяжённостью (по глубине) ~10% от толщины изделия. Для индикации поля дефекта применяются также преобразователи на основе Холла эффекта и магниторезисторные. После проведения контроля методами магнитной Д. изделие должно быть тщательно размагничено.

Вторая группа методов магн. Д. служит для контроля структурного состояния, режимов термич. обработки, механич. свойств материала. Так, коэрцитивная сила углеродистой и низколегиров. стали коррелируется с содержанием углерода и, следовательно, с твёрдостью, магнитная проницаемость - с содержанием ферритной составляющей (ос-фазы), предельное содержание к-рой лимитируется из-за ухудшения механич. и технологич. свойств материала. Спец. приборы (ферритометры, a-фазометры, коэрцитиметры, магн. анализаторы), использующие зависимость между магн. характеристиками и др. свойствами материала, также позволяют практически решать задачи магн. Д.

Методы магн. Д. используются также для измерения толщины защитных покрытий на изделиях из ферромагн. материалов. Приборы для этих целей основаны либо на пондеромоторном действии - в этом случае измеряется сила притяжения (отрыва) пост. магнита или электромагнита от поверхности изделия, к к-рой он прижат, либо на измерении напряжённости магн. поля (с помощью датчиков Холла, феррозондов) в магнитопроводе электромагнита, установленного на этой поверхности. Толщиномеры позволяют производить измерения в широком диапазоне толщин покрытий (до сотен мкм) с погрешностью, не превышающей 1-10 мкм.

Акустическая (ультразвуковая) Д. использует упругие волны (продольные, сдвиговые, поверхностные, нормальные, изгибные) широкого частотного диапазона (гл. обр. УЗ-диапазона), излучаемые в непрерывном или импульсном режиме и вводимые в изделие с помощью пьезоэлектрич. (реже - эл--магнитоакустич.) преобразователя, возбуждаемого генератором эл--магн. колебаний. Распространяясь в материале изделия, упругие волны затухают в разл. степени, а встречая дефекты (нарушения сплошности или однородности материала), отражаются, преломляются и рассеиваются, изменяя при этом свою амплитуду, фазу и др. параметры. Принимают их тем же или отд. преобразователем и после соответствующей обработки сигнал подают на индикатор или записывающее устройство. Существует неск. вариантов акустич. Д., к-рые могут применяться в разл. комбинациях.

Эхо-метод представляет собой УЗ-локацию в твёрдой среде; это наиб. универсальный и распространённый метод. Импульсы УЗ-частоты 0,5-15 МГц вводят в контролируемое изделие и регистрируют интенсивность и время прихода эхо-сигналов, отражённых от поверхностей изделия и от дефектов. Контроль эхо-методом ведётся при одностороннем доступе к изделию путём сканирования его поверхности искателем с заданной скоростью и шагом при оптим. угле ввода УЗ. Метод обладает высокой чувствительностью, к-рая ограничивается структурными шумами. В оптим. условиях могут быть обнаружены дефекты размерами в неск. десятых долей мм. Недостаток эхо-метода - наличие неконтролируемой мёртвой зоны у поверхности, протяжённость к-рой (глубина) определяется гл. обр. длительностью излучаемого импульса и обычно составляет 2-8 мм. Эхо-методом эффективно контролируются слитки, фасонное литьё, металлургич. полуфабрикаты, сварные, клеёные, паяные, заклёпочные соединения и др. элементы конструкций в процессе изготовления, хранения и эксплуатации. Обнаруживаются поверхностные и внутр. дефекты в заготовках и изделиях разл. формы и габаритов из металлов и неметаллич. материалов, зоны нарушения однородности кристаллич. структуры и коррозионного поражения металлич. изделий. Может быть с высокой точностью измерена толщина изделия при одностороннем доступе к нему. Вариант эхо-метода с использованием Лэмба волн , обладающих полноводным характером распространения, позволяет осуществлять контроль листовых полуфабрикатов большой протяжённости с высокой производительностью; ограничением является требование к постоянству толщины контролируемого полуфабриката. Контроль с применением Рэлея волн позволяет выявлять поверхностные и приповерхностные дефекты; ограничением является требование к высокой гладкости поверхности.

Теневой метод предусматривает ввод УЗ с одной стороны изделия, а приём - с противоположной. О наличии дефекта судят по уменьшению амплитуды в зоне звуковой тени, образующейся за дефектом, либо по изменению фазы или времени приёма сигнала, огибающего дефект (временной вариант метода). При одностороннем доступе к изделию используется зеркальный вариант теневого метода, при к-ром индикатором дефекта является уменьшение сигнала, отражённого от дна изделия. По чувствительности теневой метод уступает эхо-методу, однако преимуществом его является отсутствие мёртвой зоны.

Резонансный метод используется гл. обр. для измерения толщины изделия. Возбуждая в локальном объёме стенки изделия УЗ-колебания, модулируют их по частоте в пределах 2-3 октав, по значениям резонансных частот (когда по толщине стенки укладывается целое число полуволн) определяют толщину стенки изделия с погрешностью ок. 1%. При возбуждении колебаний во всём объёме изделия (интегр. вариант метода) можно по изменению резонансной частоты судить также о наличии дефектов или об изменении упругих характеристик материала изделия.

Метод свободных колебаний (интегральный вариант) основан на ударном возбуждении упругих колебаний в контролируемом изделии (напр., бойком НЧ-вибратора) и последующем измерении с помощью пьезоэлемента механич. колебаний, по изменению спектра к-рых судят о наличии дефекта. Метод успешно применяется для контроля качества склейки низкодобротных материалов (текстолит, фанера и др.) между собой и с металлич. обшивкой.

Импедансный метод основан на измерении локального механич. сопротивления (импеданса) контролируемого изделия. Датчик импедансного дефектоскопа, работающий на частоте 1,0-8,0 кГц, будучи прижат к поверхности изделия, реагирует на силу реакции изделия в точке прижима. Метод позволяет определять расслоения площадью от 20-30 мм 2 в клеёных и паяных конструкциях с металлич. и неметаллич. заполнением, в слоистых пластиках, а также в плакированных листах и трубах.

Велосиметрический метод основан на изменении скорости распространения изгибных волн в пластине в зависимости от толщины пластины или от наличия расслоений внутри многослойной клеёной конструкции. Метод реализуется на НЧ (20-70 кГц) и позволяет обнаруживать расслоения площадью 2-15 см 2 (в зависимости от глубины), залегающие на глубине до 25 мм в изделиях из слоистых пластиков.

Акустико-топографич. метод основан на наблюдении мод колебаний, в т. ч. "фигур Хладни", с помощью тонкодиоперсного порошка при возбуждении в контролируемом изделии изгибных колебаний с модулируемой (в пределах 30-200 кГц) частотой. Частицы порошка, смещаясь с участков поверхности, колеблющихся с макс. амплитудой, к участкам, где эта амплитуда минимальна, обрисовывают контуры дефекта. Метод эффективен для контроля изделий типа многослойных листов и панелей и позволяет обнаруживать дефекты протяжённостью от 1 - 1,5 мм.

Метод акустич. эмиссии (относящийся к пассивным методам) основан на анализе сигналов, характеризующих волны напряжения, излучаемые при возникновении и развитии трещин в изделии в процессе его механич. или теплового нагружения. Сигналы принимаются пьезоэлектрич. искателями, расположенными на поверхности изделий. Амплитуда, интенсивность и др. параметры сигналов содержат информацию о зарождении и развитии усталостных трещин, коррозии под напряжением и фазовых превращениях в материале элементов конструкций разл. типов, сварных швах, сосудах высокого давления и т. д. Метод акустич. эмиссии позволяет обнаруживать развивающиеся, т. е. наиб. опасные, дефекты и отделить их от обнаруженных др. методами дефектов, неразвивающихся, менее опасных для дальнейшей эксплуатации изделия. Чувствительность этого метода при использовании спец. мер защиты приёмного устройства от воздействия внешних шумовых помех достаточно высока и позволяет обнаруживать трещины на нач. стадии их развития, задолго до исчерпания ресурса изделия.

Перспективными направлениями развития акустич. методов контроля являются звуковидение, в т. ч. акустич. голография, акустич. томография.

Вихретоковая (электроиндуктивная) Д. основана на регистрации изменений электрич. параметров датчика вихретокового дефектоскопа (полного сопротивления его катушки или эдс), вызванных взаимодействием поля вихревых токов, возбуждённых этим датчиком в изделии из электропроводящего материала, с полем самого датчика. Результирующее поле содержит информацию об изменении электропроводности и магн. проницаемости из-за наличия в металле структурных неоднородностей или нарушений сплошности, а также о форме и размерах (толщине) изделия или покрытия.

Датчики вихретоковых дефектоскопов выполняются в виде катушек индуктивности, помещаемых внутрь контролируемого изделия или окружающих его (проходной датчик) либо накладываемых на изделие (накладной датчик). В датчиках экранного типа (проходных и накладных) контролируемое изделие располагается между катушками. Вихретоковая Д. не требует механич. контакта датчика с изделием, что позволяет проводить контроль на высоких скоростях их относит. перемещения (до 50 м/с). Вихретоковые дефектоскопы разделяются на след. осн. группы: 1) приборы для обнаружения нарушений сплошности с проходными или накладными датчиками, работающими в широком частотном диапазоне - от 200 Гц до десятков МГц (повышение частоты увеличивает чувствительность к протяжённости трещин, поскольку можно применять малогабаритные датчики). Это позволяет выявлять трещины, плены неметаллич. включений и др. дефекты протяжённостью 1-2 мм при глубине их залегания 0,1-0,2 мм (накладным датчиком) или протяжённостью 1 мм при глубине 1-5% от диаметра изделия (проходным датчиком). 2) Приборы для контроля размеров - толщиномеры, с помощью к-рых измеряют толщину разл. покрытий, нанесённых на основание из разл. материалов. Определение толщины неэлектропроводящих покрытий на электропроводящих основаниях, представляющее собой по существу измерение зазора, производится на частотах до 10 МГц с погрешностью в пределах 1-15% от измеряемой величины.

Для определения толщины электропроводящих гальванич. или плакиров. покрытий на электропроводящем основании используются вихретоковые толщиномеры, в к-рых реализуются спец. схемы подавления влияния изменения уд. электропроводности материала основания и изменения величины зазора.

Вихретоковые толщиномеры применяются для измерения толщины стенки труб, баллонов из неферромагн. материалов, а также листов и фольг. Диапазон измерений 0,03-10 мм, погрешность 0,6-2%.

3) Вихретоковые структуромеры позволяют, анализируя значения уд. электропроводности и магн. проницаемости, а также параметры высших гармоник напряжения, судить о хим. составе, структурном состоянии материала, величине внутр. напряжений, сортировать изделия по маркам материала, качеству термич. обработки и т. д. Можно выявлять зоны структурной неоднородности, зоны усталости, оценивать глубину обезуглероженных слоев, слоев термич. и хим--термич. обработки и т. д. Для этого в зависимости от конкретного назначения прибора используются либо НЧ-поля большой напряжённости, либо ВЧ-поля малой напряжённости, либо двух- и многочастотные поля В структуромерах для увеличения объёма информации, снимаемой с датчика, как правило, используются многочастотные поля и осуществляется спектральный анализ сигнала. Приборы для контроля ферромагн. материалов работают в НЧ-диапазоне (50 Гц-10 кГц), для контроля неферромагнитных - в ВЧ-диапазоне (10 кГц-10 мГц), что обусловлено зависимостью скин-эффекта от значения магн. проницаемости.

Электрическая Д. основана на использовании слабых пост. токов и эл--статич. полей и осуществляется эл--контактным, термоэлектрич., трибоэлектрич. и эл--статич. методами. Эл--контактный метод позволяет обнаружить поверхностные и подповерхностные дефекты по изменению электросопротивления на участке поверхности изделия в зоне расположения этого дефекта. С помощью спец. контактов, расположенных на расстоянии 10-12 мм один от другого и плотно прижатых к поверхности изделия, подводится ток, а на др. паре контактов, расположенных на линии тока, замеряется напряжение, пропорциональное сопротивлению на участке между ними. По изменению сопротивления судят о нарушении однородности строения материала или о наличии трещины. Погрешность измерения составляет 5-10%, что обусловлено нестабильностью сопротивления токовых и измерит. контактов.

Термоэлектрич. метод основан на измерении термоэлектродвижущей силы (ТЭДС), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных металлов. Если один из этих металлов принять за эталон, то при заданной разности темп-р горячего и холодного контактов величина и знак ТЭДС будут определяться свойствами второго металла. Этим методом можно определить марку металла, из к-рого изготовлены заготовка или элемент конструкции, если число возможных вариантов невелико (2-3 марки).

Трибоэлектрич. метод основан на измерении трибоЭДС, возникающей при трении разнородных металлов друг о друга. Измеряя разность потенциалов между эталонным и испытуемым металлами, можно различить марки нек-рых сплавов. Изменение хим. состава сплава в пределах, допустимых по техн. условиям, приводит к разбросу показаний термо- и трибоэлектрич. приборов. Поэтому оба этих метода могут быть применены лишь в случаях резкого различия свойств сортируемых сплавов.

Э л.- стати ч. метод основан на использовании пондеромоторных сил эл--статич. поля, в к-рое помещают изделие. Для обнаружения поверхностных трещин в покрытии металлич. изделия его опыляют тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником. Частицы мела при трении об эбонит заряжаются положительно за счёт трибоэлектрич. эффекта и оседают на краях трещин, поскольку вблизи последних неоднородность эл--статич. поля выражена наиб. заметно. Если изделие изготовлено из неэлектропроводящих материалов, то оно предварительно смачивается ионогенным пенетрантом и после удаления избытка его с поверхности изделия припудривается заряж. частицами мела, к-рые притягиваются жидкостью, заполняющей полость трещины. В этом случае возможно обнаружение трещин, не выходящих на поверхность, подвергающуюся осмотру.

Капиллярная Д. основана на искусств. повышении цвето- и светоконтрастности участка изделия, содержащего поверхностные трещины, относительно окружающей поверхности. Осуществляется гл. обр. люминесцентным и цветным методами, позволяющими обнаружить трещины, выявление к-рых невооружённым глазом невозможно из-за малых размеров, а использование оптич. приборов неэффективно из-за недостаточной контрастности изображения и малого поля зрения при требуемых увеличениях.

Для обнаружения трещины полость её заполняется пенетрантом - индикаторной жидкостью на основе люминофоров или красителей, проникающим в полость под действием капиллярных сил. После этого поверхность изделия очищается от излишков пенетранта, а из полости трещины индикаторная жидкость извлекается с помощью проявителя (сорбента) в виде порошка или суспензии и изделие осматривается в затемнённом помещении в УФ-свете (люминесцентный метод). Люминесценция индикаторного раствора, поглощённого сорбентом, даёт чёткую картину расположения трещин с мин. раскрытием 0,01 мм, глубиной 0,03 мм и протяжённостью 0,5 мм. При цветном методе не требуется затемнения. Пенетрант, содержащий добавку красителя (обычно ярко-красного), после заполнения полости трещины и очистки поверхности от его излишка диффундирует в белый проявляющий лак, нанесённый тонким слоем на поверхность изделия, чётко обрисовывая трещины. Чувствительность обоих методов примерно одинакова.

Преимущество капиллярной Д.- её универсальность и однотипность технологии для деталей разл. формы, размеров и материалов; недостаток - применение материалов, обладающих высокой токсичностью, взрыво- и пожароопасностью, что предъявляет особые требования к технике безопасности.

Значение Д. Методы Д. применяются в разл. областях народного хозяйства, способствуя совершенствованию технологии изготовления изделий, повышению их качества, продлению срока службы и предотвращению аварий. Нек-рые методы (гл. обр. акустические) позволяют при периодич. контроле изделий в процессе их эксплуатации оценивать повреждаемость материала, что особенно важно для прогнозирования остаточного ресурса изделий ответственного назначения. В связи с этим непрерывно повышаются требования, предъявляемые к достоверности информации, получаемой при использовании методов Д., а также к производительности контроля. T. к. метрологич. характеристики дефектоскопов невысоки и на их показания влияет множество случайных факторов, оценка результатов контроля может быть только вероятностной. Наряду с разработкой новых методов Д., осн. направление совершенствования существующих - автоматизация контроля, применение многопараметровых методов, использование ЭВМ для обработки получаемой информации, улучшение метрологич. характеристик аппаратуры в целях повышения достоверности и производительности контроля, использование методов визуализации внутр. структуры и дефектов изделия.

Лит.: Шрайбер Д. С., Ультразвуковая дефектоскопия, M., 1965; Неразрушающие испытания. (Справочник), под ред. Д. Мак-Мастера, пер. с англ., кн. 1-2, M.- Л., 1965; Фалькевич А. С., Xусанов M. X., Магнитографический контроль сварных соединений, M., 1966; Дорофеев А. Л., Электроиндуктивная (индукционная) дефектоскопия, M., 1967; Румянцев С. В., Радиационная дефектоскопия, 2 изд., M., 1974; Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, под ред. В. В. Клюева, [т. 1-2], M., 1976; Неразрушающий контроль металлов и изделий, под ред. Г. С. Самойловича, M., 1976. Д. С. Шрайбер .

Дефектоскопия-комплекс методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий с целью обнаружения дефектов, Дефектоскопия включает разработку методов и аппаратуру (дефектоскопы и др.), составление методик контроля, анализ и обработку показаний дефектоскопов. В основе методов дефектоскопии лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых лучей, гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых упругих колебаний, магнитного и электрического полей и др.

Дефектоскоп устройство для обнаружения дефектов в изделиях методами неразрушающего контроля. Различают дефектоскопы магнитные, рентгеновские, ультразвуковые, электроиндуктивные и др. Они выполняются в виде переносных, лабораторных приборов или стационарных установок. Переносные дефектоскопы обычно имеют простейшие индикаторы для обнаружения дефектов (стрелочный прибор, световой или звуковой сигнализатор и т, Д.); лабораторные дефектоскопы более чувствительны, часто оснащаются осциллоскопическими и цифровыми индикаторами, В стационарных дефектоскопах - наиболее универсальных - предусмотрены самозаписывающие устройства для регистрации показаний и их объективной оценки.

Некоторые дефектоскопы позволяют проверять изделия, движущиеся со значительной скоростью (например, трубы в процессе прокатки), или сами способны двигаться относительно изделия (например, рельсовые дефектоскопы). Существуют дефектоскопы для контроля изделий, нагретых до высокой температуры.

Наиболее простым методом дефектоскопии является визуальный, осуществляемый невооруженным глазом или с помощью оптических приборов (например, лупы). Для осмотра внутренних поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют специальные трубки с призмами и миниатюрными осветителями (диоптрийные трубки) и телевизионные трубки. Для контроля, например, качества поверхности тонкой проволоки используют лазеры. Визуальная дефектоскопия позволяет обнаружить только поверхностные дефекты (трещины, плены, закаты и др.) в изделиях из металла и внутренние дефекты в изделиях из стекла или прозрачных для видимого света пластмасс, Минимальный размер дефектов, обнаруживаемых невооруженным глазом, составляет 0,1-0,2 мм, а при использовании оптических систем - десятки микрон.

Более широкое распространение получил метод оптического контроля в связи с созданием оптического квантового генератора (ОКГ). С его помощью можно производить контроль геометрических размеров изделий со сложной конфигурацией, несплошностей, неоднородностей, деформаций, вибраций, внутренних напряжений прозрачных объектов, концентраций, чистоты газов и жидкостей, толщины пленочных покрытий, шероховатости поверхности изделий, Первым ОКГ был рубиновый генератор, активным элементом которого являлся цилиндрический стержень из кристалла рубина с внедренными в его решетку ионами хрома. Возбуждение активных частиц в ОКГ осуществлялось воздействием на активный элемент светового излучения высокой интенсивности с помощью газоразрядных ламп-вспышек и ламп непрерывного горения серийного производства (оптическая накачка). Управление излучением частиц (создание обратной связи) производилось с помощью зеркал, одно из которых полупрозрачно на длине волны генерации. В резонаторе (системе из двух зеркал и помещенного между ними активного элемента) устанавливаются стоячие волны. Типы колебаний (или моды) отличаются друг от друга.

Широкое распространение получили газовые оптические квантовые генераторы. В них активным элементом является газ или смесь газов. Наибольшее распространение получил ОКГ на смеси гелия и неона. Возбуждаются газовые генераторы в основном электрическим разрядом в газовой среде. Основным элементом гелий-неонового ОКГ (как и других. ОКГ) является газоразрядная трубка, выполненная из стекла или кварца. Почти все ОКГ работают в непрерывном режиме. Для создания обратной связи, так же как и в твердотельных 1 ОКГ, используются зеркала, образующие резонатор.

В 1948 г. физик Д. Габор предложил метод контроля, основанный на интерференции волн. В процессе контроля качества на фотопленку одновременно с "сигнальной" волной, 1 рассеянной объектом, направляют "опорную" волну от того же источника света. При интерференции этих волн возникает картина, содержащая полную информацию об объекте, которая фиксируется на светочувствительной поверхности - голограмме. При облучении голограммы или ее участка опорной волной видно объемное изображение объекта. Голограмму можно получить с помощью волн любой природы и любого диапазона частот.

Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины и инородные включения, приводит к тому, что проходящие через материал лучи ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала.

Интенсивность лучей регистрируют несколькими методами. Методами фотографии получают снимок детали (материала) на пленке. Визуальный метод основан на наблюдении изображения детали на флуоресцирующем экране. Наиболее эффективен этот метод при использований электронно-оптических преобразователей. Ксерографическим методом получают изображения на металлических пластинках, покрытых слоем вещества, поверхности которого сообщен электростатический заряд,

Чувствительность методов рентгенодефектоскопии определяется отношением протяженности дефекта в направлении просвечивания к толщине детали в этом сечении и для различных материалов составляет 1 - 10%. Применение рентгенодефектоскопии эффективно для деталей сравнительно небольшой толщины, так как проникающая способность рентгеновских лучей с увеличением их энергии возрастает незначительно. Рентгенодефектоскопию применяют для определения раковин, грубых трещин, ликвационных включений в литых и сварных стальных изделиях толщиной до 80 мм и в изделиях из легких сплавов толщиной до 250 мм. Для этого используют промышленные рентгеновские установки с энергией излучения от 5-10 до 200*400 кзв (1 зв = 1,60210 - Ю"19 Дж). Изделия большой толщины (ДО 500 мм) просвечивают сверхжестким электромагнитным излучением с энергией в десятки Мэтв. получаемым в бетатроне,

Гамма-дефектоскопия имеет ту же физическую сущность основы, что и рентгенодефектоскопия. но при этом используются гамма-лучи, испускаемые искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия, тантала, цезия, туллия и др.). При гамма-дефектоскопии используют энергию излучения от нескольких десятков кэв до 1-2 Мэв для просвечивания деталей большой толщины. Этот метод имеет существенные преимущества перед реитгенодефектоскопией: аппаратура для гамма-дефектоскопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Кроме того, этим методом можно пользоваться в том случае, когда применение рентгенодефектоскопии затруднено (например, в полевых условиях). При работе с источниками рентгеновского и гамма-излучения должна быть обеспечена эффективная биологическая защита.

Радиодефектоскопия, основанная на проникающих свойствах микрорадиоволн, позволяет обнаруживать дефекты главным образом на поверхности изделий обычно из неметаллических материалов. Радиодефектоскопия металлических изделий из-за малой проникающей способности микрорадиоволн ограничена. Этим методом определяют дефекты в стальных листах, проволоке в процессе их изготовления, а также измеряют их толщину или диаметр, толщину диэлектрических покрытий и т.д. От генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, микрорадиоволны через рупорные антенны проникают в изделие и, пройдя усилитель принятых сигналов, регистрируются приемным устройством.

При инфракрасной дефектоскопии используются инфракрасные (те иловые) лучи для обнаружения непрозрачных для видимого света включений. Инфракрасное изображение дефекта получают в проходящем, отраженном или собственном излучении исследуемого изделия. Этим методом контролируют изделия, нагревающиеся в процессе работы. Дефектные участки в изделии изменяют тепловой поток. Поток инфракрасного излучения пропускают через изделие и регистрируют его распределение теплочувствительным приемником. Неоднородность строения материалов можно исследовать и методом ультрафиолетовой дефектоскопии.

Инфракрасная интроскопия дословно означает тепловое внутривидение и позволяет видеть внутреннюю структуру таких важных для радиоэлектроники материалов, как полупроводники. Наличие в полупроводниках мельчайших примесей резко ухудшает их свойства. Интроскопы позволяют точно контролировать монокристаллы полупроводников, находить нарушения структуры и микротрещины.

Магнитная дефектоскопия основана на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов, служит магнитный порошок (закись - окись железа) или его суспензия в масле с дисперсностью частиц 5-10 мкм. При намагничивании изделия порошок оседает в местах расположения дефектов (метод магнитного порошка). Методом магнитного порошка можно обнаружить трещины и другие-дефекты на глубине до 2 мм.

Чувствительность метода магнитной дефектоскопии зависит от хмагнитных характеристик-материалов, применяемых индикаторов, режимов намагничивания изделия и др.

Поле рассеяния можно фиксировать на магнитной ленте, которую накладывают на исследуемый участок, намагниченного изделия (магнитографический метод). Этим методом контролируют главным образом сварные швы трубопроводов толщиной до 10-12 мм и обнаруживают на них тонкие трещины и непровар.

Используют на практике малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменение импульса тока, что регистрируется на экране осциллоскопа (феррозондовый метод). Феррозондовый метод наиболее целесообразен для обнаружения дефектов на глубине до 10 мм и в отдельных случаях до 20 мм в изделиях правильной формы. Этот метод позволяет полностью автоматизировать контроль и разбраковку.

Намагничивание изделий производится магнитными дефектоскопамш. создающими магнитные поля достаточной напряженности. После проведения контроля изделия тщательно размагничивают,

Методы магнитной дефектоскопии применяют для исследования структуры материалов (магнитная структурометрия) и измерения толщины (магнитная толщинометрия).

Магнитная структурометрия построена на определении основных магнитных характеристик материала (коэрцитивной силы, индукции, остаточной намагниченности, магнитной проницаемости). Эти характеристики, как правило, зависят от структурного состояния сплава, подвергаемого различной термической обработке. Магнитную структурометрию применяют для определения структурных составляющих сплава, находящихся в нем в небольшом количестве и по своим магнитным характеристикам значительно отличающихся от основы сплава, для измерения глубины цементации, поверхностной закалки и т.п.

Магнитная толщинометрия основана на измерении силы притяжения постоянного магнита или электромагнита к поверхности изделия из ферромагнитного материала, на которую нанесен слой немагнитного покрытия, и позволяет определить толщину этого покрытия.

Электроиндуктивная (токовихревая) дефектоскопия основана на возбуждении вихревых токов переменным магнитным толем датчика дефектоскопа. Вихревые токи создают свое поле, противоположное по знаку возбуждающему. В результате взаимодействия этих полей изменяется полное сопротивление катушки датчика, что и отмечает индикатор. Показания индикатора зависят от электропроводности и магнитной проницаемости металла, размеров изделия, а также от изменений электропроводности из-за структурных неоднородностей или нарушений сплошности металла. Датчики токовихревых Дефектоскопов изготовляют в виде катушек индуктивности, внутри которых помещают изделие (проходные датчики) или которые накладывают на изделие (накладные датчики).

Применение токовихревой дефектоскопии позволяет автоматизировать контроль качества проволоки, прутков, труб, профилей, движущихся в процессе их изготовления со значительными скоростями, вести непрерывное измерение размеров. Токовихревыми дефектоскопами можно контролировать качество термической обработки, оценивать загрязненность высокозлектропроводных металлов (меди, алюминия), определять глубину слоев химико-термической обработки с точностью до 3%, сортировать некоторые материалы по маркам, измерять электропроводность неферромагнитных материалов с точностью до 1%, обнаруживать поверхностные трещины глубиной в несколько микрон при протяженности их в несколько десятых долей миллиметра.

Термоэлектрическая дефектоскопия основана на измерении электродвижущей силы (термоэдс), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных материалов. Если один из этих материалов принять за эталон, то при заданной разности температур горячего и холодного контактов величина и знак термоэдс будут определяться химическим составом второго материала. Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда требуется определить марку материала, из которого состоит полуфабрикат или элемент конструкции (в том числе готовой конструкции).

Трибоэлектрическая дефектоскопия основана на измерении электродвижущей силы, возникающей при трении разнородных материалов. Измеряя разность потенциалов между эталонными и испытуемыми материалами, можно различить марки некоторых сплавов.

Электростатическая дефектоскопия основана па использований электростатического поля, в которое помещают изделие. Для обнаружения поверхностных трещин в изделиях из неэлектропроводных материалов (фарфора, стекла, пластмасс), а также из металлов, покрытых теми же материалами, изделие опыляют тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником (порошковый метод). При этом частицы мела получают положительный заряд, В результате неоднородности электростатического поля частицы мела скапливаются у краев трещин. Этот метод применяют также для контроля изделий из изоляционных материалов. Перед опылением их необходимо смочить ионогенной жидкостью.

Методы с использованием проникающих сред.

Это - методы для контроля герметичности соединений в резервуарах, газгольдерах, трубопроводах и других подобных сооружениях. Различают методы течеискания и капиллярный.

Методы течеискания.

1. Испытание водой. Ёмкость наполняют водой до отметки, несколько превышающей эксплуатационную, и контролируют состояние швов. В закрытых сосудах давление жидкости можно повысить дополнительным нагнетанием воды или воздуха. Состояние шва можно также проверить сильной струей воды из брандбойта под давлением 1 ат, направленной нормально к поверхности шва.

2. Проба керосином. Благодаря малой вязкости и незначительному по сравнению с водой поверхностному натяжению керосин легко проникает через самые малые поры. Если поверхность шва с одной стороны обильно смочить керосином, а противоположную сторону заранее побелить водным раствором мела, то при наличии дефекта на светлом фоне проявятся характернвые ржавые пятна.

3. Проба сжатым воздухом. Шов с одной стороны обмазывают мыльной водой, а с противоположной обдувают сжатым воздухом под давлением 4 ат.

4. Проба вакуумом. Шов с одной стороны обмазывают мыльной водой. Затем к шву с этой же стороны приставляется металлическая кассета в виде плоской коробки без дна, но окаймленной снизу резиновой прокладкой, с прозрачным верхом. Вакуум-насосом в кассете создается небольшое разряжение.

Капиллярный метод.

На конструкцию наносят специальную жидкость (индикаторный пенетрант), которая под действием капиллярных сил заполняет полости поверхностных дефектов. Затем жидкость удаляют с поверхности конструкции. Если в жидкости был порошок, то он отфильтруется и скопится в дефектах; при использовании жидкости без порошка на конструкцию после удаления жидкости наносится проявитель - мел (в виде порошка или водной суспензии), который реагирует с жидкостью в дефектах и образует индикаторный рисунок высокой цветовой контрастности. При применении реактивов образуются даже рисунки, способные люминисцировать в ультрафиолетовых лучах и при дневном свете.

Акустические методы.

Ультразвуковой метод.

Контроль дефектов производится с помощью сквозного прозвучивания объекта. На участках без дефектов скорость ультразвуковой волны не падает, а на участке с дефектами, содержащими воздух, волна полностью затухает или скорость её заметно уменьшается.

Контроль качества сварных швов стыковых соединенийпроизводится следующим образом. Для обнаружения шлаковых включений, раковин, газовых пор, трещин, непроваров чаще всего применяют эхо-метод, когда источник и приёмник волн совмещены в одном преобразователе (поочередно происходит пуск волны и её приём). Преобразователь - призматический, позволяющий пускать и принимать волну под углом к вертикали. Перемещают преобразователь зигзагообразно вдоль сварного шва. Отражение волны от противоположной грани соединенных сваркой конструктивных элементов (скорость волны, на прямом и обратном пути которой, возможно, встретился дефект) сравнивают с эталонными отражениями (скоростями), полученными на предварительно сваренных эталонных фрагментах соединений с искусственно сделанными дефектами.

Метод акустической эмиссии основан на регистрации акустических волн в металле при его пластическом деформировании.

Регистрируя скорость движения волн, можно обнаружить накопление опасных разрушений (зоны концентрации напряжений) в процессе нагружения конструкций и их эксплуатации. Специальная аппаратура «слышит» треск металла.

Методы с использованием ионизирующих излучений.

Радиографический метод с использованиемрентгеновского или -излучения:

При просвечивании дефект спроецируется на пленку в виде затемненного пятна, по которому можно определить положение дефекта в плане и его величину в направлении, перпендикулярном направлению просвечивания. О величине дефекта в направлении просвечивания судят, сравнивая интенсивность затемнения пятна с интенсивностями затемнений, получившихся на фотопленке от прорезей разной глубины на эталоне чувствительности. Глубину залегания дефекта определяют смещением источника излучения параллельно пленке и пуском потока под новым углом к ней, как это уже описано для бетонных конструкций.

Пуск потока под новым углом преследует еще одну цель: выявить дефекты, вытянутые перпендикулярно первоначальному направлению потока, пересекаемые им по меньшему протяжению и вследствие этого оставшиеся «незамеченными».

Магнитные, электрические и электромагнитные методы.

Магнитные методы основаны на регистрации полей рассеяния над дефектами или на определении магнитных свойств контролируемых изделий. Различают методы: магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый, преобразователя Холла, индукционный и пондеромоторный.

Магнитопорошковый метод. Любая ферромагнитная деталь состоит из очень маленьких самопроизвольно намагниченных областей - доменов. В размагниченном состоянии магнитные поля доменов направлены произвольно и компенсируют друг друга, суммарное магнитное поле доменов равно нулю. Если деталь помещается в намагничивающее поле, то под его влиянием поля отдельных доменов устанавливаются по направлению внешнего поля, образуется результирующее магнитное поле доменов, деталь намагничивается.

Магнитный поток в бездефектной зоне распространяется прямолинейно по направлению результирующего магнитного поля. Если же магнитный поток наталкивается на открытый или скрытый дефект (прослойку воздуха или неферромагнитное включение), то он встречает большое магнитное сопротивление (участок с пониженной магнитной проницаемостью), линии магнитного потока искривляются и часть их выходит на поверхность конструкции. Там, где они выходят из конструкции и входят в неё, возникают местные полюса N, S и магнитное поле над дефектом.

Если намагничивающее поле снять, местные полюса и магнитное поле над дефектом всё равно останутся.

Наибольший возмущающий эффект и наибольшее местное магнитное поле вызовет дефект, ориентированный перпендикулярно направлению линий магнитного потока. Если через исследуемую конструкцию пропустить ток одновременно постоянный и переменный, это позволит создать переменное направление намагничивания и выявить различно ориентированные дефекты.

Для регистрации местных магнитных полей над дефектами применяют мелкоразмолотый железный сурик, окалину и т.п., выбирая цвет порошка контрастным по отношению к цвету предварительно зачищенной поверхности конструкции; порошок наносят сухим (напыление) или в виде суспензии - водной (что предпочтительнее для строительных конструкций) или керосино-масляной. Вследствие намагничивания и притягивания друг к другу частиц порошка, над дефектами он оседает в виде заметных скоплений.

Для регистрации местных магнитных полей (дефектов) в сварных швах используют магнитографический метод. Намагничивание производят соленоидом, витки которого располагают параллельно шву по обеим его сторонам; на шов накладывается магнитная лента (аналогичная применяемой в звукозаписи, но несколько большей ширины). Местное магнитное поле запишется на ленте. Прослушивают запись на звуковом индикаторе.

Феррозондовый метод основан на преобразовании напряженности магнитного поля в электрический сигнал. Перемещая два зонда по поверхности конструкции после её размагничивания, выискивают местные магнитные поля над дефектами; возникающая в этих местах электродвижущая сила зафиксируется прибором.

Эффект Холла заключается в том, что если прямоугольную пластину из полупроводника (германия, антимонита, арсенида индия) поместить в магнитное поле перпендикулярно вектору напряженности и пропустить по ней ток в направлении от одной грани к другой противоположной, то на двух других гранях возникнет электродвижущая сила, пропорциональная напряженности магнитного поля. Размеры пластины 0,7х0,7 мм, толщина 1 мм. Местные магнитные поля над дефектами выискивают, перемещая прибор по конструкции после её размагничивания.

Индукционный метод. Выискивание местных магнитных полей над дефектами в сварных швахпроизводится с помощью катушки с сердечником, которая питается переменным током и является элементом мостовой схемы. Возникающая над дефектом электродвижущая сила усиливается и преобразуется в звуковой сигнал или подаётся на самопишущий прибор или осциллограф.

Пондеромоторный метод. Через рамку прибора протекает электрический ток, образуя магнитное поле вокруг себя. Прибор устанавливают на железнодорожный рельс, подвергаемый намагничиванию внешним магнитным полем. Магнитные поля взаимодействуют друг с другом, рамка поворачивается и занимает какое-то положение. При перемещении по рельсу и обнаружении потока рассеяния над дефектом, рамка меняет первоначальное положение.

Дефектоскопия это область знаний, охватывающая теорию, методы и технические средства определения дефектов в материале контролируемых объектов, в частности в материале деталей машин и элементов металлоконструкций.

Вследствие несовершенства технологии изготовления или в результате эксплуатации в тяжёлых условиях в изделиях появляются различные дефекты - нарушения сплошности или однородности материала, отклонения от заданного химического состава или структуры, а также от заданных размеров. Дефекты изменяют физические свойства материала (плотность, электропровоность, магнитные, упругие свойства и др.). В основе существующих методов Дефектоскопия лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей и др.

Наиболее простым методом Дефектоскопия является визуальный - невооружённым глазом или с помощью оптических приборов (например, лупы). Для осмотра внутренних поверхностей, глубоких полостей и труднодоступных мест применяют специальные трубки с призмами и миниатюрными осветителями (диоптрийные трубки) и телевизионные трубки. Используют также лазеры для контроля, например качества поверхности тонкой проволоки и др. Визуальная Дефектоскопия позволяет обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плёны и др.) в металлических изделиях и внутренние дефекты в изделиях из стекла или прозрачных для видимого света пластмасс. Минимальный размер дефектов, обнаруживаемых невооружённым глазом, составляет 0,1-0,2 мм, а при использовании оптических систем - десятки мкм.

Рентгенодефектоскопия основана на поглощении рентгеновских лучей, которое зависит от плотности среды и атомного номера элементов, образующих материал среды. Наличие таких дефектов, как трещины, раковины или включения инородного материала, приводит к тому, что проходящие через материал лучи (рис. 1 ) ослабляются в различной степени. Регистрируя распределение интенсивности проходящих лучей, можно определить наличие и расположение различных неоднородностей материала.

Рис. 1. Схема рентгеновского просвечивания: 1 - источник рентгеновского излучения; 2 - пучок рентгеновских лучей; 3 - деталь; 4 - внутренний дефект в детали; 5 - невидимое глазом рентгеновское изображение за деталью; 6 - регистратор рентгеновского изображения.

Гамма-дефектоскопия(радиоационная) имеет те же физические основы, что и рентгенодефектоскопия, но используется излучение гамма-лучей, испускаемых искусственными радиоактивными изотопами различных металлов (кобальта, иридия, европия и др.). Используют энергию излучения от нескольких десятков кэв до 1-2 Мэв для просвечивания деталей большой толщины. Этот метод имеет существенные преимущества перед рентгенодефектоскопией: аппаратура для гамма-дефектоскопии сравнительно проста, источник излучения компактный, что позволяет обследовать труднодоступные участки изделий. Кроме того, этим методом можно пользоваться, когда применение рентгенодефектоскопии затруднено (например, в полевых условиях). При работе с источниками рентгеновского и гамма-излучений должна быть обеспечена биологическая защита.

Радиодефектоскопия основана на проникающих свойствах радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов (микрорадиоволн), позволяет обнаруживать дефекты главным образом на поверхности изделий обычно из неметаллических материалов. Радиодефектоскопия металлических изделий из-за малой проникающей способности микрорадиоволн ограничена (см. Скин-эффект). Этим методом определяют дефекты в стальных листах, прутках, проволоке в процессе их изготовления, а также измеряют их толщину или диаметр, толщину диэлектрических покрытий и т.д. От генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, микрорадиоволны черезрупорные антенны проникают в изделие и, пройдя усилитель принятых сигналов, регистрируются приёмным устройством.

Инфракрасная Дефектоскопия использует инфракрасные (тепловые) лучи (см. Инфракрасное излучение) для обнаружения непрозрачных для видимого света включений. Так называемое инфракрасное изображение дефекта получают в проходящем, отражённом или собственном излучении исследуемого изделия. Этим методом контролируют изделия, нагревающиеся в процессе работы. Дефектные участки в изделии изменяют тепловой поток. Поток инфракрасного излучения пропускают через изделие и регистрируют его распределение теплочувствительным приёмником. Неоднородность строения материалов можно исследовать также методом ультрафиолетовой Дефектоскопии

Магнитная Дефектоскопия основана на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов. Индикатором может служить магнитный порошок (закись-окись железа)или его суспензия в масле с дисперсностью частиц 5-10 мкм. При намагничивании изделия порошок оседает в местах расположения дефектов (метод магнитного порошка). Поле рассеяния можно фиксировать на магнитной ленте, которую накладывают на исследуемый участок намагниченного изделия (магнитографический метод). Используют также малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменения импульса тока, регистрирующиеся на экране осциллоскопа (феррозондовый метод).

Электроиндуктивная (токовихревая) Дефектоскопия основана на возбуждении вихревых токов переменныммагнитным полем датчика дефектоскопа. Вихревые токи создают своё поле, противоположное по знаку возбуждающему. В результате взаимодействия этих полей изменяется полное сопротивление катушки датчика, что и отмечает индикатор. Показания индикатора зависят от электропроводности и магнитной проницаемости металла, размеров изделия, а также изменений электропроводности из-за структурных неоднородностей или нарушений сплошности металла.

Термоэлектрическая Дефектоскопия основана на измерении электродвижущей силы (термоэдс), возникающей в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух разнородных материалов. Если один из этих материалов принять за эталон, то при заданной разности температур горячего и холодного контактов величина и знак термоэдс будут определяться химическим составом второго материала. Этот метод обычно применяют в тех случаях, когда требуется определить марку материала, из которого состоит полуфабрикат или элемент конструкции (в том числе и в готовой конструкции).

Электростатическая Дефектоскопия основана на использовании электростатического поля, в которое помещают изделие. Для обнаружения поверхностных трещин в изделиях из неэлектропроводных материалов (фарфора, стекла, пластмасс), а также из металлов, покрытых теми же материалами, изделие опыляют тонким порошком мела из пульверизатора с эбонитовым наконечником (порошковый метод). При этом частицы мела получают положительный заряд. В результате неоднородности электростатического поля частицы мела скапливаются у краёв трещин. Этот метод применяют также для контроля изделий из изоляционных материалов. Перед опылением их необходимо смочить ионогенной жидкостью.

Рис. 5. Блок-схема ультразвукового эходефектоскопа: 1 - генератор электрических импульсов; 2 - пьезоэлектрический преобразователь (искательная головка); 3 - приёмно-усилительный тракт; 4 - хронизатор; 5 - генератор развёртки; 6 - электроннолучевая трубка; Н - начальный сигнал; Д - донный эхосигнал; ДФ - эхосигнал от дефекта.

Ультразвуковая Дефектоскопия основана на использовании упругих колебаний (см. Упругие волны), главным образом ультразвукового диапазона частот. Нарушения сплошности или однородности среды влияют на распространение упругих волн в изделии или на режим колебаний изделия. Основные методы: эхометод, теневой, резонансный, велосимметрический (собственно ультразвуковые методы), импедансный и метод свободных колебаний (акустические методы).(рис. 5)

Резонансный метод основан на определении собственных резонансных частот упругих колебаний (частотой 1-10Мгц) при возбуждении их в изделии. Этим методом измеряют толщину стенок металлических и некоторых неметаллических изделий. При возможности измерения с одной стороны точность измерения около 1%. Кроме того, этим методом можно выявлять зоны коррозионного поражения. Резонансными дефектоскопами осуществляют контроль ручным способом и автоматизированным с записью показаний прибора.

Велосиметрический метод эходефектоскопии основан на измерении изменения скорости распространения упругих волн в зоне расположения дефектов в многослойных конструкциях, используется для обнаружения зон нарушения сцепления между слоями металла.

Импедансный метод основан на измерении механического сопротивления (импеданса) изделия датчиком, сканирующим поверхность и возбуждающим в изделии упругие колебания звуковой частоты. Этим методом можно выявлять дефекты в клеевых, паяных и др. соединениях, между тонкой обшивкой и элементами жёсткости или заполнителями в многослойных конструкциях. Обнаруживаемые дефекты площадью от 15 мм 2 и более отмечаются сигнализатором и могут записываться автоматически.

Метод свободных колебаний (см. Собственные колебания) основан на анализе спектра свободных колебаний контролируемого изделия, возбуждённого ударом; применяется для обнаружения зон нарушения соединений между элементами в многослойных клеёных конструкциях значительной толщины из металлических и неметаллических материалов.

Ультразвуковая Дефектоскопия , использующая несколько переменных параметров (частотный диапазон, типы волн, режимы излучения, способы осуществления контакта и др.), является одним из наиболее универсальных методов неразрушающего контроля.

Капиллярная Дефектоскопия основана на искусственном повышении свето- и цветоконтрастности дефектного участка относительно неповреждённого. Методы капиллярной Дефектоскопия позволяют обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и др. несплошности материала, образующиеся при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Полости поверхностных трещин заполняют специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. Для так называемого люминесцентного метода пенетранты составляют на основе люминофоров (керосин, нориол и др.). На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т.п.), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах. При так называемом цветном методе контроля пенетранты составляют на основе керосина с добавлением бензола, скипидара и специальных красителей (например, красной краски). Для контроля изделий с тёмной поверхностью применяютмагнитный порошок, окрашенный люминофорами (магнитнолюминесцентный метод), что облегчает наблюдение тонких трещин.