Metody stanovení hloubky trhlin a jejich aplikace v praxi.

Při opravách se k odhalování trhlin a jiných závad používají metody hydraulického zkoušení, petrolejová zkouška, nátěrová, fluorescenční, vířivé proudy, magnetizace, ultrazvuk atd.

Prvních pět metod se používá pouze pro detekci trhlin. Zbytek je univerzální a umožňuje odhalit nejen praskliny na dílech, ale i vnitřní vady kovu (póry, dutiny atd.).

Hydraulická zkušební metoda slouží k detekci trhlin v dutých částech (nádrže, hlavice bloků, radiátory, potrubí atd.).

Při zkoušení se dutiny dílů zaplní vodou nebo motorovou naftou, vytvoří se tlak stanovený technickými podmínkami a následně po přidržení se díl nebo sestava zkontroluje. Přítomnost trhlin se posuzuje podle úniku kapaliny.

Trhliny lze detekovat pomocí stlačeného vzduchu. Vnitřní dutiny se naplní stlačeným vzduchem a nádrže se ponoří do vodní lázně. Vzduch unikající z trhliny je detekován bublinami nad hladinou vody. Zpravidla je tlak při krimpování 1,5. 2násobek pracovního tlaku součásti. Tato metoda dokáže detekovat průchozí, relativně velké trhliny.

Zkušební metoda petroleje je následující. Povrch zkoušeného dílu se navlhčí petrolejem. Po 1 minutovém stání se tento povrch otře do sucha a pokryje křídou. Petrolej, který pronikl do trhlin, vystupuje na povrch křídového povlaku a jasně vymezuje hranice trhliny. Tato metoda je velmi jednoduchá, nevyžaduje speciální vybavení a je proto hojně využívána zejména při kontrole rámů. Při použití této metody však není možné detekovat trhliny o šířce menší než 2. 0,03 mm.

Metoda lakování založené na schopnosti barev vzájemné difúze. Pro detekci trhlin se povrch dílu odmastí benzínem a pokryje červenou barvou, která se po 5 minutách smyje rozpouštědlem.

Poté je povrch pokryt bílou barvou. Červená barva vyčnívá z trhliny a barví bílý povlak, označující hranice trhliny.

Náš průmysl vyrábí defektoskopy (DMK-1, DMK-2) určené k detekci trhlin pomocí této metody. Metoda nátěru umožňuje detekovat trhliny o šířce nejméně 0,01. 0,03 mm a hloubka až 0,01. 0,04 mm.

Luminiscenční metoda detekce vad založené na schopnosti určitých látek zářit pod vlivem ultrafialových paprsků (luminofory).

Pro detekci trhlin se na povrch součásti nanáší fosfor. Po držení po dobu 5 minut se fosfor odstraní z povrchu, poté se nanese vrstva mastku, aby se fosfor z trhliny odstranil. Fluorescenční látka absorbovaná mastkem jasně září v ultrafialových paprscích (obr. 6).

Obr.2. Schéma fluorescenční detekce defektů:

1 – díl s vadou; 2 – světelný filtr; 3- rtuť-křemenná lampa; 4 – záření; 5 – fosfor v trhlině

Kontrola dílů na nepřítomnost trhlin pomocí této metody se provádí pomocí speciálních fluorescenčních defektoskopů.

Rtuťové křemenné výbojky se používají jako zdroj ultrafialových paprsků. Jako fosfor se používají pevné nebo kapalné látky. Z pevných látek jsou nejčastěji používané vyvíjecí prášky oxid hořečnatý, uhličitan hořečnatý nebo jejich směsi. Prášky se vtírají do dutiny případného defektu, kde zůstávají. Je výhodné použít tekuté fosfory, protože snadno pronikají do dutiny trhliny.

Antracenový olej smíchaný s petrolejem (80 %) a transformátorový olej (15 %) se používá jako fosfor. Tato směs dává světle modrou záři. Používá se také Defectol nebo noriol, což je destilační produkt ropy norského původu (pole v Gruzii). Tyto látky vydávají zelenožlutou záři.

V poslední době se jako fosfor používá roztok polykondenzovaných aromatických uhlovodíků v petrolejové frakci ropy – Shubikol.

Luminiscenční metoda umožňuje detekovat pouze povrchové vady. Tato metoda se používá k detekci trhlin v dílech vyrobených z jakýchkoli materiálů, včetně nemagnetických, u kterých nelze použít účinnější metody magnetické defektoskopie. Luminiscenční metoda umožňuje detekovat trhliny až do šířky 0,01 mm a hloubky 0,03 mm. 0,04 mm.

Magnetizační metoda zajišťuje předběžnou magnetizaci dílů. Magnetické siločáry, které procházejí součástí a na své cestě narazí na defekt, se kolem něj ohýbají jako překážka s nízkou magnetickou vodivostí. V tomto případě se nad trhlinou nebo otvorem vytvoří rozptylové pole.

Taková nehomogenita magnetického pole je detekována částicemi magnetického prášku suspendovanými v kapalině. Magnetický prášek z kapaliny, která se nalévá na zmagnetizovanou část, je přitahován k místu, kde se magnetické pole rozptýlí, a ukládá se, což naznačuje umístění trhliny.

Vada se nejzřetelněji odhalí, když jsou trhliny na pracovní ploše orientovány kolmo ke směru siločar magnetického pole.

Metoda magnetické detekce defektů docela citlivý. Umožňuje identifikovat trhliny až do šířky 0,001 mm a jiné vady (dutiny, dutiny) o velikosti až 1 mm, umístěné pod povrchem dílu v hloubce až 15 mm.

Pro detekci vad dílů se používá kruhová magnetizace, magnetizace vnějším polem a kombinovaná magnetizace. Kruhová magnetizace (obr. 3) se provádí střídavým nebo stejnosměrným proudem vysoké síly (až 1000, 4000 A).

Instalace využívá střídavý proud. Takové instalace umožňují detekovat příčné trhliny v relativně malých a nepříliš složitých částech.

Obr. Schéma kruhového magnetizačního defektoskopu:

1- stůl s měděnou kontaktní deskou; 2 – detail; 3-kontaktní deska; 4 – tlačítko start; 5- držák; 6 – snižovací transformátor; 7 – magnetický startér

Magnetizace vnějším polem je zajištěna elektromagnetem nebo uzavřením magnetického pole dílem (obr. 4, 5). Magnetizace elektromagnetem se provádí střídavým nebo stejnosměrným proudem a používá se k detekci trhlin na hřídelích (hřídele převodovky, koncové převody atd.).

Obr. Schéma magnetizace součásti pomocí solenoidu:

1- reostat; 2- detail; 3- solenoid

Obr. Schéma magnetizace aplikací magnetického pole:

1 – usměrňovač; 2 – reostat; 3- elektromagnet; 4-detail

Magnetizace uzavřením magnetického pole součástí (viz obr. 5) se provádí pro detekci příčných trhlin v dílech, jako jsou kotouče, ozubená kola, desky, kroužky atd.

Kombinovaná magnetizace slouží k detekci příčných a podélných trhlin. To vytváří vírové magnetické pole. Vzniká působením podélného konstantního pole elektromagnetu a kruhového pole (obr. 6). Tato metoda se používá pro detekci defektů součástí se složitou konfigurací (vačkové hřídele, velké ojnice atd.).

Obr. Schéma kombinované magnetizační metody:

1- detail; 2- elektromagnet; 3- deska; 4 – transformátor

Někdy se používá kombinace kruhové metody a metody solenoidu. Tato kombinovaná metoda se používá ke kontrole klikových hřídelí motoru.

Ultrazvuková metoda detekce trhlin je založena na schopnosti ultrazvuku při průchodu kovovými částmi odrážet se od rozhraní mezi dvěma médii, včetně defektu.

Podle způsobu příjmu signálu pocházejícího z defektu se rozlišuje osvětlovací metoda a pulzní metoda.

Metoda zvýraznění je založena na zachycení zvukového stínu za defektem. V tomto případě je emitor ultrazvukových vibrací umístěn na jedné straně defektu a přijímač je na druhé, což není vždy vhodné.

Proto se nejvíce používá pulzní metoda (ultrazvuková lokalizace).

Implementace této metody nevyžaduje vysílač a přijímač. Vysílač pracuje pulzně: po vyslání signálu se automaticky přepne do režimu příjmu odražených signálů.

Jako zářiče (přijímače) se používají desky z titaničitanu barnatého (BaTi), jejichž piezoelektrický efekt je téměř 500x vyšší než u křemene.

Obrázek 7 ukazuje schéma pulzního ultrazvukového defektoskopu. U pulzní metody je k dílu přiveden zářič (sonda). Pokud v dílu není žádná závada, pak se ultrazvukový impuls odražený od povrchu dílu vrací zpět a vybudí v přijímači elektrický signál.

Na obrazovce katodové trubice jsou viditelné dva záblesky: vlevo – pulz a, odražený od počátečního povrchu součásti (místo, kde je umístěna sonda); vpravo – impuls c odražený z opačné strany.

Obr. Schéma pulzního ultrazvukového defektoskopu:

1- detail; 2- vysílač (aka přijímač) ultrazvukových vibrací; 3 – generátor impulzů; 4- zesilovač signálu; 5- katodová trubice; 6, 7 – vychylovací desky 8 – napájení; 9- rozmetací zařízení

Pokud je v dílu defekt, pak se puls odrazí od jeho povrchu a na stínítku trubice se objeví mezivýbuch b. Porovnáním vzdáleností mezi pulzy na sítu trubice a tloušťkou součásti můžete určit hloubku defektu.

Ultrazvukové defektoskopy obvykle pracují na frekvencích 0,8. 2,5 MHz, mají velmi vysokou citlivost nejen při detekci vnějších, ale i vnitřních vad dílů.

Sada defektoskopů obsahuje ploché a prizmatické sondy, které umožňují posílat záření pod různými úhly na povrch součásti.

Z metod detekce vnitřních vad dílů se používá rentgenové a gama záření. Tyto metody však zatím nebyly v opravárenské praxi široce využívány pro složitost zařízení a zvýšenou škodlivost.