روشهای آزمون وارزیابی غیر مخرب

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

/ 0 نظر / 41 بازدید