Как сделать дефектоскоп своими руками
Дефектоскоп – варианты обнаружения брака деталей!
Дефектоскоп известен тем, что может обнаружить любую, даже самую маленькую трещинку в изделии, используя метод неразрушающего контроля. Рассмотрим, какие виды такого инструмента бывают, каково устройство каждого из них в отдельности и применение, и решим, какой лучше приобрести!
На что способен рядовой дефектоскоп?
Покупая какое-либо изделие, всем хочется, чтобы оно было хорошего качества. Например, тот, кто покупает автомобиль или запчасти на него, а также тот, кто ищет инструменты для строительства, предпочитают приобретать эти товары у авторитетных поставщиков, чтобы иметь вариант наилучшего качества. Но даже тогда человек не застрахован от подделки или некачественного изделия на все 100 %. Как же проверить деталь на предмет наличия дефектов, не разбирая или разламывая? В этом поможет уникальное приспособление, которое мы сейчас рассмотрим.
Приспособлений для выявления дефектов на самом деле есть несколько видов, а не один, и каждый из них работает по-своему. А что мы вообще считаем дефектами? Ими можно назвать нарушенную цельность или равномерность структуры, очаги на металле, покрытые коррозией, далекая от нормы химическая структура, неправильные размеры и многое другое. Оборудование для выявления всех перечисленных признаков брака бывает разных размеров, как таких, которые легко помещаются в руке и малы по весу, так и тех, которые используются для обнаружения дефектов в крупных деталях и могут быть в длину около 7 м и более.
Приспособление для определения дефективности материалов различают на такие виды, как рентгеновский, магнитный, ультразвуковой и гамма-дефектоскоп.
Каждый весьма специфичен по своей конструкции и работе, в основу их положены сложные физические процессы. Их мы обсудим чуть ниже. Стоит сказать, что кроме поверхностного анализа сегодня имеется большая потребность в полостном обследовании различных коммуникаций, тогда на помощь приходит внутритрубный дефектоскоп. Он сделан в виде ерша, который запускается в трубы вместе с транспортируемым веществом и проходит необходимую траекторию, делая снимки заданных участков. Рабочая часть может быть представлена в виде всех четырех перечисленных выше приборов, поэтому вернемся к ним опять.
Магнитная природа
Что же представляет собой магнитный вариант такого приспособления? Используя уникальный порошково-магнитный метод, этот инструмент можно применять для обнаружения дефектов как на поверхности, так и под ней. По назначению их можно классифицировать на универсальные, или общего назначения, и те, которые специализируются в более узких областях. Конструкция магнитных приборов может быть оформлена в виде стандартных аппаратов или таких, которые удобны для переноски и имеют меньшие габариты.
Эта модель дает возможность контроля деталей различных размеров, а также сварных швов. Еще она подходит для внутренних поверхностей любого отверстия, используется намагничивание определенных участков или полностью всего изделия циркулярным или продольным полем. В процессе измерения оно создается при помощи целого набора устройств, намагничивающихся и питающихся постоянным или импульсным током. Возможно и применение постоянных магнитов. Суть работы заключается в том, что создается поле разброса в местах, где предположительно могут быть дефекты, с целью их нахождения.
Так как само по себе магнитное поле невидимо, для обнаружения его силового поля наносят магнитный порошок. В результате можно с легкостью заметить, что наиболее плотно он будет расположен над каждой трещинкой, при этом плотность будет уменьшаться по мере удаления от места несовершенства. В образовавшемся магнитном поле порошковые частицы будут намагничиваться, соединяясь цепочками. Под воздействием магнитных сил частицы начнут притягиваться к неплотным соединениям или трещинам и скапливаться над ними, создавая как бы «кучки» в этом месте, так и определяется наличие дефектов.
Насколько опасен рентген: для человека и для дефектов?
Рентгеновскими приборами для выявления дефектов пользуются те, кому нужен точный контроль стальных деталей, имеющих толщину до 15 см. Что очень важно: находиться рядом с аппаратурой во время просвечивания категорически запрещено, иначе у обслуживающего персонала и находящихся поблизости людей может произойти облучение рентгеновскими лучами. Этим приспособлением также можно проверять как качество швов, полученных в результате сварки, так и прочие места соединений.
В частности, проверяют швы в опасных местах соединений, например, в стыках баллонов. На нем крепится кассета с рентгеновской пленкой, после чего баллон подносится к месту просвечивания, затем через какой-то период происходит его вывод из пучка лучей. Влияние на некоторое время прекращается путем установки защитного экрана, в это время под рентген подает следующий баллон. Оба процесса можно автоматизировать.
В своё время даже были созданы лаборатории промежуточного типа. Для этого были использованы прицепные фургоны, укомплектованные рентгеновскими и гамма-анализаторами. Лаборатория создана с комнатами для персонала, в которых имеются условия как для работы, так и отдыха операторов, как правило, двух. Первостепенное и запасное оборудование для анализа дефектов внутри лаборатории может быть рассчитано на то, чтобы проводить контроль на строительной площадке сроком около месяца.
Выбраковка деталей с помощью ультразвука
Теперь немного информации об ультразвуковой методике обнаружения дефектов. Её появление относят ещё к 1928 году. Метод основан на исследовании процессов, как распространяются ультразвуковые колебания с низкой частотой в изделиях, которые находятся под контролем. В наше время считается одним из наиболее применимых методов контроля без разрушения образца, популярен он практически по всему миру.
Существуют, как минимум, два метода контроля без разрушения, применяемые при использовании ультразвуковых аппаратов. Они классифицируются как активные (динамичные) и пассивные (инертные). Под активными методами контроля подразумевается излучение, а также приём волн акустики. Среди методов отражения различают: эхо-импульсный, зеркальный, дифракционно-временной, дельта-метод и многие другие. Общее во всех этих методиках – обнаружение дефектов любых размеров, начиная c самых незначительных и заканчивая крупными.
Гамма-лучи для определения дефектов
Гамма-вариант контролирующего устройства известен своим применением, чаще всего, в монтажных условиях, где нет возможности присоединиться к электрическому питанию, и для работы с изделиями, расположенными так, что к ним очень тяжело подобраться датчиками. В общем, говоря обычным языком, этот прибор совмещает в себе источник, подающий излучение (так называемый изотоп), заключенный как можно герметичнее в емкость из металла, которая помещена в радиационный контейнер с защитой, и пульт, которым можно управлять, чтобы открывать доступ для пучка излучения и убирать его.
В комплекте с гамма-прибором обычно имеется следующее дополнительное оборудование и принадлежности: тачки для транспортировки, ножки для установки и крепежа радиационных головок, защитные контейнеры для безопасности при транспортировке источников излучения. Производство таких моделей создает два типа машин: многосторонние с наличием шланга, в котором излучение направлено к месту контроля через ампулопровод, и приборы фронтального и панорамного просвечивания.
Ультразвуковой дефектоскоп – как найти несовершенства работы?
Ультразвуковой дефектоскоп – один из самых доступных и распространенных приборов для обнаружения несовершенств изделий из различных материалов. Принцип его действия почти не ограничивает его в применении, причем является неразрушающим, поэтому все больше сфер промышленности и науки берут его на вооружение. Разберемся и мы, в чем суть его работы.
Дефектоскоп акустический и его методы исследования
Принцип работы ультразвукового дефектоскопа основан на природе звука. Так как посылаемый импульс является волной, то любая преграда на его пути станет причиной его отражения. А уже приходящий обратно отраженный импульс фиксируется датчиком и анализируется. Существует несколько основных подходов, которыми осуществляется дефектоскопия с помощью ультразвука: теневой, зеркально-теневой и эхо-методика. Это все импульсные методы, а есть еще более специфические, но используются редко и сложны для понимания, например, резонансный, импедансный, ревербационный и другие. Поэтому коснемся только популярных и более доступных рядовым гражданам.
Теневой метод улавливает ослабление возвращенного сигнала, в этом случае наблюдается пониженная энергия (интенсивность, амплитуда) или вовсе смена фазы, вызванная огибанием дефектного места. Но этот метод неудобен тем, что потребует доступа к объекту анализа с двух сторон, так как сигнал выходит от пьезоизлучателя, а принимается уже другим преобразователем. Отсюда исходит и невысокая точность результатов, вернее координат местоположения препятствия в изделии. Однако для грубой оценки качества изделия метод вполне пригоден, и не требует идеального состояния исследуемой поверхности, а результат можно получить и при наличии некоторого фона помех. Чаще всего встречается такой метод при анализе сварочных швов.
Зеркально-теневой способ оценки дефектов призван оценить интенсивность импульса, отраженного от противоположной стенки образца. То есть сигнал все же проходит через весь объект, потому что препятствия небольшие и расположены перпендикулярно той плоскости, по которой перемещается преобразователь, поэтому почти не влияют на отражение волны. Примером могут служить вертикальные трещины. Но все же интенсивность обратно идущей (донной) волны они немного ослабляют, хоть и очень незначительно. Отдельно такой метод используется редко, чаще в качестве дополнительного этапа обнаружения мелких дефектов, которые не дают явного сигнала на отражение. Достоинство способа в том, что он не требователен к качеству поверхности, не требует доступа с двух сторон. Правда, координаты точно он также вам не сообщит, скажет только о фактическом наличии дефекта.
Эхо-метод – самый популярный и более достоверный, выявляет поверхностные и объемные дефекты с хорошей точностью, при любой их ориентировке. Анализирует металлы и многие строительные материалы, например, бетонные конструкции, дерево и другие. Главное условие – ощутимое взаимодействие с ультразвуком. Фиксировать результаты анализов можно на осциллоскопе или с помощью самописца. Метод более надежный и объективный, к тому же, очень чувствительный. Принцип его также основан на запуске коротких импульсов в образец и анализе отраженных волн, улавливаемых датчиком.
Ультразвуковой дефектоскоп – природа импульсов
Отпечаток на особенности анализа акустическим методом накладывает физика звука. Волна достаточно ощутимо может рассеиваться воздухом в силу его сопротивления звуку, поэтому при измерениях поверхность образца определенным образом подготавливают. Во-первых, делают ее несколько шероховатой, причем если обследуют какую-то узкую полосу изделия, то наносимые зазубрины должны быть перпендикулярны этой полосе (например, сварный шов). Во-вторых, для исключения сопротивления воздуха наносят каплю контактной жидкости, это может быть обычная вода или же масло.
Если граница объекта расположена вертикально, то контактная жидкость должна быть очень густой, чтобы не стекла при первой же возможности.
Сам ультразвуковой импульс генерируется посредством пьезоэффекта, хоть он и не единственный, но уж точно самый доступный. Для тех, кто внимательно изучал физику хотя бы в школе, не будет новым определение обратного пьезоэлектрического эффекта, на основе которого и создан преобразователь акустического дефектоскопа. Он берет сигнал от электрического генератора, а уже в образец заходят ультразвуковые волны. По возвращению УЗ-сигнал попадает на такой же преобразователь, но уже с прямым пьезоэффектом, поэтому становится возможным регистрация полученного сигнала в виде электрических импульсов.
Вихретоковый дефектоскоп и магнитный – в чем различия?
Вихретоковый дефектоскоп – это прибор, предназначенный для измерения и выявления трещин в различных видах поверхностей из ферромагнитых сталей и сплавов. Его конструкция весьма занимательна, впрочем, как и его собрата – магнитного дефектоскопа. Их мы и будем обсуждать в этой статье.
В каких случаях пользуются вихретоковым дефектоскопом?
Среди огромного количества дефектоскопов для каждой узкоспециализированной задачи существует наиболее подходящий вид устройства, который с максимальной эффективностью сможет произвести анализ поверхности. Для обнаружения и индикации трещины или иного дефекта применяется звуковая сигнализация, а также графическое изображение на дефектоскопическом дисплее. Прибор может оценивать степень глубины трещины или скола по показаниям дисплея при помощи нескольких стандартных образцов.
Дефектоскоп имеет программное обеспечение, специально разработанное под него для удержания в памяти конкретных настроек, а также для создания и определения вида подключения. Каждый вихретоковый прибор имеет в свой комплектации модуль встроенной памяти для хранения результатов процедуры и для последующей передачи на стационарный компьютер с помощью инфракрасного порта. Если же дефектоскоп используется в линиях автоматизации, передача информации на компьютер может осуществляться в режиме онлайн.
Главными особенностями вихретоковых дефектоскопов являются: контроль проведения работ с поверхностью (в том числе и необработанной), возможность контроля деталей даже с диэлектрической поверхностью, идентификация проблемного участка. Любой современный прибор имеет возможность оперативного соединения с компьютером, существует даже специальная разновидность программ для более детального определения масштабов проблемы.
Принцип работы основан на проведении специальных мероприятий анализа взаимодействия датчика с полем вихревого тока, которые имеют место быть при контроле объекта. Вихретоковый образователь возбуждает вихревые токи в изделии, которое подвергается контролю. Преобразователь регистрирует изменения наведенного поля при попадании на определенный участок. Датчик прибора обрабатывает и выдает электрический сигнал, который подвергается детектированию и преобразуется в цифровой сигнал. Временная развертка – результат отображенной информации на дисплее прибора. После данного комплекса процедур дефектоскопист определяет степень брака на поверхности и назначает комплекс мероприятий по его устранению.
Вихретоковые дефектоскопы применяются при трубопроводном сканировании, анализе строительных несущих конструкций, лакокрасочного покрытия, к примеру, автомобиля, а также при исследовании различных деталей промышленного назначения.
Как устроен вихретоковый дефектоскоп?
В настоящее время вихретоковый контроль – это один из передовых методов мониторинга дефектов. Одно из самых главных преимуществ – определение дефекта без прямого взаимодействия с предметом, что позволяет искать сколы, трещины, неровности, шероховатости даже в труднодоступных местах. К достоинствам данного типа дефектоскопов относят и высокую скорость диагностики, оперативное решение поставленной задачи. Однако есть и недостатки – высокая стоимость, ограниченный диапазон материалов исследуемых тел.
Приборы имеют широкие эксплуатационные характеристики. Температура окружающего воздуха должна быть в определенном диапазоне – от минус 20 до плюс 50 по Цельсию, а относительная влажность, разрешенная для работы, – не более 80 процентов. В комплекте поставки вихретокового дефектоскопа, как правило, вы найдете информационный блок обработки, различные преобразователи, аккумуляторы, устройство для зарядки прибора, кабель связи со стационарным компьютером с помощью USB, диск с программным обеспечением. Конечно, очень удобно получить также специальный кейс для транспортировки и хранения, контрольные образцы, запасной аккумулятор, дополнительные устройства сканирования и запасной датчик дефектоскопа.
Для чего выбирают магнитный дефектоскоп?
Дефектоскоп магнитопорошковый – это специальный прибор, предназначенный для проведения комплекса мероприятий по контролю ответственных устройств в разнообразных отраслях производства. Прибор необходим для выявления всякого типа трещин, шероховатостей, а также для определения масштабов брака в той или иной детали производства. Дефектоскопы могут эксплуатироваться в лабораториях, полевых условиях, на высокоэтажных зданиях, где затруднено электроснабжение, либо запрещено по технике безопасности.
С завода-изготовителя дефектоскопы выходят по ГОСТ 21105-87, также приборы периодически проходят проверку в течение эксплуатационного периода. Магнитный дефектоскоп имеет широкую вариативность и выпускается в различных модификациях по уровню технической сложности. В комплектации прибора имеется импульсивный блок, главный блок управления, устройство для намагничивания, габаритный чемодан для хранения блоков, соединительные кабели и ящики ЗИП.
Благодаря широким возможностям регуляции длин между полюсами, дефектоскоп измеряет и держит под контролем детали и конструкции оборудования различной геометрической формы. Прочность конструкции, отличные эксплуатационные качества, простота управления, незначительный вес (3,5 кг) намагничивающего устройства обеспечивают высокую производительность и комфортные условия для работы (устройство для намагничивания имеет удобную ручку, а автономный источник питания – плечевой ремень для переноски).
Дефектоскоп магнитопорошковый – устройство и принцип работы
Такие приборы предназначены для магнитопорошкового контроля следующих изделий:
Дефектоскопы используются при намагничивании деталей локомотивов, вагонов с помощью приложенных полей, при которых обнаруживаются поверхностные сколы и трещины. Данный прибор предназначен для тщательного контроля деталей размером более 600 миллиметров и максимальным размером поперечного сечения 100 миллиметров, а также для крупногабаритных деталей необходимых для полноценного функционирования.
Дефектоскопы состоят из нескольких узлов. Главный участник исследования – блок намагничивания, который состоит из шарнирного магнитопровода и постоянных магнитов, задачей которых является наведение в металлообъекте электромагнитного поля. Также ему ассистируют измеритель намагничивающего тока для управления его пороговыми значениями, комплект полюсных наконечников и специальная измерительная лупа для осмотра на трещины поверхностей объекта. Не обойтись еще без емкости под порошок или суспензию, кистей для их нанесения и образца с эталонной дефектограммой.
Принцип действия прибора состоит из нескольких последовательных шагов. Первым делом наносится порошок либо суспензия, данный комплекс мероприятий зависит от применяемого метода (сухого или влажного). Далее магнитопорошковый дефектоскоп создает электромагнитное поле на поверхности исследуемого объекта, в результате действия прибора образуется некая индикаторная картинка из валиков и полосок, которые закрывают неровности поверхности, либо наоборот, сглаживают их. Лупа осуществляет последующий визуальный контроль, при котором сравнивается исходное изображение с эталонным, и делаются определенные выводы о браке исследуемой поверхности. Все описанные приборы позволют осуществить неразрушающий контроль. Этого же можно добиться и с помощью ультразвукового дефектоскопа.