روشهای آزمون وارزیابی غیر مخرب

عاری بودن قطعات،
مجموعه ها و سازه های مهندسی از عیوب زیانبخش و دیگر شرایطی که ممکن است به شکست
زودرس آنها بیانجامد، بسیار مهم و شایان توجه است. تجهیزات و تکنیکهای بازرسی
متنوعی، در خلال سالیان متمادی، تکامل یافته و روشهای نوینی نیز در حال شکوفایی است
که در فرآیندهای تعیین یکپارچه، بی عیبی و عملکرد مطمئن قطعات و مجموعه ها مورد
استفاده قرار می گیرند.

روشهای آزمون
وارزیابی غیر مخرب، بطور گسترده، برای کنترل کیفیت تولیدات و همچنین بعنوان بخشی
از بازرسی عادی (روتین) و سرویس و نگهداری، در صنعت بکار گرفته می شوند.

علی رغم اهمیت واضح
موضوع و وجود این واقعیت که اغلب روشهای بازرسی بر اصول تثبیت شده عملی مبتنی
هستند


پیشگفتار

عاری بودن قطعات،
مجموعه ها و سازه های مهندسی از عیوب زیانبخش و دیگر شرایطی که ممکن است به شکست
زودرس آنها بیانجامد، بسیار مهم و شایان توجه است. تجهیزات و تکنیکهای بازرسی
متنوعی، در خلال سالیان متمادی، تکامل یافته و روشهای نوینی نیز در حال شکوفایی است
که در فرآیندهای تعیین یکپارچه، بی عیبی و عملکرد مطمئن قطعات و مجموعه ها مورد
استفاده قرار می گیرند.

روشهای آزمون
وارزیابی غیر مخرب، بطور گسترده، برای کنترل کیفیت تولیدات و همچنین بعنوان بخشی
از بازرسی عادی (روتین) و سرویس و نگهداری، در صنعت بکار گرفته می شوند.

علی رغم اهمیت واضح
موضوع و وجود این واقعیت که اغلب روشهای بازرسی بر اصول تثبیت شده عملی مبتنی
هستند.

 

فصل یکم

آشنایی

1-1: لزوم بازرسی

مهندسان، معمولاً
ویژگیهای موّاد را با بهرگیری از آزمونهای استاندارد شده بر روی نمونه های آزمایشی
خاص این کاربرآورد می نمایند. هر چند ازاین گونه آزمونها اطلاعاتی ارزنده مشتمل بر
ویژگیهای کششی، فشاری، برشی و ضربه ای مواد بدست می آید، ولی دارای ماهیت مخرب اند[1].

بعلاوه ویژگیهای حاصل
شده از انجام آزمایشهایی که منجر به تخریب و آسیب دیدگی نمونه گردد، لزوماً دید
روشنی از مشخصه های عملکردی قطعه پیچیده ای، که خود بخشی از یک دستگاه مهندسی
بزگتر است به ما نخواهد داد. فرآیند تولید یک ماده یا قطعه ممکن است با ایجاد عیوب[2]
بزرگ و کوچک گوناگونی در آن همراه باشد که عملکرد قطعه در خلال کار آن نیز به
ماهیت و اندازه نقایض یاد شده بستگی خواهد داشت. نقایص دیگری از قبیل ترک های
خستگی یا خوردگی نیز ممکن است در خلال کار قطعه درآن ایجاد گردد، لذا لازم است
ابزارهای آشکار سازی قابل اعتمادی در اختیار داشته باشیم. در مرحله ساخت قطعه را
تشخیص داده و بعلاوه آهنگ رشد و پیشروی عیوب در خلال کار قطعات را نیز ردیابی و
تعیین نمایند. منشاء عیوب مواد و قطعات نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

نقایصی که ممکن است
در خلال تولید مواد خام یا قطعات ریختگی به وجود آیند.

************************

 

عیوبی که ممکن است در
فرآیند ساخت قطعات ایجاد شوند.

*************************

 

عیوبی که ممکن است در
خلال مونتاژ قطعات ایجاد شوند.

*************************

 

عیوبی که در دوره
بهره برداری از قطعات ایجاد می شوند.

**********************

شکل 1-1: منشأ برخی
از عیوب مواد و قطعات

 

آزمون قطعات معمولاً
با بازرسی چشمی آغاز می گردد. هرچند چشم غیر مسلح فقط عیوب بزرگی را که به سطح
قطعه راه می یابند تشخیص می دهد، ولی درجه کارآیی این آزمون را می توان با بهره
گیری از میکروسکوپ، که مناسبترین آن برای این منظور نوع برجسته نما[3]
می باشد، افزایش داد. بزرگ نمایی لازم است معمولاً زیاد نبوده و بیشتر میکروسکوپ
متداول برای این منظور، بزرگ نمایی در محدوده 5×تا 75× دارند.

بازرسی چشمی به
آزمایش سطح بیرونی محدوده نشده و می توان با به کارگیری کاوه های[4]
نوری که هردو نوع صلب و خم شدنی آن این روزها متداول شده است سطوح درونی را نیز
بررسی کرد، این کاوه ها را می توان در حفره ها، لوله ها و مجاری جا داده و آنها را
بازرسی نمود.

با بهره گیری از
قوانین و اصول شناخته شده فیزیکی، شماری از روشهای آزمون غیر چشمی نیز ابداع شده
که اطلاعات مورد نیاز مرتبط با کیفیت مواد و قطعات را عرضه نموده و درعین حال
انجام آنها تغییری در قطعه یا مجموعه تحت آزمون ایجاد نکرده و آن را معیوب نمی
کند. مبانی و دامنه کارآیی عمده ترین روشهای آزمون غیر مخرب[5]
(NDT) در جدول قبل
ذکر شده است.

2-1: روشهای بازرسی

آزمونهای غیر مخرب را
می توان به راههای مختلف مورد استفاده قرار داد،

 

پاورقی

 

جدول 1-1

 

 

تجهیزات مورد استفاده
نیز بسیار متنوع می باشد. برای هر آزمون مشخص، مثلاً به کار گیری روشهای جریان
گردابی[6]،
می توان یک سیستم کوچک و قابل انعطاف با گزیده ای از کاوه های آزمایشی به قیمت چند
میلیون تومان را، خریداری کرد. یک اپراتور مجرب قادر خواهد بود این دستگاه را، که
به آسانی قابل جابجایی نیز می باشد، برای تشخیص انواع مختلفی از عیوب و برای
محدوده وسیعی از مواد و قطعات به کارگیرد.

از طرف دیگر یک شرکت
بزرگ قادر است با سرمایه گذاری کلان، دستگاهی اتوماتیک و طراحی شده برای کاربرد
خاص خود را خریداری کرده و آن را برای آزمونهای جریان عادی[7]
خط تولید انبود مورد استفاده قرار دهد. هر چند که دو دستگاه یاد شده  از نظر اصول فیزیکی تشخیص عیب یکسان می باشند،
ولی از جنبه های طراحی، درجه پیچیدگی و قیمت بسیار متفاوت اند.این مسأله در مورد
جملگی آزمونهای غیرمخرب مورد بررسی دراین کتاب صادق بوده وروشهایی که شرح داده می
شود همگی تجهیزات جمع وجور[8]
و قابل جابجایی و استفاده در اتاقهای آزمایشگاهی 
و یا محوطه های کارگاهی در همه موارد قابل دستیابی می باشد. اصول به
کارگرفته شده در همین دستگاههای کوچک را می توان در سیستم های آزمون بسیار بزرگ،
برای آزمایش تولید انبوه یک و یا چند فرآورده به کار گرفت.

3-1: کیفیت بازرسی

هنگامی که از روشهای
آزمون غیر مخرب مواد استفاده می کنیم، کنترل های انجام گرفته در ارتباط با فرآیند
باید دقت و به نحوی انجام گیرند که گذشته از اطلاعات کیفی، داده های کمی دقیق و
قابل استفاده را نیز ارائه نمایند. اساساً اگر روش غیر مخرب به مورد (به جا) به
کار گرفته نشود، می تواند به قضاوت های بسیار نادرستی در خصوص کیفیت منجر گردد.

لازم است خطرناکترین
نوع شکست ممکن در قطعه مشخص شده و با توجه به آن، نوع و اندازه های حدی عیوبی که
پتانسیل ( قابلیت) خطر زایی خطرزایی دارند نیز تعیین شود. این کار در مرحله نخست
از وظایف طراح محصول به حساب می آید، و اوست که باید عیوب غیر قابل را تعیین کرده
و رهنمودهای لازم در خصوص روش بازرسی مناسب را نیز ارائه دهد.

به کارگیری روشهای
آزمونی که قابلیت آشکارسازی عیوب بسیار کوچک را داشته باشند در همه موارد ضرورتی
ندارد. مثلاً در یک قطعه ریختگی چدن خاکستری، هر کدام از پولکهای گرافیتی[9]
یک ناپیوستگی است وعیب با همان اندازه( به اندازه یک پولک گرافیتی)، اگر چه در
مثلاً یک قطعه آلومینیومی آهنگری شده ممکن است بسیار مهم ( خطرناک) بوده وروش
بازرسی حساسی را طلب کند، ولی اگر روش اخیر را برای قطعه چدنی به کار بریم اغلب
پولکهای گرافیتی نیز مشخص شده و مجموعه اطلاعات حاصل از بازرسی عیوب بزرگتر و
خطرناک را می تواند لاپوشانی کند، از این رو است که برای بهره گیری موفقیت آمیز از
آزمایش غیر مخرب باید نوع آزمون و روش اعمال آن با اهداف بازرسی و همچنین نوع
عیوبی که به دنبالشان هستیم تناسب داشته باشد؛ اپراتور دستگاه نیز باید از تجربه و
آموزش کافی برخوردار بوده و نهایتاً، استانداردهای لازم برای تعریف انواع عیوب
ناخواسته قطعه (محصول) مناسب و به جا انتخاب شوند.

رعایت نکردن هریک از
این پیش نیازهای یاد شده می تواند آشکارسازی و بررسی عیوب را با خطا همراه سازد.
این مسأله- بخصوص- اگر به معنی ناتوانی روش بازرسی از ثبت عیوبی باشد که عملکرد
محصول را زایل می کنند، از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. با بکارگیری استانداردهای
نامناسب عیوب ناموثر در عملکرد محصول می توانند جدی( خطرناک) به حساب آیند، به
همان نحوی که عیوب خطرناک نیز ممکن است از دید ابزار آشکارسازی پنهان شوند.

4-1: درجه اعتماد در
عیب یابی

در کارهای طراحی
متداول، از تقسیم کردن اندازه مشخصی از تنش گواه[10]
بر یک ضریب اطمینان مناسب، به تنش طراحی[11]
دست می یابیم که معرف ماده مورد استفاده در تولید قطعه می باشد. طراحی قطعه با
توجه به مکانیک شکست[12]،
وجود عیب در قطعه پیش از کاربرد و در حین کار را نیز مورد توجه قرارداده و سعی می
کند تأثیر اینگونه عیوب را بر یکپارچگی به صورت کمی، مشخص نماید. این علم ظرفیت
قطعات ساختاری بحرانی[13]
در مقابله با رشد سریع ترک را بررسی کرده و با مددگیری ازضریب شدت تنش بحرانی[14]
یا چقرمگی شکست[15]
و بزرگترین ترک قابل قبول در هر مقطع خاص قطعه، قطعات را درارتباط با مشخصه های
خاص آنها شناسایی می کند.

درجه اعتماد هر آزمون
غیر مجرب شاخصی است از قابلیت آن در آشکار سازی عیوب با نوع، شکل و اندازه معین؛
وپس از خاتمه بازرسی می توان احتمال عاری بودن قطعه از عیوب دارای نوع، شکل و
اندازه مشخص را برآورد نمود. هر چه این احتمال بالاتر باشد، درجه اعتماد بالاتر
باشد، درجه اعتماد تکنیک بازرسی نیز بیشتر خواهد بود. البته باید توجه داشت که
بازرسی های غیر مخرب اغلب به وسیله انسان انجام می شود و هیچ دو نفری هم نمی
توانند یک کار تکراری را به طور کاملاً یکسان انجام می دهد، این عامل( خطا) را نیز
در محاسبه درجه اعتبار به حساب آورده و مطمئن ترین تصمیم قبول با رد را با توجه به
داده های آماری تخمین زد.

نقش آزمون غیر مخرب
آن است که با درجه قبولی از اطمینان ما را از عدم حضور ترکهای متناظر با اندازه
بحرانی برای شکست در قطعه در هنگام کار آن، تحت بار طراحی،مطمئن نماید. همچنین
ممکن است تضمین عاری بودن قطعه از ترکهای کوچکتر از اندازه بحرانی هم ضرورت پیدا
کند. رشد ترکهای در حد پایین تر از اندازه بحرانی مجاز می باشد، به خصوص قطعاتی که
تحت بارهای خستگی و یا در محیط های خورنده قرار می گیرند قادرند پیش از شکست تا
عمر مفید حداقلی که تعیین می گردد مورد استفاده قرار گیرند. در برخی موارد، بازرسی
تواتری[16]
در حین کار و یا آشکارسازی به منظور وقوف از نرسیدن ترکها به اندازه بحرانی نیز

پاورقی

 

ممکن است ضرورت پیدا
کند. به کارگیری مفاهیم مکانیک شکست، در طراحی، قابلیت روشهای مختلف بازرسی غیر
مخرب برای آشکار سازی کوچکترین ترکها را افزایش می دهد. تفاضل بین اندازه بحرانی و
کوچکترین اندازه قابل تشخیص، در هر حال، درجه اعتماد در بازرسی را تعیین می نماید.

در هر برنامه مشخص،
بسیاری از نشانه های وجود عیوب دال بروجود عیب در قطعه نبوده، و بنابراین احتمال
تعیین قطعه بدون عیب های با اندازه محسوس کاهش می یابد. در عین حال هنگامی که با
آزمون قطعات بحرانی[17]
سرو کار داریم، لازم است در جهت پیدا کردن تعداد هر چه بیشتر عیوب کوشش کنیم. در
این  گونه مواد بهتر است تمام نشانه های
عیوب رابه عنوان عیوب واقعی به حساب آوریم، زیرا قبول و رد کردن قطعه به خاطر نقایض
مجازی، بهتر از فراهم آوردن شانس شکست فاجعه بار آن در حین کار می باشد.

بدون شک مهندسی که از
مفاهیم مکانیکی شکست استفاده می کند، در خصوص اندازه بزرگترین عیب قابل صرفنظر در
بازرسی نیز کنجکاور خواهد بود. انتخاب روش بازرسی عمدتاً با توجه به این مسأله
تعیین شده و جملگی پارامترهای دیگر نقش ثانوی دارند. مثلاً بازرسی فراصوتی قطعات
فولادی برای ترکهای خستگی[18]
بسیار ساده می باشد؛ ولی اگر صرفنظر تعیین ترکهای به طول در حدود 5/1 میلیمتر باشد
این شیوه با روش بازرسی به کمک جریانهای گردابی جایگزین خواهد شد، زیرا احتمال
آشکارسازی این ترکها با روش فراصوتی 50 درصد و با روش جریانهای گردابی 80 درصد می
باشد.

5-1: مزایای آزمونهای
غیر مخرب

یکی از مزایای روشن و
بارز استفاده از آزمونهای غیر مخرب، آشکارسازی عیوبی است که عدم شناسایی آنها می
تواند شکست فاجعه بار قطعه و نتیجاً زیانهای مالی و احتمالاً جانی بسیار زیادی به
بار آورد. البته به کارگیری این روشهای بازرسی به دلایل دیگر نیز سودمند می باشد.

اگر چه انجام بازرسی
غیر مخرب هزینه هایی را در بر دارد، ولی در اغلب موارد به کارگیری موثر تکنیکهای
مناسب، صرفه جویی های اقتصادی بسیار قابل ملاحظه ای را به دنبال خواهد داشت. نه
تنها نوع بازرسی بلکه مرحله و زمان به کارگیری آن نیز حائز اهمیت است، به طوریکه
مثلاً به کار بردن آزمونهای غیر مخرب برای بازرسی قطعات کوچک آهنگری و ریخته گری
پس از انجام ماشین کاریهای لازم می تواند کاملاً بی نتیجه باشد. دراین گونه موارد
بهتر است فرآورده مورد نظر پیش از انجام ماشین کاری های پر هزینه آزمایش شده و
قطعات دارای عیوب ناپذیرفتنی برگشت داده شود. البته باید توجه داشت که جملگی عیوب
قطعه، دراین مرحله، دلیل بر مردود شدن آن نبوده و برخی نا پیوستگی های سطحی ممکن
است در مرحله ماشین کاری حذف شود.

هر چند بازرسی و
کنترل کیفیت موثر می تواند صرفه جویی هایی را به همراه داشته و از وقوع شکست های
فاجعه بار قطعات درحین کار جلوگیری کند، ولی باید توجه داشته باشیم که بکارگیری
روشهای متعدد و یا بسیار حساس، اتلاف وقت و سرمایه را به همراه داشته و باعث بهبود
عملکرد و اطمینان از بی عیبی نمی شود. دستیابی به درجه کمال صد در صد در یک
فرآورده غیر ممکن و سعی در نزدیکی به ایده ال نیز ممکن است بسیار هزینه زا باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل دوم

بازرسی با مایعات
نافذ

2-1: پیشگفتار

این روش آزمون را می
توان برای عیب یابی بسیاری از قطعات، به شرط آنکه عیوب به سطح قطعه راه داشته
باشند، به کار گرفت. مبانی آزمون عبارتست از نفوذ یک مایع در عیوب ( منافذ) سطحی
در اثر جاذبه موئینگی و مشاهده ترکهای سطحی با چشم غیر مسلح پس از انجام عملیات
ظهور بر روی مایع نافذ. به منظور نمایان شدن کامل ترکها، مایع نافذ با یک ماده
رنگی روشن رنگ آمیزی شده یا ماده ای فلورسانت به آن افزوده می شود. در حالت نخست،
ماده رنگی معمولاً قرمز است و سطح پس از افزودن ماده ظاهر کننده، با نور معمولی هم
قابل رویت خواهد بود، ولی در حالت دوم قطعه در نور فرا بنفش مورد بازرسی چشمی قرار
داد.

زمان و نحوه بهره
گیری از این آزمون دقیقاً معلوم نشده، ولی یکی از نخستین شکلهای اعمال آن استفاده
از دوده بر روی سطح لعابی ظروف سفالی برای مشاهده ترکهای لعاب کاری گزارش شده است.
دراین روش، دوده در ترکها وارد شده و مرز آنها را به وضوح مشخص می کرد. این روش
سپس برای تزیین ظروف سفالی مورد استفاده قرار گرفت.

پا ورقی

 

امروزه این روش یکی
از آزمونهای شناخته شده بازرسی فنی به حساب می آید و قادر است وجود بسیاری از عیوب
از قبیل ترک، تورق تا خوردگی و مناطق دارای تخلخل سطحی بسیاری از قطعات را مشخص
نماید. این روش برای بازرسی جملگی قطعات بزرگ و کوچک و با اشکال ساده و پیچیده از
جمله مخزن های تحت فشار کنترل کیفیت فرآورده های ریختگی و کار شده فلزات و
آلیاژهای آهنی و غیر آهنی و همچنین سرامیکها، ظروف شیشه ای و برخی قطعات پلیمری
قابل استفاده می باشد.

2-2: اصول روش مایعات
نافذ

روش بازرسی فوق الذکر
پنج مرحله به شرح زیر است:

- آماده سازی سطح.

- استفاده از مایع
نافذ.

- پاک کردن مایع
اضافی از روی سطح.

- ظاهر سازی ( انجام
مرحله ظهور)

- مشاهده و بازرسی
سطح.

آماده سازی سطح

تمام سطح مورد آزمایش
باید کاملاً تمیز شده و پیش از اعمال روش کاملاً خشک شود، لازمه موفقیت درآزمون
این است که سطح از چربی، آب، روغن و دیگر مواد آلوده کننده عاری باشد.

استفاده از مایع
نافذ:

پس از آماده شدن سطح،
مایع نافذ با روش مناسب به نحوی برآن عرضه می شود که سطح از غشایی پیوسته از مایع
پوشانده گردد. مایع باید به مدت کافی، برای نفوذ در عیوب سطحی، در روی قطعه بماند.

پاورقی

 

پاک کردن مایع اضافی

پس از نفوذ مایع در
عیوب سطحی، قطعه باید از مایع اضافی پاک شود. برخی از مایعات نافذ را می توان با
آب شست، ولی برخی از آنها را باید با بکارگیری حلال های خاص زوده کرد. در هر حال
شستن یکنواخت سطح، به منظور موثر بودن بازرسی، لازم می باشد.

ظهور

مرحله ظهور برای
نمایش واضح عیوب ضرورت داشته و معمولاً از پودر نرم گل سفید به عنوان ماده ظاهر
کننده استفاده می شود. این ماده را می توان به صورت خشک به کاربرد ولی غبارات آن
اغلب در یک مایع فرار به صورت دوغاب درآمده و پس از افشانده شدن بر روی سطح، لایه
یکنواخت ونازکی از آن سطح قطعه را می پوشاند. مایع نافذ درون منافذ سطحی، دراین
مرحله به آهستگی به منافذ درون پودر گل کشیده شده و پخش شدن نافذ در ماده ظاهر
کننده، مرز عیوب سطحی را به روشنی و به اندازه بزرگتر از اندازه واقعی آنها نشان
خواهد داد. هنگامی که از نافذ رنگی استفاده شود، رنگ آن باید با لایه گل سفید روی
سطح قطعه کنتراستی محسوس ایجاد نماید، اگر از مایعات نافذ فلور استفاده شود، می
توان مرحله ظهور را نیز در مواردی حذف نمود.

مشاهده و بازرسی

پس از گذشت زمان لازم
برای برگشت مایع نافذ به درون ماده ظاهر کننده، سطح قطعه مورد بازرسی قرار می
گیرد. آزمون با مایعات رنگی در شرایط نوری بسیار قوی ( با نور قوی) انجام می گیرد؛
ولی بازرسی با مایعات دارای خاصیت فلورسانس در نور فرابنفش انجام می شود؛ دراین
حالت مایع نافذ از خود نور مریی گسیل داده و مرز عیوب به نحوی روشن و واضح مشخص می
شود.

3-2 ویژگیهای مایع
نافذ

برای موفقیت آمیز
بودن بازرسی با مایعات نافذ، لازم است این مواد از ویژگیهایی که ذیلاً مورد توجه
قرار میگرند برخوردار باشند. معمولاً و در عمل، فرمولهای مواد نافذ به نحوی انتخاب
می گردد که ترکیب بهینه ای از پارامترهای مورد لزوم را دارا باشند:

قابلیت نفوذ:

مایع نافذ باید از
قابلیت ورود( نفوذ) در نقایض و عیوب کاملاً ریز سطحی و همچنین دیگر مجاری سطح قطعه
برخوردار باشد.

 

قوام

مایع نافذ باید
قابلیت ترکنندگی خوبی داشته و بتواند لایه ای پیوسته در روی سطح ایجاد نماید، به
علاوه باید قادر باشد در مدت معینی به درون منافذ و عیوب سطحی کشیده شود.

 

سیالیت

گذشته از ویژگیهای
بالا، ماده نافذ باید قابلیت جاری شدن از مجاری درون قطعه را دارا بوده و در همین
بسیار ناچیزی از آن از درون عیوب بیرون کشیده شود.

قابلیت حل کنندگی

در صورت لزوم باید
مایع نافذ بتواند با انحلال مواد آلوده کننده سطح و درون عیوب، از میان آنها راه
باز کرده و عیوب را پرنماید.

پایداری

مایع نافذ در دامنه
وسیعی از دما و رطوبت پایدار بوده، تشکیل کف ندهد و به علاوه مواد فرار آن در زمان
انبار شدن در مخازن نگهداری باید از بین نرود.

قابلیت شستشو

ماده نافذ باید به
سادگی ازسطح شسته شده و در عین حال ، مقداری ازآن که به درون عیوب وارد شده نباید
تحت تأثیر قرار گیرد.

پاورقی

ویژگیهای خشک شوندگی

مواد نافذ باید در
مقابل خشک شدن و بیرون کشیده شدن کامل از عیوب، در خلال خشک کردن قطعه با هوای گرم
و پس از شستشوی سطح، مقاوم باشند. در حالت ایده آل، گرما باید برگشت مایع به سطح
قطعه راتسهیل کرده و بنابراین به نمایان شدن عیوب کمک نماید.

قابلیت رویت

رنگ به کاربرده شده
در مایعات نافذ رنگی باید آنقدر موثر باشد که میزان کمی از آن مایع را کاملا رنگی
نماید. اگر میزان رنگ افزوده شده به  نافذ
زیاد باشد، قابلیت نفوذ مایع ممکن است کاهش باید. رنگ قرمز مناسب ترین رنگ برای
مایعات رنگی می باشد، زیرا رویت آن با چشم ساده تر است.

گذشته از ویژگیهای یاد
شده در بالا، لازم است مایع نافذ جنبه های ایمنی را نیز دارا باشد. اگر روش کار
مشتمل بر فروبردن قطعات در حمام مایع روباز است، بهتر است دمای اشتعال آن بالا و
حتماً بیشتر از 60 درجه سانتی گراد باشد. البته مایعات با نقطه اشتعال پایین تر را
می توان به کار گرفت، ولی دراینحال اعمال روش با پاشیدن مایع بر روی سطح و یا پوشش
دادن سطح با مایع به کمک قلم مو( برس) انجام می شود. هر چند که استفاده از مایعات
نافذ غیرسمی همیشه امکاهن پذیر نیست، ولی باید در صورت امکان از مواد غیر سمی
استفاده شود، در مواردی که مشکلات مربوط به تنفس بخارات و یا تأثیر مایع بر پوست
بدن مطرح باشد، باید دستورات و دقت های لازم که از طرف سازنده ماده توصیه شده مورد
توجه قرار گیرد. برای شرایط آزمون گوناگون، مواد نافذ متعدد ومناسبی ساخته می شود،
متداولترین نافذهایی که، در حال حاضر، مورد استفاده قرار میگیرند مشتمل برسیستم
قابل شستشو با آب، سیستم همراه با امولوسیون سازی و سیستم قابل شستشو با حلال می
باشد.

پاورقی

 

4-2: سیستم قابل
شستشو با آب

این سیستم که از
مایعات دارای خاصیت فلورانس و یا رنگی بهره می گیرد طوری طراحی شده که می توان
مایع را مستقیماً، به کمک آب، از سطح قطعه پاک کرد، از این رو فرآیند بازرسی سریع
و از کارآیی بالایی برخوردار است. عملیات شستشوی سطح، به خصوص اگر با افشاندن آب
انجام گیرد، باید کاملاً با دقت همراه باشد. دریک سیستم خوب و کارآمد، شرایط و
عوامل موثر از قبیل فشار و دمای آب، مدت زمان شستشو، شرایط سطحی قطعه و ویژگیهای
مایع برای شسته شدن باید بهینه شوند. البته دراین شرایط هم امکان شستشوی مایع درون
عیوب کوچک منتفی نمی شود.

5-2: سیستم همراه با
امولسیون سازی

اگر آشکار سازی عیوب
کوچک سطحی ضرورت داشته باشد معمولا ازمایعات با حساسیت زیاد که با آب شسته نمی شود
استفاده می شود . این قبیل نافذ ها دارای پایه روغنی بوده و پاک کردن آنها احتیاج
به انجام یک مرحله اضافی، یعنی امولسیون سازی، دارد. ماده امولسیون ساز بعد از
اعمال ماده نافذ و گذشت زمان کافی برای جذب آن در عیوب، افزوده می شود. مزیت اصلی
این سیستم این است که ماده امولسیون ساز باعث حل شدن مازاد ماده نافذ در آب شده و
شستشو با آب را امکان پذیر می کند. در صورتیکه فرآیند کار دقیقاً کنترل شود، ماده
نافذ درو ن عیوب دست نخورده مانده و معمولاً عیوب کوچکی که، اغلب، به خاطر شسته
شدن ماده نافذ قابل تشخیص نیستند، با بکارگیری این روش قابل رویت خواند بود.

علی رغم مزیت یاد
شده، این سیستم به خاطر گران قیمت بودن مواد نافذ و امولسیون و طولانی تر بودن
زمان اعمال روش بازرسی نسبتاً هزینه زا می باشد، و بکارگیری آن نیز احتیاج به
وسائل نقلیه بیشتر و فضای زیادتری دارد.

6-2: سیستم قابل
شستشو باحلال

اغلب ضرورت ایجاب می
کند که تنها بخش کوچکی از سطح قطعه بازرسی شده و یا به جای انجام بازرسی در
ایستگاههای آزمون متداول، اینکار.«درجا» صورت گیرد. دراینگونه موارد از مایعات
نافذ قابل شستشو با حلال استفاده می شود؛ و معمولاً برای تمیز کردن اولیه سطح و
زدایش نافذ مازاد، از یک نوع حلال استفاده می شود.

مواد حلال به دو گروه
قابل اشتعال و غیر قابل اشتعال تقسیم می شوند. تمیز کننده های قابل اشتعال از جنبه
آتش سوزی خطرناک بوده ولی از هالوژن عاری می باشند، در حالیکه گروه دوم از حلال
های هالوژنی می باشند و بنابراین به کار بودن آنها در فضای بسته ( به خاطر سمی
بودنشان) توصیه نمی شود.

ماده نافذ اضافی روی
سطح قطعه، معمولاً با مالیدن پارچه ای پنبه ای و آغشته به حلال بر روی آن پاک می
شود. در صورت امکان باید از تکنیکهای شستشوی سیلابی پرهیز شود، زیرا دراینصورت
بیرون کشیده شدن نافذ از عیوب نیز متحمل خواهد بود. اگر این روش آزمون با دقت و
رعایت دستورالعمل های لازم انجام گیرد دارای حساسیت چشمگیری خواهد بود. درعین حال
باید توجه داشت که هزینه اعمال آن نسبتاً زیاد می باشد، زیرا قیمت مواد بالا و
فرآیند کارگر طلب است.

7-2: تمیز کردن و
آماده سازی سطح

به منظور هر چه دقیق
تر بودن نتایج بازرسی با مواد نافذ، لازم است سطح قطعه مورد آزمایش کاملاً تمیز
باشد. در صورت تمیز نکردن سطح، به نحو مطلوب، ممکن است برخی از عیوب به خاطر نفوذ
نکردن مایع در آنها ( دراثر بسته بودنشان) و همچنین نزدیکی سطوح کثیف به دهانه
عیوب وجذب مایع نافذ به وسیله آلودگیها، قابل تشخیص نباشد. به علاوه ممکن است مایع
نافذ با برخی از آلودگیهای سطحی وارد واکنش شده و در نتیجه قابلیت نفوذ آن به
ترکهای ریز کاهش یابد.

برای تمیز کردن سطح
می توان از روشهای متنوع، به طور مجزا و یا همزمان، استفاده کرد. انتخاب روش به
طبیعت قطعه، نوع آلودگی سطحی و تعداد قطعاتی که باید بازرسی شوند بستگی خواهد
داشت. برس زنی، شن پاشی خشک یا تر و تمیزکاری سایشی در استوانه های دوار از جمله
روشهایی هستند که می توان آنها را برای زدایش پوسته های اکسیدی نازک، گدازه های
جوشکاری چسپیده به سطح و کثافات سطحی مورد استفاده قرار داد.تمیزکاری فراصوتی نیز
در هنگامی که با تعداد زیادی از قطعات کوچک سروکار داریم روشی مناسب به حساب می
آید. چربی وروغن با استفاده از حلال ها، آب تحت فشار وبخار تمیز می شود. همچنین می
توان از روشهای تمیز کاری شیمیایی نیز بهره گیری کرد، محلولهای قلیایی برای زدودن
روغن ها، چربی ها و لایه های سطحی کربن مناسب بوده و برای تمیز کردن سطح از پوسته
ضخیم اکسیدها از محلول های اسیدی قوی استفاده می شود.

8-2:اعمال نافذ

عرضه مایع نافذ به
سطح قطعه مورد بررسی را می توانبا روشهای چندی عملی کرد. انتخاب روش به اندازه،شکل
و تعداد قطعات بستگی دارد. به علاوه، آزمایش در جای قطعات نیز در انتخاب روش موثر
می باشد.

هنگامی که بازرسی
تعداد زیادی قطعه کوچک مورد نظر باشد، غوطه ور کردن قطعات در مخزن حاوی نافذ
معمولاً مناسب ترین روش می باشد. قطعات را پیش از واردکردن به مخزن باید کاملاً
تمیز وخشک کرد، زیرا آب ویا محلول تمیز کننده باقیمانده برروی سطح،نفوذ مایع در
عیوب را دچار وقفه ساخته وبه علاوه آن را آلوده خواهد ساخت. در خلال غوطه ورکردن
قطعه باید دقت کافی در جلوگیری از تشکیل تله هوا مبذول شده وتمام سطوح قطعه کاملا
تر شود،معمولاً قطعات به مدت از پیش تعیین شده ای غوطه ور و سپس شسته می شوند.
دراین مرحله باید اطمینان حاصل کنیم که مایع نافذ از تمام تورفتگی ها ومجاری قطعه
گذشته و خارج شده است. قطعاتی که روی سطحشان دارای مایع نافذ باشند باید پس از خشک
کردن، مجدداً غوطه ور شوند.

پاورقی

 

به آبی بستن به صورت
سیلاب به صورت سیلاب معمولاً برای آزمایش بخش های گسترده ای از سطح یک قطعه مورد
استفاده قرار می گیرد؛ دراینجا مایع نافذ با فشار کم و به نحوی پاشیده می شود که
از پودر شدن آن جلوگیری گردد. دراین مورد باید دقت شود که مایع تمام سطح مو رد
آزمایش را بپوشاند وسطح در تمام مدت نفوذ کردن مایع در آن، به حالت ترباقی بماند.

هنگامی که  بازرسی قطعات منفرد مورد نظر بوده ویا آزمایش در
جا انجام گیرد، نافذ به وسیله ویا پاشیدن با افشاننده ای بادی بر سطح قطعه اعمال
می شود. اگر قطعه پیچیده باشد برس زنی ترجیح داده می شود. دراین مورد نیزمانند روش
سیلابی باید از خشک شدن مایع نافذ بر روی سطح جلوگیری شود.

مدت تماس مایع نافذ
با سطح حائزاهمیت است. نافذ در چند ثانیه به عیوب و حفره های بزرگ نفوذ خواهد کرد،
ولی پرشدن منافذ وترکهای نازک ( کوچک) حتی تا 30 دقیقه هم ممکن است به طول انجامد.
زمان نفوذ کردن عملاً بستگی به ماهیت واندازه عیوب قطعه داشته و بسته به مورد
بین     20ثانیه و30 دقیقه تغییرمی کند.

9-2: ظهور

مرحله ظاهر سازی
بحرانی ترین بخش فرآیند بازرسی به شمار می رود. با به کارگیری ظاهر کننده های
مناسب می توان عیوب مرزی را که در صورت بکارگیری ظاهر کننده نامناسب مشخص نمی شوند
پیدا کرده و به وجود عیوب بسیار ریز پی برد: به علاوه، به کار بردن چنین موادی
زمان بررسی را دراثر شتاب دادن به پیدایش نشانه های سطحی عیوب کاهش خواهد داد.

به منظور دستیابی به
شرایط بهینه بازرسی، مواد ظاهر کننده برای به کار بردن با نافذ های مشخص ساخته می
شوند. از این رو است که باید از ظاهر کننده ها ونافذهای دارای سازگاری استفاده می
شود، درغیر اینصورت ممکن است ظاهر کننده هیچگونه تأثیری برنافذ باقی نگذارد. برای
آن که یک ظاهر کننده بتواند عملکرد مناسب داشته باشد،لازم است ترکیبی بهینه
ازشرایط وویژگیهای زیرا را دارا باشد:

پاورقی

جاذب بودن- ظاهر
کننده باید به سادگی به وسیله ماده نافذ درون عیوب خیس شده وقابلیت آن برای بیرون
کشیده ماده نافذاز عیوب قابل توجه باشد.

سهولت به کارگیری-
ظاهرکننده باید به سهولت قابل استفاده بوده وقادر باشد پوششی نازک ویکنواخت بر روی
سطح قطعه ایجاد نماید، همچنین زدودن آن در پایان بازرسی باید ساده باشد.

زمینه پوشی- ماده
ظاهر کننده باید تداخل حاصل از رنگهای زمینه را پوشانده و کنتر است لازم برای دیدن
عیوب،به خصوص هنگام استفاده از نافذهای رنگی، را فراهم سازد.

ویژگیهای فیزیکی-ظاهر
کننده باید دارای دانه های به اندازه وشکل مناسب برای پخش کردن ماده نافذ در عیوب
بوده و نشانه های عیوب را، بدون پراکنده شدن دراطراف آنها، به روشنی نشان دهد، به
علاوه ماده موردمصرف نباید رطوبت گیر و غبارساز ( ریز دانه) باشد. ویژگیهای
شیمیایی- ماده ظاهر کننده نباید محتوی مواد مضر برای قطعه مورد بازرسی وهمچنین
اپراتور ( آزمایش کننده) باشد. اگرزمان ورود ماده نافذ به درون عیوب کوچک طولانی
باشد، زمان بیرون آمدن آن از عیوب، به وسیله ظاهر کننده ، نیز طولانی خواهد بود.
برای اطمینان از دیده نشانهای به جملگی عیوب، معمولاً مدت ظاهر سازی بین 10 تا 30
دقیقه انتخاب می شود.

10-2: مزایا ومحدودیت
ها

با توجه به عدم نیاز
به سیستم های الکترونیک ،فرآیند آزمون با مایعات نافذ ساده وتجهیزات آن نیز در
مقایسه با دیگر روش ها ارزانتر می باشد. همچنین سازماندهی روش ها و استانداردهای
بازرسی برای محصولات وفرآورده های گوناگون معمولاً ساده تر از روشهای پیشرفته تر
است.

این روش را می توان
برای بازرسی تمام مواد، به جز موادمتخلخل به کار گرفت ودر برخی از موارد حساسیت آن
ازروش ذرات مغناطیسی هم بیشتر می باشد. روش مایعات نافذ برای قطعات به هر شکل و
اندازه مناسب بوده وبرای بازرسی کیفیت محصولات نیمه ساخته وکامل شده وهمچنین
بازرسی جریان عادی قطعات در زمان کار نیز مناسب می باشد. دراینحالت بازرسی ممکن
است درجا وبدون نیاز به پیاده کردن سازه های پیچیده انجام شود و یا مشتمل بر
بازرسی قطعات پیاده شده غیر قابل دسترسی ( پنهان) یک مجموعه، مثلاً قطعات موتور یک
هواپیما درزمان تعمیر اساسی باشد.

محدودیت واضح واصلی
روش مایعات نافذ اینست که تنها از عهده بازرسی عیوب سطحی بر می آید وعیوب زیر سطحی
را باید با دیگر روشهای غیر مخرب تشخیص داد.دیگر عوامل موثر در محدودیت دامنه
عملکرد این روش ناصافی سطح ومتخلل بودن ماده است، به خصوص تخلخل می تواند نشانه
هایی را که هر یک از آنها می توانند اشتباهاً یک نقص به حساب آیند، ایجاد نماید.

11-2:دامنه کاربرد

دامنه کاربرد آزمون
با مایعات نافذ، بسیار گسترده ومتنوع است، این آزمون درصنایع هوا- فضا ،هم از طرف
تولید کنندگان به عنوان کنترل کیفیت تولید، وهم از طرف مصرف کنندگان در خلال
تعمیرات منظم وبازرسی های اطمینان به کار گرفته می شود. دیسک وپره های روتور توربین،
چرخهای هواپیما،قطعات ریختگی وآهنگری وسازه های جوشکاری شده از جمله قطعات
هواپیما، قطعات ریختگی وآهنگریز وسازه های جوشکاری شده از جمله قطعات نمونه قابل بازرسی
با این روش می باشند.همچنین بسیاری از قطعات ریختگی وآهنگری آلومینیمی اتومبیل،
مشتمل بر پیستون و سر سیلندرها ( پیش از مونتاژ) به روش بالا بازرسی کیفی می شوند.
آزمایش منظم در حال کار اسکلت (کفی) های لوکوموتیوها و دیگر وسائط ریل دار را،به
منظور پیدا کردن ترکهای خستگی، نیز می توان با روش مایعات نافذ انجام داد.

اسپری مایع نافذ به
سطح قطعات بزرگ مورد آزمایش روشی مناسب به شمار می رود و هنگامیکه بخواهیم تعداد
زیادی از قطعات بزرگ را بازرسی نمائیم، استفاده از یک اطاقک افشانش کار را راحت تر
خواهد کرد، که از اطاقک های اسپری الکترو استاتیک استفاده می نمایند)

آزمون بر روی قطعه
ریختگی انجام می شود که در آن بار الکترواستاتیک القاء شده است، ماده نافذ نیز
دارای بار الکتریکی با علامت مخالف است و بنابراین، پس از خروج از پیستوله
افشاننده پوشش یکنواختی برسطح قطعه مورد آزمایش ایجاد کرده ومیزان ماده تلف شده را
نیز مینیمم می سازد. از جمله دیگر کاربردهای این روش بازرسی می توان ترک یابی
قطعات سرامیکی الکتریکی ( همچون عایقهای شمع اتومبیل)، واشرهای آب بندی بین شیشه و
فلز در قطعات الکتریکی وهمچنین عیب یابی قطعات پلاستیکی تزریقی را نام برد.

 

 

 

 

فصل سوم:

آزمودن با ذرات
مغناطیسی

1-3: پیشگفتار

بازرسی به کمک ذرات
مغناطیسی، روشی است حساس برای مشخص کردن عیوب سطحی وبرخی عیوب زیر سطحی در قطعات
فرومغناطیسی. مبانی این روش ساده بوده و برایجاد میدان مغناطیسی متکی می باشد.
اساساً هر گاه ماده ای فرومغناطیسی، مغناطیس شود ناپیوستگی هایی که در راستای عمود
بر امتداد میدان قرار داشته باشند تشکیل یک میدان نشتی قوی بر روی سطح قطعه خواهند
داد، که وجود آن را می توان با چشم و با استفاده از طیف تشکیل شده به وسیله ذرات
مغناطیس تشخیص داد.

پاشیدن پودر مغناطیسی
خشک و یا تر( دانه های خشک که در مایعی ناقل قرار دارند) بر روی سطح قطعه باعث
تجمع ذرات در ناپیوستگی های قطعه شده و پل مغناطیسی حاصل از این تجمع موقعیت،
اندازه و شکل ناپیوستگی را نیز مشخص خواهد کرد.

مغناطیس کردن قطعات
را می توان با استفاده از مغناطیس های دائمی یا الکتریکی و همچنین جریان الکتریکی
قوی از درون و یا حول آنها عملی کرد. روش آخر با توجه به امکان به وجود آوردن
میدانهای مغناطیسی قوی در درون

پاورقی

 

قطعات ، در کنترل
کیفیت تولیدات کاربردی وسیع دارد، زیرا دراینصورت حساسیت روش در مشخص کردن وآشکار
سازی عیوب نیز افزایش خواهد یافت.

2-3: مغناطیس کردن

جهت میدان مغناطیسی
در یک مدار الکترو مغناطیس بستگی به جهت جریان در آن مدار داشته وخطوط میدان همیشه
بر امتداد جریانی که از یک رسانا می گذرد عمود می باشد. رابطه بین جهت میدان
وجریان نیز از روی قانون ساده انگشتان دست راست تعیین می شود.

جریانی که از یک ماده
رسانای مستقیم مثل سیم یا میله می گذرد، در حول آن میدان مغناطیسی مدور ایجاد می
کند و اگر رسانا از نوع فرومغناطیس باشد، جریان الکتریکی در درون آن نیز ایجاد
میدان خواهد کرد. بنابراین قطعه ای که به روش بالا مغناطیس شود دارای میدانی مدور
مطابق شکل 1-1 الف خواهد بود.

شکل

 

شکل

 

شکل 1-1: الف- جریان
الکتریکی مولد میدان مغناطیسی مدور در قطعه. ب: میدان مغناطیسی طولی حاصل از جریان
الکتریکی در مدار حلقوی حول قطعه.

 

پاورقی

 

 

جریان الکتریکی را می
توان برای ایجاد میدانهای طولی در قطعات نیز مورد استفاده قرار داد. دراین حالت
رسانای جریان به صورت سیم پیچ مرکب از یک یا چند دور در می آید که قطعه را احاطه
کرده وجریان گذرا از آن، در قطعه میدانی خطی مطابق شکل 1-3 ب ایجاد می کند.

قابلیت آزمون ذرات
مغناطیسی، برای عیب یابی، بستگی به امتداد عیوب نسبت به میدان القا شده در قطعه
داشته، و در حالیکه عیب عمود برامتداد میدان باشد از بیشترین کارآیی برخوردار
خواهد بود. این مسأله در شکل 2-3 نشان داده شده است. ملاحظه می شود که عیب A بیشترین تأثیر
را برانحراف (نشت) میدان برجای گذاشته ، عیب B هر چند که در
زیر سطح قرار دارد ولی با توجه به عمود بودن امتداد آن برمیدان مغناطیسی نیز
میدانی نشتی، ولی کوچکتر از نقص A ، ایجاد کرده، در حالیکه عیب C به خاطر عمیق
بودنش اثری ایجاد نکرده وتشخیص آن نامحتمل می باشد. اگر نقصc به خاطر عمیق
بودنش اثری ایجاد نکرده و تشخیص آن نامحتمل می باشد. اگر نقص C نزدیک به سطح
قطعه هم می بود، بخاطر هم راستا بودن با میدان مغناطیسی آشکار سازی آن با احتمال
زیاد امکان پذیر نبود.

 

شکل

شکل 1-2: آشکار سازی
عیوب با روش مغناطیسی، عیوب A و B
به خاطر ایجاد میدان نشتی قابل رویت آشکار می شوند، درحالیکه نقص C با احتمال زیاد
قابل تشخیص نخواهد بود.

 

برای آگاهی از وجود
تمام عیوب یک قطعه، معمولاً لازم است آن را بیش از یکبار مغناطیس نماییم. برای
قطعات به اشکال نسبتاً ساده اینکار به این ترتیب عملی می شود که برای تعیین عیوب
طولی قطعه، نخست میدان مغناطیسی دوار در آن القا شده و سپس قطعه مغناطیسی زدایی
وبا استفاده ازجریان حلقوی و ایجاد میدان محوری درآن، عیوب غیر طولی آن نیز آشکار
می شود. اگر از میدان مغناطیسی نوسانی استفاده کنیم احتیاجی به القاء مغناطیسی
دومرحله ای نخواهد بود، برای این منظور از جریان الکتریکی سه فاز بهره گیری می
شود. در نتیجه میدانی نوسانی در قطعه القاء خواهد شد که تشخیص عیوب با امتداد های
مختلف را با یکبار مغناطیس کردن ممکن خواهد ساخت.

شکل 1-3: میله ای را
که عیوب آن دارای امتدادهای مختلف اند نشان میدهد، با القاء مغناطیسی دو مرحله ای
دراین میله، جملگی عیوب آن قابل آشکار سازی خواهد بود.

شکل 1-3: میله اداری
تعدادی عیوب سطحی.

 

عیب D در مرحله القاء
میدان مدور هیچگونه اثر نشتی از خود بروز نداده، ولی اگر شدت میدان زیاد باشد نقص
نامنظم ترE
ممکن است میدان نشتی ضعیفی ایجاد نماید. البته هر دونقص D  و E درزمان القاء میدان طولی در قطعه به راحتی قابل تشخیص خواهند بود،
نقص F دراین هنگام
غیر قابل تمیز بوده وعیب G ممکن است نشانه ای ضعیف از خود برجای گذارد. نقص H  در هر دوحالت ( میدان القایی مدور طولی) قابل
رویت می باشد. هنگامیکه شکل قطعه پیچیده باشد، میدان های مغناطیسی القا شده در آن
دچار اعوجاج شده و معمولاًً ترکیبی از دو میدان دوار وطولی را در پی خواهد داشت. 

 

پاورقی

3-3: روشهای مغناطیس
کردن.

برای مغناطیس های
دائمی استفاده کرد، ولی عموماً میدانهای مغناطیسی را با گذراندن یک جریان الکتریکی
قوی از قطعه، استفاده از سیم پیچی رسانا که دوررادور قطعه مورد آزمون را احاطه
کرده و یا تشکیل دادن یک مدار مغناطیسی که قطعه جزیی ازآن است، مثلاً قراردادن آن
در بین دوقطب یک طوقه مغناطیسی، مطابق آنچه که در شکل های 4-3 ث و 8-3 نشان داده
شده در قطعه القا می کنند.

روش انتخابی در
هرمورد بستگی به شکل، اندازه و پیچیدگی قطعه داشته واگر بازرسی درجا صورت گیرد
امکان دسترسی به قطعه نیز دراین انتخاب دخالت خواهد داشت. برقرار کردن تماس
الکتریکی در دو سر قطعه به نحوی که جریان از تمامی آن بگذرد، روشی سریع و قابل
اعتماد است که می توان آن را برای مغناطیس کردن قطعات کوچک مورد استفاده قرار داد(
شکل 4-3 الف).ایجاد میدان مغناطیسی مدور، با این روش، در تمام طول قطعه عملی بوده
وحساسیت عیب یابی نیز قابل  ملاحظه می
باشد. دراین نوع بازرسی معمولاً از وسائل آزمونی که به همین منظور ساخته شده
ونمونه آزمایشی ( قطعه کار) در حالت افقی بین دو گیره ( اتصال) قابلیت تنظیم قرار
می گیرد استفاده می شود. اعمال پودر نیز به شیوه تر صورت می گیرد.

قطعات به اندازه های
کوچک تا متوسط را که یکی از ابعادشان (طول آنها) در مقایسه با دیگر ابعاد بزرگ
وقابل ملاحظه می باشد می توان با قرار دادن آنها در درون یک سیم پیچ، به راحتی، در
امتداد طول مغناطیس کرد ( شکل 4-3 ب). برای دستیابی به بهترین نتیجه لازم است قطعه
مورد آزمایش در مرکز سیم پیچ قرار داده شود. این روش به خصوص برای تعیین عیوب عرضی
قطعاتی از قبیل محورها، میل لنگ ومیل سوپاپ بسیار مناسب می باشد. قطعات ریختگی و
آهنگری بزرگ را نیز می توان با پیچیدن بسیار مناسب می باشد. قطعات ریختگی وآهنگری
بزرگ را نیز می توان با پیچیدن یک کابل قابل ارتجاع به دور آنها، در امتداد
محورشان، مغناطیس کرد.

پاورقی

 

 

شکل ص 42

 

شکل 4-3 روشهای
مغناطیسی کردن: الف- عبور جریان ازتمام قطعه والقاء میدان مغناطیسی مدورب- قرار
گرفتن قطعه در درون یک سیم پیچ وایجاد میدان محوری (طولی) درآن پ- قراردادن
اتصالات میله ای در سطح قطعه ریختگی بزرگ- ت- مغناطیس کردن استوانه تو خالی با
عبوردادن یک کابل رسانا از درون استوانه. ث- مغناطیس شدن قطعه دراثر قرار گرفتن
بین دو سر طوقه مغناطیسی.

 

 

لازم است یاد آوری
کنیم که، در برخی از موارد،برای بازرسی قطعات پیچیده و نیز امکان پذیر می باشد.

استفاده از کابل های
قابل ارتجاع دارای اتصالات نوک تیز برای بازرسی قطعات آهنگری وریخته گری  بزرگ، بسیار متداول می باشد. اگر اتصالات در دو
انتها یک قطعه بزرگ قرار داده شوند تمامی آن مغناطیس شده و بازرسی در مدت کوتاهی
کامل ( انجام) خواهد شد. درعین حال باید توجه داشت که برای تشخیص تمام عیوب یک
قطعه بزرگ، جریان الکتریکی مورد نیاز بسیار چشمگیر و ممکن است در حدود چند هزار
آمپر باشد، روشن است که اینکار احتیاج به تجهیزات گران قیمتی نیزخواهد داشت. بدلیل
دیگر برای بازرسی قطعه اینست که اتصالات الکتریکی را نسبتاً به هم نزدیک کرده و پس
از آزمایش بخش کوچکی از قطعه، کار را برای دیگر قسمتهای آن تکرار کرده و بازرسی را
کامل کرد ( شکل 4-3پ) البته زمان لازم برای این نوع آزمودن طولانی ترولی جریان
الکتریکی مورد نیاز متقابلاً کمتر خواهد بود. هنگامیکه نیاز به آزمایش بخش کوچکی
از یک قطعه، مثلاً یک مقطع جوش، باشد روش اتصالات نوک تیز بسیار مناسب ومفید خواهد
بود. دراینجا دو اتصال نزدیک به مقطع جوش قرار گرفته ومی توان ترک، عدم نفوذ ودر
برخی موارد، ناخالصی ها را نیز تشخیص داد. هنگامیکه از اتصالات نوک تیز استفاده می
شود، باید دقت شود که اتصال الکتریکی کامل باشد و گرنه بین قطعه و نقاط تماس ایجاد
جرقه شده وباعث ازدیاد دما و بروز عیوب سوختگی در قطعه خواهد شد.

قطعه ای را که درون
آن سرتاسر توخالی است می توان با عبور سیم رسانا از وسط آن مغناطیس کرد( شکل 4-3ت
). این تکنیکک بازرسی معمولاً برای آزمایش اتصالات لوله، استوانه های تو خالی،
چرخنده  ومهره های بزرگ مورد استفاده قرار
می گیرد. در برخی از موارد می توان از روش طوقه مغناطیسی که در شکل 4-3 ث نشان
داده شده استفاده کرد، این تکنیک برای آزمایش قطعات دارای اشکال گوناگون مناسب می
باشد. یکی زا این موارد جستجوی تا خوردگی آهنگری ودیگر عیوب سطحی در قلابهای
جرثقیل است. این روش دارای حساسیت قابل ملاحظه ای است، ولی قرارگیری درست طوقه
مغناطیسی نسبت به جهت عیوب اهمیت ویژه ای دارد.

پاورقی

جریان الکتریکی مورد
نیاز در جملگی روشهای یاد شده در بالا ممکن است متناوب یا مستقیم باشد، درحالیکه
میدان حاصل از جریان متناوب عمدتاً به نقاط نزدیک سطح قطعه محدود می شود، نفوذ شار
در ماده در هنگام استفاده از جریان مستقیم تا حدی عمیق می باشد. از این رو است که
برای بازرسی قطعه به منظور پیدا کردن عیوب سطحی وزیر سطحی ( به طور همزمان) ، بهتر
است از جریان مستقیم بهره گیری شود، یکسوکردن نیم موج نتایج خوبی را به دنبال
خواهد داشت. یکی از مزایای استفاده از جریان متناوب اینست که مغناطیس زدایی قطعه
پس از آزمون از طریق کاهش تدریجی جریان تا حد صفر، ساده است.

 

4-3: حساسیت روش ذرات
مغناطیسی

هر چند بازرسی با
ذرات مغناطیسی می تواند از حساسیت قابل ملاحظه ای برخوردار باشد، ولی عواملی چند
قادرند دقت آن را تغییر دهند. یک عامل ( فاکتور) عمده که پیشتر هم به آن اشاره
کردیم امتداد ناپیوستگی مورد آزمایش نسبت به امتداد میدان مغناطیسی القاء شده در
قطعه است. هر چه زاویه بین میدان وناپیوستگی به 90 درجه نزدیک تر گردد، حساسیت
اندازه گیری نیز افزون تر خواهد شد. از جمله دیگر 
عوامل اصلی می توان به اندازه، شکل ویژگیهای عمومی ذرات مغناطیسی مورد استفاده
وهمچنین ماده ناقل این ذرات اشاره نمود.

شدت میدان مغناطیسی
نیز یک از عوامل موثر به حساب می آید وهر چه میدان قوی تر باشد حساسیت روش نیز،
معمولاً بیشتر خواهد بود. البته این تأثیر حدی داشته ودر شدت های مغناطیسی بسیار
بالا، ذرات مغناطیسی به همان اندازه نقاط معیوب به دیگر نقاط سطح قطعه نیز جذب خواهند
شد. همچنین شکل قطعه مورد بازرسی نیز حساسیت اندازه گیری  را تحت تأثیر قرارداده ودرعمل شدت میدان بهینه
برای یک قطعه با شکل مشخص را با آزمون وخطا تعیین می کنند.

در بهترین شرایط می
توان ترک های به عرض تا  103میلیمتر  را تشخیص داد.

اگر از جریان مستقیم
استفاده شود، عمق عیوب زیر سطحی قابل آشکار سازی در محدوده 3 تا 7
میلیمترخواهدبود، البته این مقدار به اندازه، شکل وامتداد عیب نیز بستگی دارد. در
حالیکه مغناطیس کردن قطعه با جریان متناوب صورت گیرد، عیوب زیر سطحی عمیق تر از یک
میلیمتر معمولاًً  تشخیص نخواهند بود.

6-3: مغناطیس زدایی

خاصیت مغناطیسی
باقیمانده در یک ماده فرو مغناطیس آزموده شده با روش مغناطیسی، بستگی به ویژگیهای
فیزیکی آن دارد. همانطور که پیشتر بیان کردیم مواد مغناطیسی سخت دارای پسماند
بالایی می باشند. در هر حال، معمولاً لازم است قطعه را پس از بازرسی مغناطیس زدایی
نماییم. برای اینکار دلایل چندی به شرح زیر قابل ذکر است:

ممکن است قطعه در
جایی به کار رود که پسماند مغناطیسی آن برعملکرد یا دقت ابزارهایی که نسبت به
میدان مغناطیسی حساسیت دارند تأثیر گذارد. دلیل دیگر مغناطیس زدایی اینست که ذرات
سایا ممکن است جذب بخش هایی همچون سطوح وجداره یاتاقانهای وچرخنده ها شده وباعث
سایش شدید آنها شوند، همچنین ذرات ممکن است جذب سطوح مغناطیسی شده وعملیات بعدی بر
روی قطعه از قبیل رنگ زنی ولایه گذاری الکتریکی را با اختلال مواجه نمایند. اگر
قطعه دارای خاصیت مغناطیسی ماشین کاری شود، تراشه های حاصل از اینکار می تواند جذب
سطح قطعه شده و برمیزان صافی سطح وهمچنین عمر ابزار تأثیر منفی بر جای گذارد.
بالاخره قابل ذکر است که هر گونه جوشکاری قطعه با قوس الکتریکی، در صورت مغناطیس
بودن آن، می تواند قوس را از نقطه اثر اصلی آن منحرف نماید.

برای مغناطیس زدایی
قطعه دارای پسماند آن را تحت تأثیر میدانی قرار می دهند که به طور پیوسته جهت آن
تغییر کرده ودر همان حال شدت آن رفته رفته تا صفر کاهش یابد.

 

شکل ص 47

شکل 5-3: منحنی های
جریان وچگالی شار مغناطیسی در فرآیند مغناطیس زدایی.

 

هنگامی که مغناطیس
کردن برای بازرسی قطعه با جریان متناوب انجام می گیرد،همان تجهیزات القاء میدان را
می توان برای مغناطیس زدایی آن نیز به کار برد. پس از کامل شدن بازرسی، جریان
الکتریکی مغناطیس کننده در حالیکه قطعه هنوز بین گیره های انتقال جریان ویا درون
سیم پیچ رسانای جریان قرار دارد، به تدریج تا صفر کاهش داده می شود. اگر مغناطیس
کردن با جریان مستقیم انجام شده باشد، برای مغناطیس زدایی به تجهیزات جریان متناوب
نیز نیاز خواهد بود. از بین بردن خاصیت مغناطیسی قطعات با مقاطع بزرگ، تنها با
جریان متناوب مشکل می باشد زیرا تأثیرات آنها تنها به لایه های رویی سطحی محدود می
باشد، از این رو است که در چنین مواردی معمولاً از ترکیب مغناطیس زدایی با
جریانهای مستقیم ومتناوب استفاده می شود.

 مغناطیس زدایی را می توان با استفاده از طوقه
جریان متناوب نیز انجام داد. دراین مورد قطعه در امتدادی وبا حرکت رفت و برگشتی از
فاصله بین قطبین طوقه می گذرد، این فاصله باید به اندازه ای باشد که قطعه در هنگام
عبور از بین قطبها با سطوح آنها در وضعیت مماس قرار گرفته وبه آنها مالش داده شود.
مالش روی سطح قطعه تنها دریک جهت انجام می گیرد، ولذا در کورس برگشت قطعه طوقه با
استفاده از مکانیسمی که آنرا می چرخاند از مسیر حرکت قطعه کنار می رود.

7-3: ذرات مغناطیسی

ذرات مغناطیسی مورد
نیاز برای بازرسی را می توان از هر ماده فرومغناطیسی دارای پسماند کم تولید نمود.
این ذرات معمولاً از پودر نرم اکسید ها و یا فلزات مورد نظر انتخاب شده وبسته به
نحوه اعمال آنها به دو گروه تر وخشک تقسیم می شوند؛ در حالیکه ذرات خشک در هوا یا
گاز منتقل می شوند، ذرات تر در دوغابی از یک مایع ناقل به نمونه عرضه می گردند.

هوا محیط انتقال
دهنده معمول(متداول) برای ذرات خشک بوده وبرای پاشیدن پودر می توان  از یک دمنده مکانیکی پودر یا افشانک لاستیکی
استفاده کرد. در اعمال پودر برسطح قطعه باید دقت لازم معمول شده و از پاشیدن
مستقیم آن با فشار باید پرهیز شود، زیرا دراین شرایط دانه های پودر آزادی جذب
شدن  به وسیله فشار باید پرهیز شود، زیرا
دراین شرایط دانه های پودر آزادی جذب شدن به وسیله تمام میدانهای نشتی را نخواهد
داشت. از اینجهت سعی می شود دانه ها به صورت ابری یکنواخت به سطح قطعه مغناطیس شده
نزدیک شوند. در حالیکه از روش بازرسی با پودر خشک استفاده شود، عاری بودن قطعه از
چربی ودیگرلایه ها و مواد چسپنده حائز اهمیت می باشد؛ زیرا پودر می تواند به وسیله
این مواد جذب شده ونشانه های کاذبی درارتباط با وجود عیوب ایجاد نماید. برای سهولت
مشاهده، ذرات پودر در رنگهای متعدد که متداولترین آنها قرمز، زرد وسیاه است عرضه
می شوند. همچنین پودرهای خشک با پوشش دارای خاصیت فلورسانس نیز مورد استفاده قرار
می گیرند، دراینصورت لازم است برای مشاهده سطح از نور فرابنفش استفاده شود. هر چند
افزایش مواد رنگی به پودر از حساسیت روش بازرسی استفاده شود. هر چند افزایش مواد
رنگی به پودر از حساسیت روش بازرسی می کاهد، ولی مشاهده پودررنگی ممکن است در
مقایسه با پودرهای سیاه مثل پودر Fe3o­راحت تر باشد. انتخاب پودر، در هر
مورد، بستگی به طبیعت سطح قطعه خواهد داشت.

آزمون با پودر خشک
همراه با تجهیزات مغناطیسی کردن قابل جابه جایی بسیار کارآمد و برای آشکار سازی
عیوب از قابلیت بالایی برخوردار می باشد، ( به خصوص اگر سطح قطعه تا حدی ناصاف
باشد). همچنین حساسیت آن برای تشخیص عیوب زیر سطحی از روش پودر تر بیشتر می باشد.

پودرتر معمولاً برای
تجهیزات ثابت مورد استفاده قرار می گیرد تا استفاده از مخازن مایع درهنگام جابجایی
مشکلی ایجاد ننماید. مایع ناقل یک فرآورده نفتی سبک مانند کروزن است،هر چند می
توان از آب هم استفاده نمود. ذرات معمولاً در رنگهای سیاه یا قرمز ویا پودرهای آبی
ویا زرد متمایل به سبز دارای خاصیت فلورسانس عرضه می شوند.

ذرات تر دارای تحرک
بیشتری، در مقایسه با پودر خشک، بوده و اعمال آنها نیز ساده تر می باشد. با توجه
به اینکه ماده ناقل پایه نفتی دارد. وجود چربی در روی سطح مسأله چندانی ایجاد نمی
کند؛ درعین حال باید تمهیدات لازم در خصوص خطرات آتش گیری وسمیت مورد توجه قرار
گیرد. به علاوه، حمام مایع باید به طور مداوم به هم زده شود تا آزادی حرکت ذرات
وهمگنی مایع حفظ گردد. تمیز کردن منظم مخزن فوق، به منظور حذف آلودگیها،نیز باید
مد نظر باشد.

روش بازرسی پودرتر،
به خصوص هنگامی که از پودر دارای خاصیت فلورسانس ونورفرابنفش استفاده شود، دارای
حساسیت بسیار بالایی خواهد بود. هر چند که اندازه و شکل واقعی ذرات پودر بستگی به
سیاستهای خاص تولید کنندگان دارد، ولی لازم از مزایا ومحدودیت های مرتبط با این
پارامترها اطلاع حاصل شود.

اندازه دانه ها- ذرات
درشت برای پل زنی حفره ها وترکهای بزرگ مناسب تر از ذرات ریز می باشند، در حالی که
ذرات ریز برای آشکار سازی عیوب کوچک حساسیت بهتری دارند. دلیل این مسئله را باید
در عدم جذب ذرات درشت در میدانهای نشتی ضعیف جستجوکرد، در حالیکه ذرات ریز بسادگی
به تله میدانهای نشتی ضعیف می افتند. البته چسپیدن دانه های ریز به اثرات انگشت،
مناطق خاک آلود وسطوح ناصاف نیز متحمل می باشد که این مسأله نیز در آشکار شدن
نشانه کاذب ومبهم شدن موقعیت عیوب واقعی می تواند موثر واقع شود.

ذرات دراز وباریک از
قابلیت قطبی شدن بیشتری نسبت به دانه های کروی برخوردار بوده وبنابراین قادرند
ترکها وعیوب قطعه را راحت تر مشخص نمایند؛ البته قابلیت تحرک این ذرات بخصوص اگر
به هم چسپیده ودسته شوند کمتر ازپودرهای کروی می باشد. قدرت تشخیص عیوب ودرجه
حساسیت بازرسی را می توان با مخلوط سازی پودر کروی ودراز ( سوزنی) افزایش داد.

8-3:کاربرد روش

 کاربردهای صنعتی روش بازرسی با ذرات مغناطیسی را
می توان بر بازرسی در خلال ساخت، بازرسی نهایی، بازرسی اولیه( مرحله دریافت)
وبالاخره بازرسی تعمیراتی مشتمل دانست. هر چند بازرسی حین تولید به منظور هر چه
زودتر مشخص شدن عیوب در خط تولید انجام می گیرد، آزمون نهایی به منظور مطمئن ساختن
مصرف کنندگان از خرید قطعات بدون عیب صورت می گیرد.

درخلال بازرسی اولیه،
مواد وهمچنین فرآورده های نیمه ساخته خریداری شده مورد آزمایش قرار گرفته وعیوب
آنها مشخص می گردد، میله ومفتول، قطعات خام آهنگری و ریختگی های خشن از جمله مواد
مورد بازرسی دراین مرحله به حساب می آیند.

صنایع حمل ونقل (
جاده ای ،راه آهن، هوایی ودریایی) دارای تعمیرات اساسی برنامه ریزی شده ای می
باشند که در آن قطعات حساس برای ترک یابی بازرسی می شوند. میل لنگ، شاسی، چرخ
لنگر، قلاب چرثقیل، محورها وپره های توربین بخار واتصالات از جمله قطعات آسیب پذیر
در برابر شکست،به خصوص خرابی ناشی از خستگی،بوده وبنابراین بازرسی منظم آنها حائز
اهمیت می باشد.

شکل 6-3 میزکار
بازرسی میل لنگ لها به کمک ذرات مغناطیسی( با اجازه شرکت مگنافلاکس)

 

شکل 7-3: واحد بازرسی
لوله ها واتصالات لوله ها به روش ذرات مغناطیسی وبا بهره گیری از رسانای میله ای.
( با اجازه از شرکت مگنافلاکس).

 

 

شکل 8-3: طوقه
مغناطیسی با بازوهای قابل تنظیم. اپراتور در حال پاشیدن پودر مغناطیسی رنگی دارای
کنتر است می باشد( با اجازه از شرکت مگنافلاکس).

 

تولید با ظرافیت
(آهنگ) مطلوب، با انجام کارهای مختلف و همزمان در سکوهای تولید امکان پذیر می
باشد. اتومانیزه کردن هنگامی منطق پیدا می کند وهزینه اینکار را بتوان با هزینه کار
در واحدهای دستی تولید برای دستیابی به محصولات مشابه مقایسه نمود. بازرسی
اتوماتیک برای آزمایش بلبرینگ، ساچمه ور، قطعات ریختگی و آهنگری کوچک، اتصالات،
میل لنگ ها وشمشال های فولادی مورد استفاده قرار می گیرد.

9-3: مزایا ومحدودیت
های بازرسی با ذرات مغناطیسی

آزمون با ذرات
مغناطیسی روشی حساس برای آشکار سازی عیوب سطحی کوچک به شمار می رود وازاین جنبه،
در برخی موقعیتها از پیشرفته ترین روشهای بازرسی هم برتر می باشد. تشخیص عیوب زیر
سطحی نیز، به شرط آنکه فاصله آنها ازسطح زیاد نباشد، با این تکنیک امکان پذیر است.
اغلب احتیاجی به تمیزکردن دقیق سطوح نبوده ودستیابی به نتایج قابل قبول، حتی در
حالیکه عیوب حاوی موادآلوده کننده هم باشد،ممکن است.

هر چند بازرسی با
ذرات مغناطیسی یک روش کمی نیست، ولی یک اپراتور ورزیده وبا تجربه ممکن است بتواند
ابعاد دهانه وعمق ترک ها را از نتایج حاصل از این نوع آزمونها تخمین بزند. البته
عمق ترکهایی که با این روش مشخص شده اند را می توان با استفاده از دیگر روشهای غیر
مخرب با دقت تعیین کرد( به بخش 7 مراجعه کنید). یکی دیگر از مزایای بازرسی با ذرات
مغناطیسی اینست که تجهیزات آن نسبتاً ارزان بوده ودستگاههای جنبی چندانی مورد نیاز
نمی باشد. محدودیت اصلی روش مغناطیسی اینست که تنها برای بازرسی مواد فرومغناطیس
مناسب بوده، وهمچنین برای دستیابی به نتایج بهتر لازم است میدان مغناطیسی القاء
شده برامتداد عیوب عمود باشد. از همین رو است که برای پیدا کردن ترکهای قطعه باید-
لزوماً دویا چند مرحله مغناطیس کردن طی شود، ( بجز در مواردی که از میدان نوسانی
استفاده می شود). به علاوه، باید قطعات بازرسی شده مغناطیس زدایی شوند. هنگامیکه
بازرسی قطعات بزرگ موردنظر باشد، شدت جریان مورد نیاز بسیار بالا بوده وباید دقت
های لازم برای جلوگیری از گرمایش موضعی وسوخته شدن سطح در نقاط اتصال الکترونیکی
اعمال شود. هر چند که نشانه های سطحی حاصل از بازرسی یا ذرات مغناطیسی ممکن است به
سادگی قابل رویت باشند، ولی اغلب اوقات مهارت وتجربه اپراتور در تفسیر نتایج
ونشانه های یاد شده از اهمیت تعیین کننده ای برخوردار می باشد. حساسیت تکنیک ذرات
مغناطیسی عموماً بسیار خوبست، ولی اگر سطح قطعه به وسیله لایه های روغنی یا دیگر
مواد غیر مغناطیسی مسطور شده باشد دقت ( حساسیت) آن کاهش خواهد یافت.

 

 

 

 

فصل چهارم

آزمونهای الکتریکی (
بازرسی با جریان گردابی)

1-4: پیشگفتار

روشهای بازرسی
الکتریکی، برالقاء جریانهای گردابی و(یا) اثرات مغناطیسی در قطعات ومواد تحت
آزمایش وتعیین ماهیت و شرایط قطعه از روی تأثیرات ناشی از القا مبتنی می باشد. این
تکنیک ها بسیار قابل انعطاف بوده و با به بکارگیری روش ها و تجهیزات مناسب می توان
آنها را برای تعیین عیوب سطحی و زیر سطحی، ضخامت لایه های پوششی سطوح وهمچنین کسب
اطلاعات مربوط به ساختار قطعه همچون اندازه دانه های بلور، وضعیت قطعه از نظر
عملیات حرارتی وبالاخره اندازه گیری ویژگی های فیزیکی از قبیل رسانایی الکتریکی،
تراوایی مغناطیسی وسختی بکار گرفت.

در خصوص مواد
فرومغناطیس تأثیرات القاء دامنه ای گسترده داشته و آثار مغناطیسی در بسامد های
پایین تا اثرات جریان های گردابی در بسامدهای بالا، که آثار مغناطیسی فروکش می
کنند، ادامه می یابد. درانتهای مربوط به بسامد بالا این دامنه، تکنیک های مورد
استفاده اعوجاج و کاهش میدان های ناشی از جریان های گردابی در درون ماده را مورد
مطالعه قرار می دهند،دراین حالت تغییر میدان های گرددابی عیوبی همچون ترکها را که
بر حرکت در لایه های سطحی موثرند

پاورقی

 ردیابی می کند. در بسامد ها پایین اثرات  مغناطیسی غالب شده و تأثیر ماده مورد آزمایش بر
منحنی B شدت میدان وH شار مغناطیسی H-B بررسی واز روی
آن، خواص ساختاری همچون سختی قطعه مشخص می گردد. در بازرسی مواد غیر مغناطیس، بدون
توجه به بسامد، فقط اثرات جریان ای گردابی ظاهر می شود، ولی عموما تکنیک های بازرسی این مواد از بسامدهای بالاتر از یک کیلو هرتز استفاده می
کنند.

آزمونهای الکتریکی، با توجه به عدم نیاز به ایجاد
اتصال الکتریکی با قطعه موردآزمایش، می توانند در مورد گوناگون و منجمله بازرسی
اتوماتیک وگروه بندی سریع مواد مورد استفاده واقع شوند. از توضیحات بالا ممکن است
چنین استنباط شود که یک سری تجهیزات معین وواحد را می توان برای هر بازرسی وکنترل
کیفیتی مورد استفاده قرارداد، در حالیکه مسأله به این سادگی نبوده وبا توجه به
مبتنی بودن تکنیک های جریان گردابی براندازه گیری غیر مستقیم،لازم است رابطه بین
ویژگی های هندسی وساختاری قطعه مورد آزمایش با پاسخهای دستگاههای سنجش به روشنی
مشخص گردد. مثلاً ممکن است در شرایط عکس العمل وپاسخ یک ابزار اندازه گیری به
تغییر ابعاد قطعه از قبیل تغییر سطح مقطع یا جا خاری، با پاسخ مربوط به یک عیب
اشتباه شود. در عین حال با انتخاب روش بازرسی درست برای هر مورد خاص، اپراتور قادر
خواهد بود عیوب قطعه و یا ویژگیهای ساختاری مورد جستجو را به دقت وبا موفقیت
شناسایی نماید.

2-4: مبانی بازرسی با جریان گردابی ( فوکو)

اگر سیم پیچی که جریان متناوب از آن می گذرد
درمجاورت یک ماده رسانا قرار گیرد، در ماده جریان های ثانوی و یا گردابی القاء خواهد
کرد. جریانهای القاء شده میدان مغناطیسی به وجود خواهند آورد که جهت آن مخالف
میدان سیم پیچ القاء کننده میباشد، این تداخل میدانها باعث ایجاد یک نیروی ضد
محرکه در سیم پیچ شده وبنابراین مقاومت ظاهری Impedance آنرا تغییر
خواهدداد. اگر ماده ای دارای ابعاد وترکیب یکنواخت ( همگن) باشد، مقاومت ظاهری سیم
پیچ جستجو کننده ای که در نزدیکی سطح آن قرارگرفته در تمام نقاط سطح- به استثناء
نقاط مجاور لبه ها- یکسان خواهد بود؛ در حالیکه اگر ماده دارای ناپیوستگی تغییر
کرده ونتیجتاً، میدان مغناطیسی حاصل از این جریانها وبه همراه آن مقاومت ظاهری سیم
پیچ نیز تغییر خواهد کرد.

جریان های گردابی در
درون مواد، در مسیرهای بسته در حرکت اند و اندازه و فاز آنها به عوامل چندی بستگی
دارد.این عوامل عبارتند از اندازه میدان مغناطیسی احاطه کننده سیم پیچ اولیه،
ویژگیهای الکتریکی ومغناطیسی ماده وجود ناپیوستگی یا تغییرات ابعادی در درون
آن.انواع مختلفی از سیم پیچ های جستجو کننده مورد استفاده قرار می گیرند که دونوع
متداول از آنهاعبارتند از سیم پیچ مسطح ( تابه ای) که برای آزمایش سطوح تخت مورد
استفاده قرار می گیرد، وسیم پیچ سولنوئیدی که می توان در بازرسی لوله های توخالی
واستوانه ای تو پر از آن بهره گیری نمود. در هنگام آزمایش لوله ها می توان سیم پیچ
را حول لوله ویا در محفظه میانی آن قرارداد. طرحهای جریان های القایی حاصل از این
نوع سیم پیچ ها در شکل 1-4: نشان داده شده است.

اگریک قطعه دارای ترک
و یا نا پیوستگی دیگری باشد، مسیرهای گردش جریان های گردابی تغییر کرده ودر نتیجه
میدان مغناطیسی و همچنین مقاومت ظاهری سیم پیچ نیز تغییر خواهد کرد.شمای تأثیر
ناپیوستگی قطعه بر مسیر جریان گردابی در شکل 2-4: نشان داده شده است.

مقاومت ظاهری یک سیم
پیچ را می توان با اندازه گیری ولتاژ دو سر آن تعین نمود. در تجهیزات آزمایش با
جریان های گردابی، تغییرات این پارامتر را می توان به وسیله یک دستگاه اندازه
گیری، ثبت کننده نموداری ویا آشکار سازی بر صفحه اسیلوسکوپ مشخص نمود.

پاورقی:

 

 

شکل ص 60

شکل 4-1:الف- سیم پیچ
سولنوئیدی دور یک میله که جریان های گردابی محیطی درآن ایجاد کرده است. ب- سیم پیچ
مسطح که در یک صفحه تحت تخت جریانهای مدور به وجود آورده است.

 

شکل ص 60

شکل 2-4: مسیر جریان
های گردابی در مقطع میله ای که درون یک سیم پیچ سولنوئیدی قرار گرفته.الف- مقطع
بدون نقص می باشد و جریانها منظم اند. ب- مسیر جریان در اثر نقص قطعه دچار اعوجاج
شده است.

 

 

3-4: رسانایی ویژه
مواد

رسانایی الکتریکی
موادیکی از متغییرهای اصلی در آزمون با جریان گردابی به شمار می رود. هر ماده
رسانایی خاص خود را دارا بوده واین کمیت به وسیله عوامل متعددی تحت تأثیر قرار می
گیرند. تغییرات ناچیز ترکیب شیمیایی، رسانایی الکتریکی را تغییر داده وانجام کار
سرد بر روی فلزات و آلیاژها، نیز آن را کاهش می دهد. همچنین انجام عملیات حرارتی
تغییر را دراین کمیت به وجودخواهد آورد. بطور کلی می توان گفت هر عاملی که باعث
افزایش سختی قطعه گردد، رسانایی الکتریکی آن را کاهش خواهد داد. جدول 1-4 تغییر
رسانایی الکتریکی را نسبت به عوامل موثر در آن نشان می دهد.

مقاومت ویژه مواد، که
عکس رسانایی ویژه آنها می باشد، کمیتی است که برحسب اهم – متر(


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 





)یا میکرواهم-
متر (

) بیان می شود
ومقاومت الکتریکی هر جسم طبق رابطه زیر به مقاومت ویژه آن ارتباط دارد:

فرمول ص 61

6-4: عامل خیز وآثار
لبه ای

هنگامی که یک سیم پیچ
بازرسی، در هوا، به منبع انرژی الکتریکی وصل شود همیشه و حتی درغیاب یک نمونه مادی
نمونه مادی تجهیزات ثبات علامتی را نشان می دهد داد. با نزدیک شدن سیم پیچ به یک
رسانا ( قطعه آزمایشی) علامت تغییر کرده و اندازه آن با نزدیک تر شدن سیم پیچ به
نمونه افزایش خواهد یافت؛ تغییر فاصله بین سیم پیچ ونمونه به خیز موسوم است و
تأثیر آن در حدی است که تغییرات کوچک فاصله می تواند بسیاری از نشانه حاصل از
شرایط حائز اهمیت درجه اول را محو نماید. این عامل مشکلات بسیار زیادی را در
بازرسی قطعات پیچیده ایجاد نماید.

در لبه های قطعه نیز
به علت عدم امکان روان شدن جریان های گردابی به بیرون این مرزهای محدود کننده،این
جریانها اعوجاج پیدا می کنند. اندازه این تأثیر لبه ای معمولاً بسیار بزرگ بوده
ولذا بهتر است از  بازرسی نقاط نزدیک لبه
ها پرهیز گردد. در اغلب موارد توصیه می شود که بازرسی قطعه در فواصل بیش از 3
میلیمتر از لبه ها انجام گیرد.

7-4 : اثر پوست

جریانهای گردابی، به
طور همگن در درون قطعات توزیع نشده وتراکم آنها در نقاطی از سطح قطعه که در زیر
سیم پیچ قرار دارند حداکثر بوده وبا افزایش فاصله از سطح قطعه، با آهنگی شتابان
کاهش می یابند ، پدیده کاهش جریان در اثر فاصله از سطح، به « اثرپوست» موسوم است.

 

10-4: کاوه های
بازرسی

در بسیاری از
آزمونها، سیم پیچ ( های) مورد استفاده، درون نگهدانده ای که به عنوان کاوه عمل می
کند قرار می گیرند. همانطور که پیشتر نیز بیان شد، سیم پیچ اغلب به دور یک هسته
فریتی پیچیده شده ودر حالیکه سیم پیچ معمولاً به وسیله پوسته ای پلاستیکی محافظت
می شود، انتهای هسته فریتی نیز غالباً از پوسته پلاستیکی بیرون می آید. کاوه های
بازرسی با جریان های گردابی، به عکس کاوه های فراصوتی، احتیاج به سیال رابط بین
خود وقطعه مورد آزمایش ندارند، اغلب، هیچگونه آماده سازی سطحی لازم نخواهد بود. هر
چند که کاوه های بازرسی متنوعی طراحی شده اند، ولی جملگی آنها را می توان به دو
گروه سطحی ومحفظه ای متعلق دانست. ساختمان دونوع کاوه سطحی در شکل 11-4 نشان داده
شده است.

کاوه یک سیم پیچ شکل
11-4 الف، برای آشکار سازی عیوب سطحی از قبیل ترکهای کوچک ایده آل می باشد. دراین
آزمون کاوه باید برسطح قطعه عمود باشد و گرنه ممکن است نشانه های کاذب نیز ثبت
شوند. برای اطمینان از عمود بودن کاوه بر سطح نمونه می توان آن را به وسیله یک جیگ
نگه داشت، علائم حاصل ازاین کاوه یک سیم پیچه به یک ابزار سنجش مجهز به مدار تشدید
منتقل می شود.

کاوه دوقلوی نشان
داده شده در شکل 11-4 ب برای اندازه گیری ضخامت

پاورقی

 

شکل ص 77

شکل 11-4: کاوه های
سطحی. الف- برای آشکار سازی عیوب ب- برای اندازه گیری ضخامت پوشش سطحی.

 

پوشش های سطحی و
رسانایی الکتریکی مناسب می باشد.  سیگنال
های ایجاد شده به وسیله این سم پیچ دوقلو با دستگاه آزمایش مجهز به پل به بهترین
نحو قابل تجزیه و تحلیل می باشند.

کاوه های محفظه ای
دارای یک سیم پیچ تکی یا دو قلو بوده وبرای جلوگیری در درون لوله ها یا محفظه ها،
مثل جا پیچ های ، صفحات طراحی شده اند. برای آزمایش لوله، کاوه دوقلویی که محورسیم
پیچهایش منطبق بر محور لوله می باشد مناسب است. البته برای بازرسی سوراخهای
استوانه ای پیچ یا پرچ ورقها و صفحات تحت از ترکیب متفاوتی استفاده می شود،
متداولترین عیوب سوراخهای اتصالات ریز شعاعی است، کاوه سطحی برای آشکار سازی
اینگونه ترکها از حساسیت چشمگیری برخوردار بوده و سیم پیچ جستجو کننده بسیار باریک
آن در امتداد شعاع سوراخ، ولی با قدری فاصله 
ازمرکز آن، قرار می گیرد. در خلال بازرسی محفظه، کاوه به اندازه 360 درجه
چرخیده و نه تنها وجود ترکها بلکه موقعیت دقیق آنها را، در سطح جانبی حفره، پیدا
می کند. گذشته از کاوه های سطحی ومحفظه ای متداولی که در بالا به آنها اشاره شد،
می توان انواع خاصی را که برای کاربردهای مشخص مناسب می باشند نیز طراحی نمود.

 

12-4: قطعات مرجع

مدرج کردن تجهیزات
آزمون جریان گردابی ضرورت دارد ونمونه های مرجع مورد استفاده برای این منظور باید
از ماده هم جنس ودارای کیفیت مشابه قطعه مورد آزمایش تهیه شوند تا رسانایی
الکتریکی آنها با نمونه همسان باشد. قطعه مرجع باید دارای تعدادی عیب دارای اندازه
وشکل مشخص باشد، عیوب مورد نظر اغلب با یک ارّه نازک و لبه تیز به عمق های مختلف
واز پیش تعیین شده برروی قطعه ایجاد می گردد. البته نتیجه اینکار کاملاً رضایت بخش
نخواهد بود زیرا عیوب ( شیارهای) حاصل از اره کاری دارای عرض خاص خود بوده ولذا
اندازه وفاز تغییرات مقاومت ظاهری سیم پیچ با مقادیر متناظر حاصل از ترکهای خستگی
دارای همان عمق یکسان نخواهد بود. در بسیاری از موارد مصرف کنندگان قطعات معیوب را
که مثلاً دارای ترکهای خستگی می باشد بعنوان قطعه مرجع ومدرج کننده مورد استفاده
قرار می دهند.

 

پاورقی

 

خوردگی سطوح پنهان از
قبیل بخش های درونی سازه هواپیما را می توان با استفاده از تجهیزات حساس به فاز
آشکارسازی کرد. این روش از مقایسه اطلاعات حاصل از نمونه مشکوک با اطلاعات مربوط
به یک نمونه سالم بهره گیری می کند.

آزمون با جریان
گردابی را می توان برای شناسایی وگروه بندی مواد نیز مورد استفاده قرار داد. برای
این منظور، به خصوص اگر بخواهیم موادی را که از نظر ترکیب بهم نزدیک از هم جدا
نماییم، باید ضرورتاً از تجهیزات پاسخگو به فاز بهره گیری شود، قابلیت تکنیکهای
جریان گردابی برای اندازه گیری رسانای الکتریکی موادف دروارسی سطوح سازه های
هواپیما که در اثر حرارت معیوب شده اند مورد استفاده قرار می گیرد. اگر آلیاژ
آلومینیوم به کار گرفته شده در ساخت هواپیما فوق گداخته شود، مقاومت مکانیکی آن می
تواند به میزان قابل ملاحظه ای کاهش یابد، که این مسأله نیز افزایش رسانای
الکتریکی آلیاژ را به همراه خواهد داشت. رسانایی الکتریکی ماده سالم معمولاً 31 تا
35 درصد IACS
می باشد؛ در حالیکهک ماده معیوب یا فوق گداخته هدایتی بالاتر از 35 درصد IACS  را دارا خواهد بود.

تکنیک جریان گردابی
را می توان برای اندازه گیری ضخامت پوشش های مواد رسانا یا نارسانا که بر سطح مواد
آهنی یا غیر آهنی قرار گرفته اند به کار برد، البته اگر رسانایی الکتریکی ماده
پوشش وماده اصلی به هم نزدیک باشد اندازه گیری تا حدی مشکل خواهد بود. تجهیزات
بازرسی خاصی که برای اندازه گیری ضخامت پوشش های نازک ( نازکتر از 15/0 میلیمتر)
طراحی شده، در حال حاضر مورد استفاده قرار گرفته و به وسیله سازندگان مختلفی به
بازار عرضه می شود.

پاورقی

 

 

فصل پنجم

آزمون فراصوتی

1-5: پیشگفتار

هر چند آزمونهای
فراصوتی برای آشکار سازی عیوب درونی مواد بسیار کارآمد می باشند، ولی می توان آنها
را برای مشخص کردن سطحی کوچک نیز به کار گرفت. امواج فراصوتی، در بازرسی کنترل
کیفیت مواد نیمه ساخته از قبیل تختال های نورد شده و همچنین قطعات ساخته شده مورد
استفاده قرار می گیرند. به علاوه، تکنیکهای بالا در آزمایشات حین کار قطعات و سازه
ها به کار می روند. صوت به طرق مختلفی در محیط های جامد منتشر می شود، ولی پیش از
پرداختن به دیگر مسائل ماهیت صوت مورد توجه قرار می گیرد.

2-5: ماهیت صوت

امواج صوتی از نوع
کشسان (الاستیک) بوده و از سیالات وجامدات می توانند عبور کنند. بسامد محدوده
شنوایی بین 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز می باشد، لیکن امواج الاستیک هم ماهیت صوت ولی
با بسامدهای تا 500 میلیون هرتز را نیز می توان تولید نمود. امواج اخیر، که بسامد
بالاتر از محدوده شنوایی دارند، به امواج

 پاورقی

 

فراصوتی
موسومند.امواج مورد استفاده در بازرسی غیر مخرب مواد، معمولاً محدوده بسامد 5/0 تا
20 میلیون هرتز قرار دارند.

امواج منتشر شده در
سیالات ازنوع طولی تراکمی بوده و جابجایی ذرات در امتداد انتشار موج صورت می گیرد،
ولی امواج انتقالی در درون جامدات از نوع برشی می باشد و جابه جایی ذرات در امتداد
عمود بر جهت حرکت موج انجام می شود. امواج الاستیک به صورت سطحی نیز می توانند
منتشر شوند، که در اینحالت به نام امواج ریلی ازآنها یاد می شود.

3-5: سرعت انتشار موج

سرعت امواج طولی
تراکمی

 در سیالات، از رابطه زیر به دست می آید:

 

که Kaکشسانی حجمی بی درو و ρ چگالی سیال
است.سرعت امواج تراکمی در

 

دراین رابطه، E مدول کشسانی وn
نسبت پواسن است. سرعت امواج طولی است و با رابطه زیر بیان می شود:

 

که G ضریب سخت پایی
ماده می باشد. سرعت امواج ریلی (Vr) در جامدات حدود 90% سرعت برشی آنهاست، این نسبت به وسیله رابطه
زیر

پاورقی

 

مشخص می شود:

 

جدول ص 91

**********

 

4-5: طول موج ها

طول موج g
به وسیله رابطه V=gf به سرعت
وبسامد(f)
بستگی پیدا می کند. جدول 2-5 طول موج صوتی تراکمی را برای مواد مختلف ودر بسامد
های متفاوت نقل کرده است.بازتاب امواج صوتی، مانند دیگر امواج، به وسیله اجسام
هنگامی قابل ملاحظه خواهد بود که ابعادشان از طول موج پرتو ها بزرگتر (یا مساوی
آنها) باشد. به  طوری که در جدول 2-5 دیده
می شود، امواج فراصوتی با بسامد 10 میلیون هرتز عیوب قطعات فولادی را که اندازه
آنها بزرگتر از 58/0 میلیمتر است نشان می دهد؛ در حالی که با بسامد 25/1 میلیون
هرتز فقط عیوب بزرگتر از 65/4 میلیمتر همین قطعات را می توان آشکار سازی کرد.

 

جدول ص 92

*********

5-5:تولید امواج
فراصوتی

برخی از مواد بلوری
دارای خاصیت پیزوالکتریک بوده وهنگامی که ولتاژی به سطوح آنها اعمال شود تغییر بعد
می دهند؛ به عکس کرنش دراین گونه بلورها میدانی الکتریکی در آنها ایجاد می کند که
اندازه آن متناسب با مقدار تغییر بعد می باشد. مواد پیزوالکتریک مبنای کار مبدل های
الکترومکانیکی به حساب می آیند. کوارتز طبیعی اولین ماده ماده پیزوالکتریکی بود که
در این ارتباط به کار گرفته شد. این ماده هنوز هم تا حدودی مورد استفاده قرار می
گیرد ولی دیگر مواد مانند تیتانات باریم، متانایوبات سرب وزیرکنات سرب در مقیاسی
بسیار وسیع تر به کار برده می شوند.

هنگامی که یک ولتاژ
متناوب درامتداد ضخامت یک دیسک پیزوالکتریک اعمال شود، درآن ایجاد انبساط و انقباض
کرده واز این طریق در محیط اطراف دیسک امواج تراکمی عمود بر آن ایجاد خواهد شد.
اگر از کوارتز استفاده شود دیسک در امتداد معینی از یک بلور طبیعی بریده می شود.
دیسک های مبدل ساخته شده از مواد سرامیکی همچون تیتانات باریم، از تعداد زیادی
بلور کوچک که به هم ذوب جوش شده اند تشکیل می شود. بلورها به طور دائمی قطبی شده
وتنها در یک صفحه نوسان می کنند.

بهترین شرایط ایجاد
موج هنگامی حاصل می شود که بلور مبدل انرژی در بسامد طبیعی خود نوسان کند، این
موقعیت با توجه به ابعاد وثابت های کشسانی ماده مورد استفاده به دست می آید. از
این رو است که بلور با بسامد 10 میلیون هرتز نازک تر از بلور 5 میلیون هرتزی خواهد
بود. مبدلی که برای ایجاد امواج فراصوتی به کار می رود، قادر به آشکار سازی آنها
نیز میباشد، یک موج فراصوتی که به یک اندازه گیری تولید می نماید. در برخی از
تکنیکهای بازرسی فراصوتی، از دو مبدل که یکی از آنها نقش فرستنده ودیگری نقش
گیرنده را دارد استفاده می شود ولی در بسیاری از موارد از یک تبدیل کننده، برای هر
دو منظور بالا، استفاده می گردد. امواج فراصوتی به صورت پالس های پی در پی کوتاه
مدت منتقل می شود ودر فاصله بین پالس ها، بلور می تواند سیگنال های بازتابی را
دریافت کرده وآشکار سازد.

6-5:ویژگیهای پرتوهای
فراصوتی

امواج فراصوتی ایجاد
شده به وسیله یک بلور قرصی (دیسکی)، در آغاز به صورت پرتوهای موازی با هم منتشر
شده ولی بعداً حالت و اگرایی پیدا می کنند، زاویه واگرایی پرتوها (a) طبق رابطه زیر
به طول موج( بسامد) و ابعاد قرص مرتبط می باشد:

 

 

پاورقی

 

به عنوان مثال، زاویه
واگرایی در آلومینیوم برای پرتوی با بسامد 5 میلیون هرتز که با بلور به قطر 20
میلیمتر تولید شده 5/8 درجه می باشد، اگر بلوری از همین ماده که قطر آن 15 میلیمتر
است با بسامد 15 میلیون هرتز به نوسان در آید، زاویه پخش به 5/5 درجه کاهش خواهد
یافت. در صورتیکه بسامد موج فراصوتی به اندازه ای کاهش یابد که طول موج به ابعاد
قرص بلوری نزدیک شود، امواج در تمام جهات تولید شده وانتشار پرتوها در یک سو اتفاق
نخواهد افتاد. یک پرتو فراصوتی را می توان به سه منطقه تقسیم نمود که عبارتند از
منطقه مرده، منطقه نزدیک ومنطقه دور.

منطقه مرده- عمقی از
نمونه است که عیوب آن قابل آشکار سازی نمی باشد. برای ایجاد یک پالس فراصوتی کوتاه
دوره، بلور به مدت بسیار کوتاهی به وسیله ولتار الکتریکی تحریک می شود؛ هر چند که
میرایی در بلور بسیار سریع است، ولی از نوسان ایستادن آن از پس از قطع ولتاژ تحریک
کننده انجام نشده بلکه برای مدتی کوتاه ادامه می یابد. آشکار سازی عیوب در خلال
این زمان طنین امکان پذیر نمی باشد اگر بلور بر روی قطعه ای پرسپکس به ابعاد مناسب
نصب شود، منطقه مرده را می توان به طورکامل در درون کاوه محدود کرد، در عین حال
سیگنال های حاصل از عیوب نزدیک ممکن است دراین حالت هم در پژواک سطح جدایی جسم
وکاوه گم (محو) شوند.

منطقه نزدیک- در
منطقه نزدیک، پرتوها به طور موازی منتشر می شوند. طول این منطقه(L) از رابطه
تقریبی زیر به دست می آید:

 

که d قطر بلور می
باشد. حساسیت آشکار سازی در تمام طول منطقه نزدیک ثابت بوده و هر چه به انتهای آن
( منطقه دور) نزدیک شویم حساسیت افزایش خواهد یافت.

پاورقی

 

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

تأثیر قطر کاوه
وبسامد موج

اگر قطر بلور، با
ثابت ماندن بسامد تحریک کننده، کاهش یابد زاویه واگرایی پرتوها افزایش یافته، طول
منطقه نزدیک و شدت پرتوهای تولید شده نیزکاهش خواهد یافت. ازدیاد بسامد موج، منطقه
نزدیک را گسترش داده ودامنه واگرایی زا نیز کوچک خواهد کرد. به علاوه قابلیت تفکیک
عیوب نیز بیشتر شده ولی قدرت نفوذ پرتوها کم خواهد شد.

7-5:  امواج صوتی در فصل مشترک دو محیط

 بازتاب وعبور

انتشار موج در سطح
جدایی بین دومحیط که خواص کشسانی آنها متفاوت است با محدودیتهایی مواجه می باشد و
هرگاه پرتوهای طولی تراکمی به مرزبین دو محیط برسند، بخشی از آنها منعکس شده و
بخشی دیگر از سطح جدایی گذشته و عمود صورت می گیرد، مولفه عبوری موج از نوع تراکمی
خواهد بود.

 

بازتاب صورت در مرز
مشترک هوا و فلزات برای بسامدهای متداول در بازرسی های فراصوتی عملاً صد درصد می
باشد، و ازاین رو است که صوت نمی تواند به سادگی در امتداد لایه های هوای بین مبدل
و نمونه ها به فلزات واردشود. هنگامی که یک سیال مثل روغن یا آب به عنوان عامل
واسطه بین بلور مبدل وفلزقرار گیرد، ضریب بازتاب صوت کاهش یافته.

پاورقی

 

اگر ضخامت ماده واسط بین مبدل وفلز نسبت به طول موج صوت
بسیار کوچک باشد، بازدهی عبور در حد قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. به عنوان
مثال می توان یاد آور شد که ضریب ورود صوت به فولاد، در حالی که پوشش بلور کاوه
پرسپکس بوده و ضخامت لایه واسط کوچک باشد می تواند به مقدار نظری آن ( 13درصد)
نزدیک گردد. هر چند ضریب عبور برحسب ضخامت لایه واسط تغییر می کند، ولی به جز در
حالتی که فشار ثابتی بین مبدل انرژی و سطح فلز برقرار باشد شدت پرتو فراصوتی منتقل
شده به فلز ممکن است دارای نوسانات چشمگیری باشد.

بازتاب وانکسار

هنگامی که زاویه تابش پرتو صوتی به سطح جدایی دومحیط بیشتر
از صفر درجه باشد، بخشی از آن که وارد محیط دوم می شود تغییر امتداد داده وشکسته
خواهد شد. البته ممکن  است پرتو عبوری دردو
امتداد متفاوت منتشر شده ویکی از مولفه های آن موج برشی ودیگری از نوع تراکمی
باشد.

پرتو فراصوتی منتشر شده دردرون یک فلز پس از برخورد به سطح
مقابل (زیری) آن، یعنی فصل مشترک فلزو هوا، کاملاً منعکس خواهد شد. این پرتوها
همچنین به وسیله سطوح درونی ماده از قبیل ترکها، تورقها، تخلخل وناخالصیهای غیر
فلزی بطور کامل یا نسبی منعکس می گردند، مشروط براینکه اندازه عیب از طول موج
کوچکتر نباشد. از اینجا می توان نتیجه گیری کرد که اگر بسامد تابش فراصوتی افزایش
یابد، حساسیت وقدرت تفکیک عیوب نیز بیشتر خواهد شد.

بازرسی برخی از مواد فلزی تنها در صورتی موفقیت آمیز خواهد
بودکه از پرتوهای صوتی با بسامد نسبتاً پایین استفاده شود، زیرا بهره گیری از
بسامد های بالا می تواند باعث ایجاد بازتاب در سطوح عناصر تشکیل دهنده ماده شده
وعلائم مربوط به عیوب آنرا بپوشاند. این مشکل در بازرسی قطعات چدن خاکستری که دانه
های کروی گرافیت ممکن است ابعاد تا چند میلیمتر داشته باشند به چشم می خورد.

8-5: میراشدن صوت

موج صوتی در حال انتشار دریک ماده دراثر پراکندگی در سطوح
مشترک میکروسکوپی وهمچنین تأثیرات اصطکاک درونی ماده، انرژی خود را به طور پیوسته
از دست می دهد؛ مرزدانه ها، فازهای ثانوی وناخالصیهای غیر فلزی عوامل تشکیل دهنده
سطوح میکروسکوپی در فلزات و آلیاژها به شمار می روند. کاهش انرژی دراثر عبور موج
از محیط، به میرایی مرسوم بوده ودر تمام مسیر حرکت پرتوهای صوتی اتفاق می افتد.
کاهش های مربوط به میرایی، به همراه واگرایی پرتوها عوامل اصلی محدود کننده عمق
نفوذ امواج صوتی در بازرسی های قطعات به شمار می روند.

درجه میرایی صوت با زیاد شدن بسامد افزایش می یابد. در حالی
که جذب انرژی به خاطر اصطکاک درونی متناسب با توان دوم بسامد افزوده می گردد،
اتلاف انرژی مربوط به پراکندگی در سطوح جدایی میکروسکوپی با توانهای بالاتر بسامد
موج تناسب دارد. اتلاف انرژی در هر متر فاصله عبارت خواهد بود از k1f2+k1fx که f
بسامد ،k2,k1 ضرایب ثابت و x بزرگتر از 2 می باشد.

با توجه به اماکان وجود سطوح میکروسکوپی بسیار متنوع در
فلزات وآلیاژها،تعیین دقیق اتلاف انرژی مربوط به پراکندگی امکان پذیر نمی باشد.
بسامد بازرسی برخی مواد و قطعات معمولاً انتخابی بهینه بوده ودر برخی اوقات قدرت
تفکیک در قبال کاهش میرایی ودستیابی به عمق نفوذ مورد نظر ، قربانی می شود.

بازرسی بسیاری از قطعات فلزی در محدوده بسامد 10 تا 20
میلیون هرتز وبدون مواجه شدن با کاهش جدی دامه پرتوها نیز امکان پذیر است.البته
محدوده بهینه بسامد قابل استفاده در بازرسی مواد و قطعات پلیمری، به خاطر بیشتر
بودن آثار میرایی در آنها، بین 2 تا 5 میلیون هرتز می باشد.

پاورقی

 

10-5: ساختمان کاوه

جملگی کاوه های فرستنده مورد استفاده در بازرسی فراصوتی
مشتمل بر بلوری می باشند که به طور مستقیم ویا از طریق یک پوشش محافظ، با ماده
مورد آزمایش در تماس قرار می گیرد. مواد مختلفی به عنوان بلورهای مبدل مورد
استفاده قرار می گیرند که عبارتند از کوارتز طبیعی، تیتانات باریم، نایوبات سرب
وسولفات لیتیم. یک ولتاژ پله ای کوتاه مدت به بلور اعمال شده وآنرا در بسامد طبیعی
اش به ارتعاش در می آورد. پس از حذف این ولتاژ لازم است نوسان بلور هر چه زودتر
میرا شود، اینکار به کمک یک ماده میرا کننده تسریع می شود. کاوه ها ممکن است قائم
ویا زاویه دار باشند.

کاوه های قائم

یک کاوه عمودی به نحوی طراحی می شود که بتواند موج تراکمی
را در امتداد عمود بر سطح ماده در درون آن منتشر نماید. در برخی موارد سطح بلور
بدون مورد آزمایش در تماس قرار می گیرد، همچنین بلور کاوه می تواند با حفاظی از یک
لایه فلزی، سرامیکی یا پرسپکس پوشیده شود. در حالیکه از پرسپکس استفاده شود، می
توان آنرا به نحوی شکل داد که ورود عمودی موج به درون قطعه، در

پاورقی

 

سطوح منحنی (ناصاف) نیز امکان پذیر باشد.شکل 4-5 الف انواع
کاوه های قائم را نشان می دهد.

شکل ص 104

 

شکل 4-5 ساختمان کاوه الف- کاوه های عمودی 1) کاوه بدون
پوشش 2) کاوه با پوشش 3) کاوه برای سطوح منحنی ب- کاوه های زاویه دار 1) با جذب
کننده موج 2) شکل داده شده برای استهلاک موج بازتابی

 

کاوه های زاویه دار

کاوه های اریب برای انتقال امواج برشی یا سطحی به درون ماده
مورد بازرسی طراحی می شوند. ساختمان کلی این نوع کاوه با کاوه عمودی یکسان می باشد
و بلور در درون یک قطعه پرسپکس شکل داده شده کار گذاشته شده است. تابش موج به فصل
مشترک پرسپکس وفلز، دارای یک مولفه بازتابی تراکمی می باشد که ممکن است به بلور
فرستنده برگشت کرده وسیگنال های مزاحم ایجاد نماید. برای جلوگیری از این پیش آمد،
دردرون کاوه یک محیط جذب کننده موج-مثلاً لاستیک جا گذاری می شود. بدلیل دیگر
اینست که قطعه پرسپکس به نحوی شکل داده شود که موج بازتابی آنقدر در سطوح داخلی
کاوه منعکس شود تا انرژی آن مستهلک گردد، این عمل با توجه به بالا بودن ضریب جذب
پرسپکس انجام شدنی می باشد. شکل 4-5 ب دونوع کاوه زاویه دار مورد بحث را نشان می
دهد.

 

12-5 تکنیک های بازرسی

مشاهده عیوب درونی قطعات به کمک امواج صوتی با یکی از دو
تکنیک عبوری یا بازتابی انجام می شود، ذیلاً انواع این روشهای بازرسی مورد توجه
قرار می گیرند.

روش بازتابی با کاوه قائم

متداولترین روش بازرسی فراصوتی به شمار می رود. پالس به
صورت کامل یا نسبی به وسیله عیب منعکس شده وبه وسیله کاوه فرستنده که نقش گیرنده
را نیز دارد یافت می شود، فاصله زمانی بین صدورپالس ودریافت بازتاب آن به عنوان
مبنای تعیین فاصله عیب از کاوه( سطح نمونه) مورد استفاده قرار می گیرد. روش مبنای
بازتابی، در مقایسه با روش عبوری، از مزایای به شرح زیر برخوردار می باشد:

الف- قطعه های به اشکال متفاوت را می توان بازرسی کرد.

ب- تنها کافی است به یکی از سطوح قطعه کار دسترسی داشته
باشیم.

پ- یک عامل واسطه مورد نیاز می باشد وبنابراین، خطاهای
اندازه گیری به حداقل کاهش می یابد.

ت- فاصله عیوب از کاوه را می توان اندازه گرفت.

روش عبوری با کاوه قائم

دراین روش کاوه فرستنده موج از طریق یک سیال واسطه با سطح
نمونه در تماس قرا گرفته وکاوه گیرنده بر سطح مقابل جا می گیرد. شکل 7-5 شمای این
تکنیک را نشان میدهد.

شکل ص 108

شکل 7-5 تکنیک عبوری با کاوه

 

اگر قطعه مورد آزمایش از عیب عاری باشد، سیگنال دریافت شده
به وسیله گیرنده از شدت بالایی برخوردار خواهد بود درحالی که عیبی در مسیر بین
فرستنده وگیرنده امواج وجود داشته باشد، به علت بازتاب نسبی موج اولیه توسط عیب
شدت سیگنال عبوری کاهش خواهد یافت. این تکنیک دارای محدودیتها و نقائصی به شرح زیر
است:

الف- نمونه آزمایشی باید دارای سطوح وموازی بوده و دسترسی
به هردو سطح آن باید امکان پذیر باشد.

ب- دوکاوه موردنیاز بوده و لذا امکان عدم اتصال مناسب با
ماده رابط دو برابر می گردد.

پ- باید دقت شود که دو کاوه کاملاً در مقابل هم قرار گیرند.

ت- هیچ اطلاعی در مورد موقعیت (عمق) عیب حاصل نمی شود.

روش عبوری با کاوه زاویه دار

 

در برخی از مواقع استفاده از کاوه قائم امکان پذیر نبوده
وتنها راه آشکار سازی عیوب، به کارگیری کاوه های زاویه دار می باشد. مثال مناسب
قابل ذکر برای کاربرد کاوه زاویه دار، بازرسی مقاطع جوش لب به لب ورقهای هم امتداد
است.

هر گونه نقصی که در منطقه جوشکاری شده وجود داشته باشد شدت
سیگنال دریافت شده را کاهش می دهد. طول AB به فاصله پرش موسوم بوده وبرای جاروب شدن (رویش) کامل مقطع جوش،
باید کاوه ا در سطح ورق مورد بازرسی استفاده شود. در عمل دو کاوه مورد استفاده بر یک
نگهدارنده نصب شده وبنابراین فاصله آنها از یکدیگر همیشه ثابت می باشد.

شکل ص 110

 

شکل 8-5 روش عبوری با کاوه زاویه دار الف- نمایش موقعیت
کاوه ها وفاصله پرش، ب- روش جاروب کردن برای بازرسی کامل جوش لب به لب

 

 

روش بازتابی با کاوه زاویه دار

عیوب را می توان با استفاده از یک کاوه وبه روش بازتابی
مطابق شکل 9-5 مشخص نمود. هنگامی که از یک کاوه زاویه دار استفاده می شود، باید
آشکار ساز ابتدا با استفاده از یک قطعه مرجع مدرج گردد. طرح وروش بکارگیری قطعات
مرجع، در بخش های بعدی مورد توجه قرار خواهد گرفت.

شکل ص 110

شکل 9-5 تکنیک بازتابی با کاوه زاویه دار.

 

 

بازرسی با کاوه موج سطحی

امواج ریلی (سطحی) را می توان برای ترک یابی در سطح قطعات
مورد استفاده قرار داد.(شکل 10-5) وجود نقص سطحی باعث بازتاب موج شده و پالس
بازتابی ایجاد خواهد کرد. امواج ریلی مرز قطعه با محیط اطراف ( لایه های سطحی) را
طی کرده و ازاین روبرای  بازرسی قطعات
زاویه دار، مانند پره های توربین، مناسب می باشد.

شکل 10-5 آشکار سازی ترک با کاوه موج سطحی

 

13-5: تعیین نوع عیوب

با روش فراصوتی نه تنها موقعیت دقیق عیوب درونی قطعات بلکه،
در بسیاری از موارد، نوع این عیوب را نیز 
می توان مشخص نمود.

الف- عیوب عمود برامتداد انتشار صوت

هنگامی که قطعه مورد آزمایش سالم باشد، ارتفاع ( شدت)
سینگنال دریافت شده بازتابی از سطح تحتانی قطعه زیاد خواهد بود. وجود یک نقص کوچک
باید با ایجاد یک موج بازتابی کوچک همراه بوده ولذا، شدت موج برگشتی از سطح مقابل
کاوه را تقلیل دهد. اگراندازه نقص بزرگتر از قطر کاوه باشد، علامت بازتاب مربوط به
آن نیز مرتفع بوده وممکن است بازتاب مربوط به سطح زیرین قطعه را محو نماید.

این مسأله به عمق نقص، در مقایسه با پراکندگی پرتوها در
منطقه دور، بستگی دارد. شکل 11-5 تأثیر ابعاد عیب بر تصویر اسیلوسکپی حاصل از
بازرسی را نشان می دهد.

 

شکل 11-5: تأثیر اندازه عیب بر نمایش پالس ها بر صفحه
اسلکوسکوپ. الف- قطعه بدون نقص. ب- شدت موج بازتابی از نقص کوچک و بازتاب کف نمونه
شدید است.

           
بازتاب از نقص شدید ولی از کف نمونه ضعیف می باشد.

 

 

ب‌-           
عیوب غیر افقی

مناطق داری تخلخل
میکروسکوپی باعث پراکندگی پرتو ها شده وهمراه با حذف قله بازتابی سطح تحتانی
نمونه، زمینه ای از سیگنال های ضعیف چمن مانند را در تصویر روی صفحه اسیلوسکوپ
ایجاد خواهند کرد( شکل 12-5 الف). ناخالصیهای غیر فلزی بزرگ وحفره های کروی وبیضوی
دارای قله بازتابی کوچک بوده ودر همین حال بازتاب حاصل از سطح تحتانی قطعه نیز
کوچک خواهد بود ( شکل 12-5 ب). خطی بودن تصویر وعدم وجود بازتاب های برگشتی نیز می
تواند دال بر وجود عیوب مسطح غیر عمود بر پرتوهای صوتی باشد (شکل 12-5 پ).

 

 

شکل12-5: الف- تخلخل
میکروسکوپی. ب- نقص بیضوی- پ- نقص زاویه دار

پ- تورق در صفحات
ضخیم

در این روش بازرسی
تمام سطح نمونه جاروب (روبیده) می شود. وجود تورق در صفحه به صورت پالسهای انعکاسی
نزدیک بهم وهمراه با کاهش سریع شدت آنها، بر صفحه اسیلوسکپ ظاهر خواهد شد. یک و یا
هر دوی این ویژگیهای تصویری دال بر وجود تورق در صفحه مورد آزمایش خواهد بود.

 

شکل 13-5 روش جاروب
کردن یک سطح بزرگ.

 

شکل 14-5 علامت های
وجود تورق در صفحات ضخیم.الف- صفحه سالم ب- صفحه دارای عیوب تورقی

 

ت- تورق در صفحات
نازک

یک صفحه نازک را می
توان ورقی در نظر گرفت که ضخامتش از طول منطقه مرده کاوه کمتر می باشد. ورق سالم
سری منظمی از بازتاب ها را که دامنه آنها صورت نمایی کاهش می یابد نشان خواهد داد،
در حالی که در مناطق داری ورق فاصله بین قله های بازتاب موج کوتاهتر و آهنگ کاهش
شدت آنها نیز بسیار تندتر می باشد.

طرح علامتها، بر صفحه
اسیلوسکپ، ممکن است ازیکنواخت تا منظم تغییر نماید. همین تغییر طرح است که، در
بسیاری از موارد، بهترین نشانه وجود تورق در صفحات نازک به حساب می آید.

 

شکل 15-5: نشانه های
تورق در صفحه نازک. الف- صفحه سالم ب- صفحه متورق

 

ث-عیوب جوشکاری

بازرسی فراصوتی با
استفاده از کاوه های زاویه دار انعکاسی و عبوری، برای آشکار سازی وتعیین موقعیت
عیوب جوش لب به لب، روشی مناسب و قابل اعتماد به شمار می آید. البته دستیابی به
نوع عیب تا حدی مشکل بوده و به درجه مهارت وتجربه اپراتور بستگی دارد. از این رو
است که اگر پس از بازرسی فراصوتی ابهامی در خصوص کیفیت جوش باقی باشد، بهتر است
منطقه مشکوک را به روش رادیوگرافی نیز بازرسی کنیم.

 

ج- عیوب شعاعی در
لوله های استوانه ای ومحورها

با توجه به اینکه
شعاعی با امتداد پرتوهای صوتی حاصل ازکاوه های قائم موازی می باشند، آشکار سازی
آنها با اینگونه کاوه ها امکان  پذیر نبوده
وباید از کاوه های زاویه دار استفاده شود.

چ: عیوب سطوح اتصال

بازرسی فراصوتی، برای
آزمایش کیفیت اتصال بین سطوح فلزات وهمچنین

پاورقی

 

شکل 16-5: آشکار سازی
عیوب شعاعی. الف-لوله ها ب- محورهای توپر. کاوه قائم در موقعیت A قادر به تشخیص
عیب نمی باشد. درحالیکه کاوه زاویه دار موقعیت B می تواند وجود
آن را مشخص نماید.

 

 

سطح مشترک فلزات
ونافلزات روشی مناسب است. برای بازرسی اتصال فلز به فلز، رویش سطح همیشه باید از
سطح فلز نازکتر انجام گیرد. در صورتی که اتصال کامل باشد پرتوهای فراصوتی از فلز
اولی به دومی وارد شده وبازتاب ناچیز خواهد بود، ولی در حالت عکس، بازتاب در فصل
مشترک دو محیط قابل ملاحظه بوده صفحه اسیلوسکوپ از یکسری قله های بازتابی پوشیده
خواهد شد.

برای تشخیص سنجش
کیفیت اتصال بین فلزات ونافلزات نیز باید کاوه جاروب کننده همیشه بر سطح فلز قرار
گیرد. استهلاک امواج فراصوتی در نافلزات بیشتر بوده وجذب انرژی سیگنال در اثر
بازتابهای متوالی از سطح اتصال سالم دومحیط قابل ملاحظه خواهد بود. اگر سطح تماس
اتصال از کیفیت ارتفاع قله های بازتابی متوالی نیز کمتر خواهد بود.

 

شکل 17-5: الف- تکنیک
بازرسی اتصال فلز به فلز ب- نمایش اسیلوسکپی مقاطع اتصال

 

شکل 18-5: نمایش
اسیلوسکپی اتصال فلز به نا فلز الف- اتصال کامل ومیرابی سریع امواج بازتابی در
نتیجه جذب چشمگیر انرژی در سطح اتصال. ب- اتصال ناقص،بازتاب قوی موج در سطح تماس
فلز ونافلز ومیرایی ناچیز انرژی موج.

 

15-5:حساسیت ومدرج
کردن

حساسیت آزمون فراصوتی
بستگی به بسامد امواج داشته، ولی تنظیم کنترل های اسیلوسکپ نیز برآن تأثیر خواهد
گذاشت. اگرحساسیت بسیار بالا باشد مشخصه های طبیعی ماده همچون بزرگی دانه های
قطعات ریختگی، باعث ایجاد بازتاب هایی خواهد شد که ممکن است وجود عیوب را لاپوشانی
کنند. از این رو است که بسامد مورد استفاده باید با دقت انتخاب گردد، بسامد های
بالا برای بازرسی مواد کار شده ریزدانه مناسب می باشد. وجود عیب در قطعه، در
بسیاری از موارد دال بر غیر قابل استفاده بودن آن نیست ومی توان عیوب را تا زمانی
که اندازه ( ابعاد) آنها از حد مجاز تجاوز نکند است، این بدان معنی است که قطعه
دارای یک نقص کوچک، مثلاً ترک، را می توان مورد استفاده  قرار داده و با انجام آزمایشات نوبه ای در حین
کار، مثلا ترک، را می توان مورد استفاده قرار داده وبا انجام آزمایشات نوبه ای د
رحین کار، رشد اندازه ترک را تعقیب نموده ودر هنگام تجاوز اندازه آن را مقدار مجاز
قطعه را کنار گذاشت. برای تعیین  دقیق
ابعاد عیوب، لازم است اسیلوسکپ تنظیم و مدرج شود، این عمل با استفاده از نمونه های
دارای عیوب مصنوعی به اندازه های معین انجام می گیرد.

16-5: استانداردهای
مرجع

عوامل متعددی بر
انتشار امواج فراصوتی در خلال بازرسی قطعه تأثیر می گذراند، از این رواست که تعیین
کمی اندازه، شکل و امتداد عیوب معمولاً مشکل می باشد. کاوه های آزمون و تجهیزات
فراصوتی را می توان با بهره گیری از قطعات مرجع و استانداردهای مناسب مدرج نمود،
این کار برآورد و ثبت داده های کمی مربوط به عیوب را ممکن خواهد ساخت.

هنگام انتخاب قطعات
مرجع استاندارد، عوامل ومتغیرهای چندی باید مورد توجه قرار  گیرند. این عوامل عبارتند از طبیعت ماده تشکیل
دهنده قطعه مورد آزمایش وتأثیر عملیات مکانیکی وحرارتی بر ویژگیهای صوتی ماده، شکل
قطعه، ( وبنابراین امتداد پرتوهای صوتی درآن)، عمق و تغییرات دامنه پرتوها وماهیت
عیوب موجود در قطعه.معمولا سه نوع قطعه مرجع استاندارد برای مندرج کردن ( تنظیم)
تجیهزات بازرسی مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از قطعات فاصله- دامنه،
مساحت- دامنه وقطعات توصیه شده از طرف انستیتوی بین المللی جوشکاری.

پاورقی

 

قطعات استاندارد
ضخامت سنج

 تجهیزات آزمون فراصوتی را می توان با به کار
گیری گوه های پله ای یا قطعات مدرج کننده باریک شونده برای اندازه گیری ضخامت نیز
مدرج نمود. قطعات استاندارد از این نوع در حالت ایده آل ، باید از ماده مشابه قطعه
مورد بازرسی ساخته شده وضخامت مقاطع مختلف آنها با سنجه های مکانیکی دقیق اندازه
گیری وبر روی آنها ثبت گردد. شق دیگر، استفاده از میله های فولاد کربن دار
نرمالیزه برای ساخت قطعات مرجع تجارتی از این نوع است. البته برای اندازه گیری
دقیق ضخامت نمونه ها لازم است تفاوت ویژگیهای صوتی بین ماده (قطعه) مورد بازرسی
وفولادی که قطعه استاندارد از آن ساخته شده مشخص گردد.

17-5: وضعیت سطح قطعه

در حالت ایده آل باید
سطح قطعه، برای دستیابی به نتایج قابل قبول، در بازرسی های فراصوتی حتی الامکان صاف
وتمیز باشد. سطوح ناصاف قطعات ریختگی و آهنگری ممکن است دراندازه گیری اشکال ایجاد
کنند ولی استفاده از روغنهای سفت ( به عنوان ماده واسط) وهمچنین به کارگیری روش
بازرسی غوطه وری در آب تا حدی مشکلات مرتبط با انصافی سطح را برطرف می سازد. زنگ،
پوسته های اکسیدی و رنگهای ورآمده باید حتما پیش از بازرسی سطح پاک شوند.

پاورقی

 

در صورتی که آزمایش
قطعات داری سطوح خم دار مورد نظر باشد، ساخت کاوه های ویژه، که بلور مبدل انرژی در
قطعه پرسپکس شکل داده شده قابل انطباق با سطح منحنی جاسازی شده ، ممکن است ضرورت
پیدا کند.

18-5: برخی از
کاربردهای آزمون فراصوتی

روشهای بازرسی
فراصوتی برای آشکار سازی وتعیین نوع و همچنین اندازه بسیاری از عیوب سطحی و زیر
سطحی مواد فلزی بسیار مناسب می باشند ودسترسی به تنها یکی از سطوح قطعه، برای
بازرسی بازتابی کافی خواهد بود. امروزه سیستمهای اتوماتیکی وجود دارد که برای
بازرسی جریان عادی فرآورده های تولیدی در مراحل میانی و پایانی ساخت بسیار مناسب
می باشند؛ و با استفاده از کاوه های دستی بازرسی بسیار از قطعات منجمله بازرسی
«درجا» قابل انجام می باشد. قابلیت اخیر روش فراصوتی را، به ویژه برای آزمون
هواپیما و وسایل نقلیه ریلی  وجاده ای به
منظور جستجوی ترکهای اولیه ناشی از خستگی، از جاذبه چشمگیری برخوردار ساخته است.
در خصوص بازرسی هواپیماها، برای هر کاربرد معین روشهای آزمون ویژه ای ابداع شده
ودستیابی به نتایج قابل اعتماد مستلزم رعایت مراحل ودستورالعمل هایی است که در
دفترچه های راهنما مربوط به هر مورد ارائه می شود. در بسیاری از موارد برای یک
بازرسی مشخص از کاوه ای که برای همان منظور طراحی شده استفاده می گردد.

تجهیزات امروزی
بازرسی فراصوتی کم حجم وسبک بوده و انرژی آنها از شبکه برق شهر ویا از باطری های
خود سیستم تأمین می گردد. یک دستگاه نمونه ابعادی در حدود میلیمتر 100× میلیمتر
250×میلیمتر 300 داشته ووزن آن کمتر از 5 کیلوگرم است. این مجموعه بسادگی قابل حمل
بوده، قیمت آن نسبتاً کم و قابلیت انطباق( چند کارگی) آن بسیار بالا می باشد. از
همین رو آزمون فراصوتی برای آنها که با جنبه های گوناگون کنترل و تضمین کیفیت
سروکار دارند ابزاری بسیار ضروری به حساب می آید.

 

پاورقی

 

 

 

 

 

 

فصل ششم

پرتوهیا
الکترومغناطیس با طول موجهای بسیار کوتاه، یعنی پرتوهای X و g
بدورن محیطهای مادی جامد نفوذ کرده ولی تا حدی بوسیله آنها جذب می شوند. میزان جذب
به چگالی وضخامت ماده ای که موج از آن می گذرد و همچنین ویژگیهای خود پرتو
الکتورمغناطیس بستگی دارد. تشعشعی را که از ماده عبور می کند می توان روی فیلم ویا
کاغذ حساس آشکار سازی وثبت نموده، بر روی یک صفحه دارای خاصیت فلورسانس ویا کمک
تجهیزات الکترونیکی مشاهده نمود.

به بیان دقیق،
رادیوگرافی به فرآیندی اطلاق می شود که در آن تصویر بر روی یک فیلم ایجاد شود.
هنگامی که تصویری دائمی بر روی یک کاغذ حساس به تابش ثبت گردد، فرآیند به
رادیوگرافی کاغذی موسوم می باشد. سیستمی که در آن تصویری نامریی بر یک صفحه باردار
الکترو استاتیکی ایجاد شده واز این تصویر برای ایجاد تصویر دائمی برروی کاغذ
استفاده می شود، به رادیوگرافی خشک شهرت داشته و فرآیندی که بر یک صفحه دارای
خاصیت فلورسانس تصویر گذرا تشکیل می دهد، فلورسکپی نامیده می شود. بالاخره هنگامی
که شدت تشعشعی که از ماده گذشته

پاورقی

 

به وسیله تجهیزات
الکترونیکی نمایان ومشاهده گردد، با فرآیند پرتوسنجی سرو کار خواهیم داشت.

به جای پرتوهای X وg
می توان از پرتوهای نوترون استفاده نمود، این روش به رادیوگرافی نوترونی موسوم
است. هنگامی که یک فیلم رادیوگرافی تابش دیده ظاهر می شود با تصویری روبرو خواهیم
بود که کدورت از فیلم که تابش بیشتری آن متناسب با تشعشع دریافت شده به وسیله آنها
بوده ومناطقی از فیلم که تابش بیشتری دریافت کرده اند سیاه تر خواهند بود.

ضخامت آن می باشد.
همچنین وجود پاره ای ازعیوب از  قبیل تخلخل
وحفره نیز بر میزان جذب تأثیر می گذارد. بنابراین، آزمون رادیوگرافی را می توان
برای بازرسی وآشکار سازی برخی از عیوب مواد وقطعات مورد استفاده قرار داد.در بکار
بردن سیستم رادیوگرافی ودیگر فرآیندهای مشابه یابد نهایت دقت اعمال شود، زیرا
پرتوگیری بیش از حد مجاز می تواند نسوج بدن را معیوب نماید.

 

2-6: ویژگیهایی از
قطعات وسازه ها را که منشأ تغییر کافی ضخامت یا چگالی باشند، می توان به کمک
رادیوگرافی آشکار سازی وتعیین نمود. هرچه این تغییرات بیشتر باشد آشکار سازی آنها
ساده تر خواهد بود، تخلخل ودیگر حفره ها وهمچنین ناخالصیها- به شرط آنکه چگالیشان
متفاوت با ماده اصلی باشد- از جمله اصلی ترین عیوب قابل تشخیص با رادیوگرافی به
شمار می روند. عموماً بهترین نتایج بازرسی هنگامی حاصل خواهد شد که ضخامت عیب
موجود در قطعه، در امتداد پرتوها، قابل ملاحظه باشد. عیوب مسطح از قبیل ترکها، به
سادگی قابل تشخیص نبوده وامکان آشکار سازی آنها بستگی به امتدادشان نسبت به امتداد
تابش پرتوها خواهد داشت. هر چند که حساسیت قابل حصول در رادیوگرافی به عوامل
گوناگونی بستگی پیدا می کند؛ ولی در حالت کلی اگر ویژگی مورد نظر تفاوت میزان

پاورقی

 

 

جذب 2 درصد یا بیشتر،
نسبت به محیط مجاور، را به همراه داشته باشد قابل تشخیص خواهد بود.

رادیوگرافی و بازرسی
فراصوتی روشهایی هستند که معمولاً برای آشکار سازی موفقیت آمیز عیوب درونی و
کاملاً زیر سطحی مورد استفاده قرار می گیرند. البته باید توجه داشت که کاربرد آنها
به همین مورد محدود نمی گردد. این دو روش را می توان مکمل همدیگر دانست، زیرا در
حالیکه رادیوگرافی برای عیوب غیر مسطح موثر تر می باشد، روش فراصوتی نقایص مسطح را
راحت تر تشخیص می دهد.

تکنیکهای رادیوگرافی
غالبا برای آزمایش جوش وقطعات ریختگی مورد استفاده قرارمی گیرد ودر بسیاری از
موارد، از جمله مقاطع جوش وریختگی های ضخیم سیستم های فشار بالا (مخازن تحت فشار)،
بازرسی را با رادیو گرافی توصیه می شود. همچنین می توان وضعیت استقرار و جا گذاری
صحیح قطعات مونتاژ شده سازه ها را به کمک رادیو گرافی مشخص نمود. یکی از کاربردهای
بسیار مناسب و به جای این روش، بازرسی مجموعه های الکتریکی و الکترونیکی برای پیدا
کردن ترک، سیمهای پاره شده، قطعات اشتباه جاگذاری شده یا گم شده و اتصالات لحیم
نشده است. ارتفاع مایعات در سیستم های آب بندی شده حاوی مایع را نیز می توان با
روش رادیوگرافی تعیین نمود.

هر چند روش
رادیوگرافی را می توان برای بازرسی اغلب مواد جامد بکار برد، ولی آزمایش مواد کم
چگالی ویا بسیار چگالی می تواند با مشکلاتی همراه باشد. مواد غیر فلزی وهمچنین
فلزات آهنی و غیر آهنی، در محدوده وسیعی از ضخامت، را می توان با این تکنیک بازرسی
کرد. حساسیت روشهای رادیوگرافی به پارامترهای چندی از جمله نوع وشکل قطعه و نوع
عیوب آن بستگی دارد. این عوامل در بخش های زیرین مورد توجه قرار خواهد گرفت.

3-6: برخی از محدودیت
های رادیوگرافی

هر چند بازرسی غیر
مخرب به روش رادیوگرافی تکنیکی بسیار مفید برای آزمون موادبه حساب می آید، ولی
دارای محدودیتها ومعایبی نیز است. هزینه های مرتبط با رادیوگرافی در مقایسه با
دیگر روشهای غیر مخرب بالا می باشد؛ میزان سرمایه گذاری ثابت برای خرید تجهیزات
اشعه X  زیاد بوده وبعلاوه، فضای مایل ملاحظه ای برای
آزمایشگاه که تاریکخانه نیز بخشی از آنست مورد نیاز است. هزینه سرمایه گذاری برای
منابع اشعه X
قابل جابجایی که برای بازرسی های « درجا» مورد استفاده قرار می گیرند بسیار کمتر؛
ولی به تاریکخانه و فضای تفسیر فیلم نیاز خواهد بود.

هزینه های عملیاتی
رادیوگرافی نیز بالا می باشد، زمان سوار کردن وتنظیم دستگاهها معمولاً طولانی بوده
و ممکن است بیش از نصف کل زمان بازرسی را در برگیرد. رادیوگرافی پای کار قطعات و
سازه ها ممکن است فرآیندی طولانی باشد، زیرا تجهیزات قابل جابجایی با اشعه X دارای پرتوهای
کم انرژی بوده و چشمه های قابل جابه جایی اشعه g نیز، به همین ترتیب، شدت نسبتاً کمی دارند زیرا منابع پر انرژی
احتیاج به حفاظ های سنگینی داشته وبنابراین عملاً قابل انتقال نخواهند بود.

با توجه به این
عوامل، رادیوگرافی پای کار به ضخامت های تا 75 میلیمتر فولاد یا معادل آن محدود می
گردد؛ دراینحال نیز آزمایش مقاطع ضخیم ممکن است تا چند ساعت طول کشد. دراین گونه موارد
ممکن است پرسنل واحد مورد بازرسی برای مدتی طولانی مجبور به ترک محل گردند، که این
عوامل را نیز باید در زمره معایب این تکنیک بازرسی به حساب آورد.

هزینه های عملیاتی
فلورسکپی اشعه X
درمقایسه با رادیوگرافی، بسیار کمتر می باشد. زمان تنظیم وسوار کردن تجهیزات بسیار
کوتاهتر وزمان تابش دهی نیز معمولاً کوتاه بوده ونیازی به آزمایشگاه ظهورفیلم
نیست.

یکی دیگر از جنبه های
هزینه زای رادیوگرافی لزوم حفاظت پرسنل از اثرات سوء پرتوها می باشد. دراین خصوص
باید تمهیدات ایمنی مورد لزوم به طورکامل برای پرسنل مستقیماً مرتبط با بازرسی و
همچنین آنهایی که در اطراف محل رادیوگرافی کار می کنند مورد توجه قرار گیرد.

جملگی عیوب را نمی
توان به روش رادیوگرافی ردیابی کرد؛ مثلاً ترک ها درحالی قابل تشخیص خواهند بود.
که در امتداد تابش پرتوها قرار گیرند؛ حتی دراین حالت هم ترکهای ریز امکان مخفی شدن
را خواهند داشت. عیوب تورقی فلزات غالباً با رادیوگرافی قابل تشخیص نمی باشند.

4-6: اصول رادیوگرافی

در آزمون رادیوگرافی،
جسم موردآزمایش در مسیر پرتوهای صادره از چشمه اشعه X یا g
قرار گرفته ومحیط ثبت کننده ( معمولاً فیلم) نزدیک به جسم ولی در سمت مقابل چشمه تابش
کننده- آنطور که در شکل 1-6 نشان داده شده – قرار می گیرد.

شکل 1-6: شمای سیستم
بازرسی با استفاده از رادیوگرافی

 

پرتوهای X وg
را نمی توان مانند شعاعهای نوری کانونی کرد واز این رو،در بسیاری از موارد، تابش
های صادر شده از چشمه د رمسیری مخروطی حرکت می کنند. برخی از شعاعهای تابیده شده
به جسم، در آن جذب شده گروهی دیگر پس ازعبور از آن، بر روی فیل تصویری غیر قابل
رویت که احتیاج به ظهور دارد تشکیل خواهند داد. در حالیکه جسم دارای عیبی با ضریب
جذب متفاوت با آن باشد، میزان تشعشع رسیده به فیلم در مسیر عیب با نقاط اطراف آن
که پرتوهای گذشته از مناطق سالم را دریافت کرده اند متفاوت بوده وبنابراین فیلم
ظاهر شده د رمنطقه مربوط به عیب دارای تفاوت رنگ خواهد بود. منطقه مذکور ممکن است
دارای چگالی رنگ کمتر یا بیشتر از محیط مجاور خود( بسته به نوع عیب و قابلیت جذب
نسبی آن) باشد.

فیلم ظاهر شده تصویری
دوبعدی از یک جسم سه بعدی می باشد که ممکن است از نظر اندازه وشکل، در مقایسه با
جسم، دچار اعوجاج شده باشد. موقعیت مکانی عیب درون قطعه را با یک بار رادیوگرافی
نمی توان مشخص کرد، بلکه لازم است جسم از چند زاویه مختلف رادیوگرافی شده وبه این
طریق موقعیت عیب آن در مقایسه با ضخامت قطعه تعیین گردد.

پاورقی

6-6: تولید اشعه X

همان طور که در
پاراگراف قبل یادآور شدیم، اشعه X  از طریق بمباران سطح
فلزات با پرتوهای الکترونی با انرژی زیاد تولید می شود. اجزا اصلی یک لامپ اشعه X عبارتند از
کاتد صادر کننده الکترون و آند که هردوی آنها درون لامپ که از هوا تخلیه شده است
قرار می گیرند. کاتد ازیک رشته حلقوی تنگستن تشکیل شده و یک جریان الکتریکی با
ولتاژ کم که از درون آن می گذرد، باعث گذارش و صدور ترمویونیک الکترون از آن می
گردد. بین کاتد و آند اختلاف پتانسیل الکتریکی زیادی برقرار است که باعث شتاب
گرفتن الکترونها در فاصله بین این دو می شود. اندازه این ولتاژ معمولاً بین 50
کیلو ولت ویک مگا ولت می باشد.

 

شکل 3-6: شمای لامپ
اشعه ایکس.

 

در مجاورت کاتد یک
کلاهک یا سیم پیچ کانونی کننده قرار گرفته و به عنوان یک عدسی الکترومغناطیس،
الکترونهای تابش شده از کاتد را به صورت پرتوی نازک برمرکز آند میتاباند. آند از
تکه کوچکی از ماده مورد نظر ( معمولا تنگستن) که در یک پایه( نگهدارنده) مسی
جاسازی شده تشکیل شده است. تنگستن به این دلیل مورداستفاده قرار می گیرد که قابلیت
آن برای صدور اشعه x  و همچنین نقطعه ذوبش بالا (3380 درجه سانتی
گراد) می باشد و می تواند دمای زیاد حاصل از برخورد الکترونها را تحمل نماید. قطعه
مسی نگهدارنده آند به وسیله آب و یا روغن، که در داخلش جریان دارد، سرد شده و به
این طریق گرمای حاصل از برخورد الکترونها در

پاورقی

اثر رسانایی مس منتقل
شده و از صدمه دیدن آند جلوگیری می شود.

حباب در برگیرنده
کاتد وآند از شیشه، مواد سرامیکی همچون آلومینا، فلزات ویا ترکیبی از مواد ساخته
می شود. اغلب لامپهای اشعه X امروزی سرامیکی، فلزی می باشند، که در هر محدوده ای ازولتاژ از
لامپهای شیشه ای- فلزی کوچکترند.

حباب تخلیه شده از
هوا باید در دماهای بالا از استحکام ساختمانی خوبی برخوردار بوده و بتواند تأثیرات
گرمایی مربوط به تشعشع از سطح آند وهمچنین نیروهای وارد از اتمسفر مجاور را تحمل
نماید. شکل حباب به ولتاژ لامپ وطرح کاتد و آند بستگی داشته ودر هر حال باید در
مقابل آند پنجره ای وجود داشته باشد تا پرتوهای X  از لامپ خارج شوند. این پنجره از یک ماده دارای
عدد اتمی پایین ساخته می شود تا میزان جذب اشعه X درآن به حداقل
برسد. برای این  منظور معمولا ازورقه ای از
فلز برلیم که ضخامتش 3 تا 4 میلیمتر است استفاده می شود. اتصالات الکتریکی کاتد
وآند به دیواره حباب، از نوع ذوب جوش می باشد. لامپ اشعه X به
منظوراطمینان از ایجاد ایمنی در مقابل شوک الکتریکی ولتاژ بالا در داخل یک محفظه
فلزی که کاملاً عایق شده قرار گرفته ومعمولاً دارای پریز ودوشاخه ای می باشد که
قطع سریع کابلهای رابط بین لامپ ومولد ولتاژ بالا را امکان پذیر می سازد. تجهیزات
رادیوگرافی قابل حمل که برای بازرسی پای کار مورد استفاده قرار می گیرند، معمولاً
داری پوسته واحدی هستند که مولد ولتاژ بالا و لامپ اشعه X را در خود جا
داده وبنابراین کابل اتصالات ولتاژ قوی در فضای بیرونی مجموعه وجود ندارد.

یک جریان با ولتاژ
کم، رشته تنگستن کاتد را گداخته وبه طریق صدور ترمودینامیک، در اطراف آن ابر
الکترونی ایجاد می نماید. هنگامی که اختلاف پتانسیل زیادی  بین کاتد و آند برقرار شود، الکترونها در خلاء
بین این دو شتاب گرفته وسطح آند را بمباران می کنند. پرتوالکترونی بنحوی کانونی می
شود که ناحیه کوچکی از سطح آند را که به خال کانونی موسوم است مورد اصابت قرار می
دهد.

بخش اعظم انرژی پرتو
الکترونی در برخورد با آند به حرارت تبدیل شده و بقیه آن به تابش X تبدیل می گردد،
هر چه خال کانونی روی هدف (آند) کوچکتر باشد، تصویر رادیو گرافی حاصل از پرتو X دقیق تر خواهد
بود. البته گرمایش بیش از حد آند امکان کوچک کردن خال کانونی را محدود می سازد.
عملاً طراحی آند به نحوی انجام می شود که بین دو خواسته در تقابل با هم، یعنی عمر
طولانی آند به نحوی انجام می شود که بین دو خواسته در تقابل با هم،یعنی عمر طولانی
آند وحداکثر دقت رادیوگرافی، توافق حاص شود. در بسیاری از موارد سطح آند نسبت به
امتداد پرتوهای الکترونی شیب دار بوده و الکترونها به نحوی کانونی می شوند که
تصویر خال کنونی در امتداد عمود پرتوها مربعی شکل وکوچک بوده در حالیکه خال کانونی
روی سطح آند دراز و باریک می باشد.

شکل 4-6 شمای خال
کانونی واقعی وموثر آند شیب دار.

طول موج پرتوهای X وg
پارامتر بسیار مهمی به شمار می رود و قابلیت نفوذ پرتوها در مواد، با کاهش طول موج
افزایش می یابد. به عبارت دیگر، تشعشع با طول موج کوتاه در مقایسه با پرتوهای
دارای طول موج بلند، در یک ماده معین در عمق بیشتری نفوذ کرده و همچنین قابلیت
نفوذ در مواد چگال تر را نیز دارا خواهد بود.

بنابراین اگر طول موج
می نیمم اشعه X
با ازدیاد اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد کاهش یابد، قدرت نفوذ آن نیز مناسب یا
ازدیاد ولتاژ افزایش می یابد.

ملاحظه می شود که
پرتوها ی حاصل از لامپ دارای ولتاژ 200 کیلو ولت قابلیت نفوذ 25 میلیمتر را ( در
فولاد) داشته و افزایش ولتاژ تا 1000 کیلووات ( یک مگا ولت) این قدرت نفوذ را به
حدود 125 میلیمتر می رساند. حد بالایی ولتاژ لامپ های متداول اشعه X عملا در حدود
1000 کیلو وات است که انرژی فوتونهای دارای کمترین طول موج، در بینات حاصل از
آنها، در حدود یک میلیون الکترون ولت می باشد.

 

9-6:میرا شدن تشعشع

پرتوهای X وg
با اتمهای محیطی که از آن می گذرند، منجمله هوا، برخوردکرده و تا حدی تضعیف می
شوند. در حقیقت تفاوت همین میراشدن در محیطهای مختلف است که رادیوگرافی را به
عنوان یک روش بازرسی مورد توجه قرارداده است. درجه (آهنگ) میراشدن تشعشع به عوامل
مختلفی از قبیل چگالی وساختار محیط وهمچنین نوع، شدت وانرژی فوتونهای پرتو ها
بستگی دارد.

پرتوهای خارج شده از
ماده مورد بازرسی شامل شعاعهای مستقیم ولی نسبتا مستهلک شده وهمچنین شعاعهای
پراکنده شده می باشد. نسبت شدت تشعشع پراکنده شده به شدت پرتوهای مستقیم، به ضریب
پراکندگی موسوم است. شعاعهای منحرف شده در نمایان شاختن جزئیات نمونه موردآزمایش
سهمی نداشته وبرعکس، از طریق کاهش کنتر است فیلم از کیفیت تصویر کاسته ومانع از
ظاهر شدن  جزئیات نمونه بر روی فیلم
رادیوگرافی می شوند. ضریب پخش با افزایش ضخامت قطعه بیشتر شده ولی با ازدیاد ولتاژ
لامپ اشعه X  کاهش می یابد، زیرا میزان پخش فوتونهای پرانرژی
متناظر با ولتاژ بالا از پخش فوتونهای کم انرژی کمتر می باشد.

بنابراین به منظور
دستیابی به کنتر است ودقت بیشتر بهتر است از پرتوهای با طول موج کوتاه یا انرژی
بالا ( پرتوهای X
سخت) استفاده شود. این عمل با افزایش ولتاژ لامپ اشعه x ویا به کار
گیری صافی های جذب کننده بخشی از بیناب که دارای طول موجهای بالاست انجام می گیرد،
انتخاب بهینه صافی مستلزم بررسی ضخامت وجنس قطعه مورد آزمایش، نوع فیلم وهمچنین
ولتاژ وجریان لامپ می باشد. به کارگیری مواد دارای عدد اتمی بالا، به عنوان صافی-
دقت تصویر رادیوگرافی را افزایش می دهد، ولی اینکار مترادف با طولانی شدن زمان
تابش دهی ونهایتاً افزایش هزینه بازرسی خواهد بود زیرا شدت پرتوهای رسیده به قطعه
تحت آزمون نیز در حد قابل ملاحظه ای کاهش خواهد یافت.

افزودن ولتاژ لامپ
معمولاً کیفیت تصویر را بدون افزایش هزینه ارتقاء خواهد داد، این بهبود کیفیت
عمدتا از طریق کاهش چگالی مربوط به پرتوهای پراکنده، در تصویر، که در حال استفاده
از پرتوهای X
نرم ( ولتاژهای پایین) حتی تا 80 درصد پرتوها را شامل می شوند، حاصل می گردد.

 

12-6: فیلم وکاغذ
رادیوگرافی

فیلم های رادیوگرافی
صنعتی، از جهات گوناگون، با فیلم های عکاسی معمولی متفاوت می باشند. ورقه اصلی
فیلم، از فیلم عکاسی بسیار ضخیم تر بوده (کلفتی آن تا حدود 018/0 میلیمتر می
باشد.) و دو طرفش با لایه ای نازک امولوسیون پوشیده شده است. برخی از فیلم های
رادیوگرافی تنها دارای یک لایه امولوسیون می باشند ولی اینگونه فیلم ها دامنه کاربرد
وسیعی ندارند. نمک نقره موجود در امولوسیون هرچند که نسبت به نور معمولی هم حساس
می باشد، ولی حساسیت آن نسبت به پرتوهای الکترومغناطیس X وg
بسیار زیاد است. بنابراین آغشته کردن دو طرف فیلم به امولوسیون، با توجه به تأثیر
تقریباً مساوی پرتو بر هردوطرف، سرعت فیلم را افزایش خواهد داد. ظهورفیلم نیزدراین
حالت، نسبت به وقتی که لایه ای ضخیم ازامولوسیون به یک طرف آن مالیده شده باشد،
ساده تر می باشد.

فیلم های رادیوگرافی
اشعه X عمدتاً از
فیلمهای نوع تابش مستقیم غیر صفحه ای و صفحه ای هستند. بیشتر فیلم های رادیوگرافی
صنعتی درگروه نخست جای داشته و در درجه بندی های مختلفی، بر حسب سرعت فیلم ودانه
بندی، عرضه می شوند. فیلمهای تولید شده برای رادیوگرافی پزشکی از نوع صفحه ای
بوده، ولی از این گروه برای برخی از کاربردهای صنعتی نیز بهره گیری می شود.
فیلمهای پزشکی هنگامی در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند که قدرت چشمه تابش کننده
پایین بوده و استفاده از فیلمهای تابش مستقیم به زمان تابش طولانی نیاز داشته
باشد. حساسیت امولوسیون فیلمهای تابش مستقیم به زمان تابش طولانی نیاز داشته
باشد.حساسیت امولوسیون فیلمهای صفحه ای، نسبت به نور مریی بشتر از اشعه X بوده و به خصوص
در مقابل طول موجهای صادر شده از صفحات فلورسانتی که به همراه آنها به کار می روند
بسیار حساس هستند.

تصاویر رادیوگرافی
اشعه X را برکاغذ های
رادیوگرافی نیز می توان ثبت کرد. این کاغذها تنها دریک طرف دارای لایه امولوسیونی
بوده وهرچند که می توان آنها را به همان ترتیب فیلمهای تابش مستقیم به کار برد،
معمولا به همراه صفحات دارای خاصیت فلورسانس که زمان تابش دهی را کوتاه تر کرده و
کنتر است تصویر ار افزایش می دهند به کار می روند. امولسیون کاغذهای رادیوگرافی
معمولا محتوی ماده شیمیایی ظاهر کننده ای می باشد که با غوطه ور شدن فیلم های
پرتودیده در محلول های قلیائی فعال می گردد. فرآیند ظاهر سازی بسیار سریع بوده ولی
تصویر پس از 8 تا 10 هفته تا حدی کیفیت خود را از دست می دهد. اگر بخواهیم تصویر
رادیوگرافی از این نوع را برای زمانهای طولانی تری نگهداری کنیم لازم است  تصویر به روش متعارف ثابت، شسته وخشک گردد.
کاغذ رادیوگرافی معمولا به خاطر سرعت، راحتی کار و هزینه کم، در بازرسی های کنترل
فرآیند به جای فیلم مورد استفاده قرار می گیرد.

13-6: رادیوگرافی خشک

دراین روش، تصویر غیر
قابل رویت بر صفحه ای فلزی که از قشر نازکی از سلنیم پوشیده شده تشکیل می گردد. به
این صفحه بارالکترواستاتیکی یکنواختی اعمال شده ودر مقابل نور وهمچنین پرتوهای X به نحو چشمگیری
حساس می شود، از این رو است که باید آن را در محفظه ای دور از نور نگهدرای نمود.
هنگامی که صفحه تحت تابش اشعه X قرار گیرد بار سطح آن، متناسب با شدت تشعشع رسیده به هر منطقه
تخلیه شده و تصویری الکترواستاتیکی ازجسم تشکیل می گردد.

برای ظهور تصویر صفحه
را- در غیاب نور- درمعرض ابری از پودر بسیار نرم پلاستیک یا تونر قرار می دهند، به
دانه های پودر بار الکترواستاتیکی مخالف صفحه القاء شده ولذا به سطح آن جذب خواهند
شد. میزان ذرات جذب شده متناسب با بارهر منطقه از صفحه بوده و بنابراین، تصویر
رادیوگرافی جسم برآن قابل رویت خواهد بود. این تصویر دائمی نمی باشد، زیرا دانه
های پودر فقط دراثر بار الکتریکی برسطح صفحه 
قرار گرفته اند. برای دائمی کردن تصویر می توان کاغذی خاص را بر روی صفحه
قرارداده ودانه های پودر را به سطح آن منتقل و با حرارت دادن، آنها را بر روی کاغذ
ثابت نمود. تصاویر رادیوگرافی خشک معمولاً جزئیات جسم را به نحو بسیار روشن نشان
می دهد.

14-6:فلورسکپی

در فلورسکپی تصویر
برروی فیلم ثبت می شود بلکه پرتوهای X پس ازعبور از جسم مورد بازرسی، به صفحه ای که بلورهای یک ماده
دارای خاصیت فلورسانس سطح آن را پوشانده است برخورد می کنند. بلورها دراثر تابش
پرتوهای X
به آنها از خودتابش فلورسانت ساطع می نمایند که شدت آن در نقاطی که در معرض اشعه X بیشتری قرار
گیرند بیشتر خواهد بود، شمای شکل 12-6 اصول فلورسکپی را نشان می دهد.

ظاهر تصویر فلورسکپی
واروی تصویری است که در یک فیلم رادیوگرافی ظاهر شده مشاهده می گردد؛ و عیبی تخلخل
که در رادیو گراف به صورت نقطه های تاریک دیده می شود، دراین حالت به صورت نقطه
های روشن بر صفحه دارای خاصیت فلورسانس مشاهده خواهد شد. مزیت اصلی فلورسکپی آن
است که می توان تصویر را بلادرنگ مشاهده نمود و ازاین رو برا بازرسی قطعات تولید
شده در مقیاس بالا روشی مناسب به شمار می آید.

شکل 12-6: اصول کار
یک دستگاه فلورسکپی

 

تصاویر فلورسکپی
نسبتاً نسبتاً تاریک بوده و باید آنها را در اطاقی کم نور مشاهده نمود. برای
دستیابی به تصویر روشن تر وسهولت مشاهده جزئیات می توان از تقویت تصویر استفاده
نمود. تصویر حاصل پس از تقویت، از تصویر اصلی روی صفحه فلورسانت کوچکتر بوده ولی
روشنایی آن برای بزرگ کردنش با یک سیستم عدسی نوری کافی می باشد. تصویر فلورسکپی
تقویت شده را می توان در فاصله دوراز اطاقک تجهیزات اشعه X وبه وسیله یک
سیستم تلویزیونی مدار بسته مشاهده نمود.

 

16-6: صفحات رادیو
گرافی

صفحات رادیوگرافی،
معمولاً برای بهبود کنتر است و افزایش چگالی رنگ تصویر رادیوگرافی، بر روی فیلم،
مورد استفاده قرار می گیرند. این صفحات که در خلال پرتودهی در تماس نزدیک با فیلم
قرار می گیرند، فلزی یا ازنوع تشدید کننده دارای خاصیت فلورسانس می باشند.
متداولترین صفحات فلزی از سرب ساخته می شوند ودر برخی موارد ترکیبی از دو نوع صفحه
بالا، یعنی صفحات فلزی- فلورسانت نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

با به کار گیری صفحات
سربی که پرتوهای پراکنده را حذف(فیلتر) می کنند، می توان در اغلب موارد کنتر است
فیلم را افزایش داده وزمان پرتودهی را نیز کاهش داد. صفحات مورد استفاده لایه های
بسیار نازک سربی اند که با ورقه نازکی از پلاستیک پیوند خورده اند. ضخامت لایه
سربی معمولاً 125/0 یا 25/0 میلیمتر می باشد، صفحات درون فیلمدان قرار داشته وبا
دو طرف فیلم درتماس می باشند. یک فلز چگال مثل سرب پرتوهای با انرژی کم ( طول موج
بالا) را آسان تر ازپرتوهای پر انرژی جذب می کند. پرتوهای پخش شده به وسیله قطعه
تحت آزمون همیشه دارای انرژی کمتری در مقایسه با شعاعهای تابشی بوده و اغلب به طور
کامل به وسیله صفحه رادیوگرافی جذب می شوند، در حالیکه بیشتر شعاعهای تابشی
پرانرژی از آن می گذرند. میز ا سطح شعاعها نیز به وسیله صحفه ای که در پشت فیلم
قرار دارد جذب می شوند.

یکی از آثار ناشی از
برخورد پرتوهای پرانرژی با فلزی همچون سرب، صدور الکترون است. از این رواست که
الکترونها ساطع شده از صفحات سربی، امولوسیون فیلم رادیوگرافی را تحت تأثیر
قرارداده وچگالی رنگ بیشتری را- در مقایسه با حالت بدون صفحه- در فیلم ظاهر شده
ایجاد خواهند کرد. این مسأله همچنین تفاوت رنگ (کنترلر است) فیلم را افزایش داده و
قابلیت مشاهده عیوب کوچکتر را افزایش خواهد داد.

 

برای افزایش بهره وری
رادیوگرافی نیز میتوان از صفحات تشدید کننده فلورسانت استفاده کرد. متداولترین
ماده مورد استفاده بلور تنگستات کلسیم است که بر روی صفحه نازکی مالیده شده است.
این صفحات نسبت به پرتوهای X بسیار حساس بوده واز خور نور مریی در منطقه آبی
بیناب الکترومغناطیس ساطع کرده و چگالی تصویر فیلم رادیوگرافی را تا صد برابر
افزایش می دهند. البته صفحات مذکور پراکندگی را کاهش نداده وبنابراین، کیفیت تصویر
به خوبی آنچه که با صفحات سربی حاصل می شود نیست. حساسیت صفحات دارای خاصیت
فلورسانس نسبت به پرتوهای g
کمتر از پرتوهای X
می باشد و ضریب افزایش چگالی رنگ فیلم دراین حالت در حدود 20 تا 40 مرتبه خواهد
بود، نا آشکاری هندسی تصویر حاصل با صفحاتی از این نوع بهمراه کنتر است پایین
رادیوگرافهای اشعه g
باعث می شود که این صفحات معمولا در رادیوگرافی g مورد استفاده قرار نگیرند.

صفحات فلزی دارای
خاصیت فلورسانس، از مزیت های صفحات سربی و همچنین صفحات فلورسانت برخودارند. این
صفحات از یک ورقه نازک سربی که بر روی آن لایه نازکی از ماده فلورسانت قرار دارد
تشکیل شده، وبه نحوی مورد استفاده قرار می گیرند که لایه فلورسانت آنها در مجاورت
فیلم قرار گیرد. دراین صورت، سرب پرتوهای پراکنده را حذف کرده وبخش دارای خاصیت
فلورسانس چگالی رنگ تصاویر را افزایش می دهد. در مقایسه با فیلمهای همراه با ضخامت
سربی، کیفیت تصویر حصول دراینحالت بهتر وزمان تابش دهی نیز به مراتب کوتاه تر می
باشد.

 

18-6: بازرسی قطعات
ساده:

معمولاً بهترین وضعیت
پرتودهی هنگامی حاصل خواهد شد که پرتوهای تابنده، برسطح قطعه مورد بازرسی عمود
بوده و فاصله حتی الامکان مینیممی را درون 
قطعه طی کنند، دراین صورت زمان پرتودهی نیز حداقل خواهد بود. البته اگر
بوجود عیوب مسطح همچون ترک های درونی مظنون باشیم لازم است پرتوها بدون توجه به
امتداد متناظر با طی ضخامت مینیمم در داخل قطعه، در امتداد موازی با عیوب قابل
جستجو تابانده شوند.

ساده ترین شکلهای
قابل بازرسی صفحات مسطح اند وپرتوها باید عمود بر سطح صفحه تابانده شوند.هنگامی که
بازرسی سطح بزرگی مورد نظر باشد باید ازچند بارپرتودهی دارای همپوشی بهره گیری شود
این کار مقرون به صرفه می باشد زیرا اگر بخواهیم رادیوگرافی را با یک بار پرتودهی
انجام دهیم لزوماً باید فاصله چشمه تابش کننده ونمونه مورد بازرسیرا به خاطر
جلوگیری از اعوجاج زیاد کنیم، که این عمل نیز باعث طولانی شدن زمان پرتودهی خواهد
شد.

صفحات خمدار را می
توان به همان روش صفحات مسطح بازرسی نمود، ولی برای دستیابی به نتایج مطلوبتر بهتر
است فیلم نیز شکل صفحه را به خود بگیرد، بدین منظور فیلم رادیوگرافی را در لفافی
سبک وقابل انعطاف قرار داده وآن را بوسیله گیره های مغناطیسی ویا نوار چسب به سطح
صفحه می چسباند.ذآن

20-6:مشاهده وتفسیر
رادیوگرافها

ارزش یک فیلم
رادیوگرافی در تفسیری است که از تصویر ظاهر شده از آن ارائه می گردد. انجام اینکار
نیازی به فردی دارد که از دانش، مهارت و تجربه لازم و قابل ملاحظه ای برخوردار
باشد.بنابراین مفسر فیلم باید از اصول رادیوگرافی آگاهی دقیق داشته و قابلیت ها
ومحدودیت ها تکنیکها وتجهیزات بازرسی را بشناسد. همچنین او باید از قطعات مورد
بازرسی ومتغیرهایی از فرآیند ساخت که ممکن است باعث بروز نقض شوند شناخت کافی
داشته باشد؛ مثلا در بازرسی قطعات ریختگی، آگاهی مفسر به نحوه پیدایش عیوبی از
قبیل تخلخل گازی، حفره های انقباضی، چین سرد و سناخت مناطقی از هر قطعه ریختگی که
عیوب فوق ممکن است درآنها پیدا شوند حائز اهمیت می باشد.

تغییر چگالی دررادیو
گراف، که مفسر بدبنال آنهاست، ممکن است از سه عامل تغییر ضخامت قطعه مورد آزمایش
شامل گودیها و برجستگیهای سطحی قابل رویت، عیوب داخل قطعه و بد بودن شرایط ظهور،
جابجایی و نگهداری فیلم ناشی شود؛ بنابراین لازم است ماهیت ومنشأ وجودهر نوع تغییر
چگالی، در فیلم،به وسیله مفسر تشخیص داده شود.شرایطی که رادیوگراف درآن مشاهده می
شود از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده وباید فیلم بطور دقیق و با چشمه نوری که خاص
اینکار ساخته شده تحت تابش نور قرار گیرد تا در عین دریافت روشنایی کافی، حالت
درخشندگی وخیره کنندگی نداشته باشد. بررسی فیلم باید در اطاق تاریک انجام گیرد، تا
هیچگونه بازتابی از سطح آن صورت نگرفته ومشاهده تصویر تنها دراثر پرتوهای عبور
کرده از رادیوگراف انجام گیرد. مشاهده فیلم در نور ضعیف و شرایط نامناسب باعث
خستگی سریع چشم شده و بعلاوه لازم است مفسر در موقعیتی راحت وآرام وبدور از سروصدا
قرا گرفته وتمرکز حواس داشته باشد. در نهایت، تشخیص عیوب بستگی به مهارت وتجربه
مفسر فیلم داشته وعیبی که می تواند به وسیله یک مفسر با تجربه تعیین وردیابی شود،ممکن
است از دید یک فرد بی تجربه پنهان گردد.

 آن                                             



[1].Destructive




 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 





[2].Defects.

 

 

[3]. Stereo microsope.

[4].Probes.

[5].Non Destructive Tests(NDT).

[6].Eddy current

[7]. Routine.

[8]. Compact.

[9]. Graphite flake.

[10]. Proof stress.

[11]. Design stress

[12]. Fracure mechanice.

[13]. Critical structural component.

[14]. Critical stress intensity factor.

[15]. Fracure toughness.

[16]. Periodic inspection.

[17].Critical components

[18]. Fatigue Cracks.

رضاشیرزاد ; ٢:٥٠ ‎ب.ظ ; سه‌شنبه ٢٥ امرداد ۱۳٩٠