Дефектоскопия в процессе производства и эксплуатации изделий - Курсовая работа

Дефектоскопия включает: разработку методов и аппаратуру (дефектоскопы и др.); составление методик контроля; обработку показаний дефектоскопов. В основе существующих методов дефектоскопии лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей и др. Соколов использовал свойство распространения ультразвука в ряде материалов и предложил в 1928 году новый метод обнаружения дефектов, залегающих в толще металла. Согласно ГОСТ 23829-79 акустические метода делят на две большие группы: использующие излучение и прием акустических волн (активные методы) и основанные только на приеме (пассивные методы). В каждой из групп можно выделить методы, основанные на возникновении в объекте контроля бегущих и стоячих волн или колебаний.Как видно, существует огромное количество методов ультразвуковой дефектоскопии, но одиним из наиболее распространенных методов является эхо-импульстный метод ультразвукового неразрушающего контроля. Это объясняется тем, что этот метод - в отличие от других - применим при одностороннем доступе к исследуемому объекту, и при этом позволяет определить размеры дефекта, его координаты, характер.К основным характеристикам метода относятся: чувствительность, максимальная глубина прозвучивания, минимальная глубина ("мертвая" зона), разрешающая способность, точность измерения расстояния, производительность контроля. Максимальная глубина прозвучивания определяется максимальным расстоянием от дефекта (отражателя) заданного размера, на котором он уверенно выявляется. Она ограничивается условием, чтобы сигнал от дефекта был больше минимального сигнала, регистрируемого прибором и уровня помех. Минимальная глубина или "мертвая" зона - минимальное расстояние от преобразователя или от поверхности изделия до дефекта, на котором он четко выявляется не сливаясь с зондирующим импульсом или импульсом от поверхности ввода ультразвука. Лучевая разрешающая способность - минимальное расстояние в лучевом направлении, при котором сигналы от дефектов видны на экране как два раздельных импульса.В литейных цехах применяют три вида режимов работы: параллельный всех отделений цеха; ступенчатый, с разделением операций по времени; комбинированный, назначаемый с учетом массы отливок и характера их производства в различных отделениях цеха. При поточном производстве в литейных цехах, как правило, предусматривают параллельный двухсменный режим работы; для больших печей и участков, где не допускается перерыв в технологическом процессе, а также в отдельных случаях для уникального оборудования трехсменный режим работы. По плану расположения оборудования в цехе видно, что установка для неразрушающего контроля (дефектоскоп) расположена в непосредственной близости от карусельно кокильной машины, в то время как другое оборудование (печи, станки, установки и т. д.) находятся других помещениях цеха, что максимально снижает их вредное воздействие на человека. Излишне высокая температура нагрева отливок нежелательна, так как при этом снижается скорость затвердевания отливок и длительность службы кокиля. Удалять отливку из кокиля следует раньше того момента, когда температура ее сравняется с температурой кокиля, а усадочные напряжения достигнут наибольшей величины.8); распыление воды на рабочих местах; спецодежду и индивидуальные защитные приспособления (экраны, очки и т. п.); рациональную организацию режима труда и отдыха, а также устраивают специальные места, комнаты отдыха; сокращают время нахождения нагретого металла, шлака в производственном помещении. Температура нагретых поверхностей ограждений на рабочих местах не должна превышать 45°С, а для оборудования, внутри которого температура равна или ниже 100°С, температура на поверхности не должна превышать 35°С. Теплопоглотительные экраны выполняют из материалов с низкой теплопроводностью (асбеста, вермикулита и др.)-Такие экраны навешивают на стенки печей, оставляя воздушную прослойку 25-30 мм между экраном и стенкой. Для защиты лица от твердых частиц, искр, брызг жидкости и расплавленного металла, ультрафиолетового и инфракрасного излучений, слепящей яркости видимых излучений используют защитные щитки (ГОСТ 12.4.023-84*): наголовный щиток с сетчатым корпусом (НСП); наголовный щиток с непрозрачным корпусом (НН); универсальный щиток с непрозрачным корпусом (ЦН). Для уменьшения уровней шума применяются технические, строительно-акустические и организационные мероприятия, а также средства индивидуальной защиты (ГОСТ 12.4.051-87 - Средства индивидуальной защиты органа слуха).Определяем количество светильников общего освещения с лампами ДРЛ-1000: С= L / Hp, отсюда L = С(Hp), где L - расстояние между светильниками, м Количество ламп определяется из выражения: N2 = S/L где S - площадь цеха, S = A*B S = 48*36 = 1728 м N - количество светильников, причем в каждом светильнике находится одна лампа ДРЛ-1000, N = 9 шт. c - коэффициент исп

Дефектоскопия (от лат. defectus - недостаток и ... скопия), комплекс методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий с целью обнаружения дефектов. Дефектоскопия включает: разработку методов и аппаратуру (дефектоскопы и др.); составление методик контроля; обработку показаний дефектоскопов.

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

Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц среды. Он имеет некоторые особенности по сравнению со звуками слышимого диапазона. В ультразвуковом диапазоне сравнительно легко получить направленное излучение; он хорошо поддается фокусировке, в результате чего повышается интенсивность ультразвуковых колебаний. При распространении в газах, жидкостях и твердых телах ультразвук порождает интересные явления, многие из которых нашли практическое применение в различных областях науки и техники.

Профессор С.Я. Соколов использовал свойство распространения ультразвука в ряде материалов и предложил в 1928 году новый метод обнаружения дефектов, залегающих в толще металла. Ультразвуковой метод скоро получил признание в нашей стране и за рубежом. Это объясняется более высокой чувствительностью по раскрытию на 5 порядков, достоверностью в 2 - 2,5 раза обнаружения дефектов, более высокой оперативностью в 15 - 20 раз и производительностью в 2 - 4 раза, меньшей стоимостью в 2 - 6 раз и безопасностью в работе по сравнению с другими методами неразрушающего контроля.

Классификация акустических методов контроля

Согласно ГОСТ 23829-79 акустические метода делят на две большие группы: использующие излучение и прием акустических волн (активные методы) и основанные только на приеме (пассивные методы). В каждой из групп можно выделить методы, основанные на возникновении в объекте контроля бегущих и стоячих волн или колебаний.

Активные акустические методы, в которых применяют бегущие волны, делят на две подгруппы, использующие прохождение и отражение волн. Применяют как непрерывное, так и импульсное излучение.

Рис. 1 - Классификация ультразвуковых методов контроля.

К методам прохождения относятся следующие: 1. Теневой метод, основанный на уменьшении амплитуды прошедшей волны под влиянием дефекта.

2. Временной теневой метод, основанный на запаздывании импульса, вызванном огибанием дефекта.

3. Зеркально-теневой метод, основанный на ослаблении сигнала, отраженного от противоположной поверхности изделия (донного сигнала).

4. Велосиметрический метод, основанный на изменении скорости упругих волн при наличии дефекта.

В методах отражения применяют, как правило, импульсное излучение. К этой подгруппе относятся следующие методы дефектоскопии.

1. Эхо-метод. Регистрирует эхосигналы от дефектов

2. Зеркальный эхо-метод основан на зеркальном отражении импульсов от дефектов, ориентированных вертикально к поверхности, с которой ведется контроль.

3. Реверберационный метод предназначен для контроля слоистых конструкций типа металл-пластик. Он основан на анализе длительности реверберации ультразвуковых импульсов в одном из слоев.

На использование стоячих волн основаны следующие методы: 1. Локальный метод свободных колебаний. Он основан на анализе спектра возбужденных в части контролируемого объекта с помощью ударов молоточка-вибратора.

2. Интегральный метод свободных колебаний. Механическим ударом возбуждаются вибрации во всем изделии или в значительной его части.

3. Локальный резонансный метод. Применяется в толщинометрии.

4. Интегральный резонансный метод. Применяют для определения модулей упругости материала по резонансным частотам продольных, изгибных или крутильных колебаний изделий простой геометрической формы.

К методам вынужденных колебаний относят акустико-топографический, акустико-эмиссионный метод.

Ультразвуковая дефектоскопия.

Ультразвуковая дефектоскопия - один из методов неразрушающего контроля. Свойство ультразвука распространяться в однородной среде направленно и без существенных затуханий, а на границе раздела двух сред (например, металл - воздух) почти полностью отражаться позволило применить ультразвуковые колебания для выявления дефектов (раковины, трещины, расслоения и т.п.) в металлических деталях без их разрушения.

При помощи ультразвука можно проверять детали больших размеров, так как глубина проникновения ультразвука в металле достигает 8-10 м. Кроме того, ультразвуком можно обнаружить очень мелкие дефекты (до 10-6мм).

Ультразвуковые дефектоскопы позволяют выявлять не только образовавшиеся дефекты, но и определять момент повышенной усталости металла.

Существует несколько методов ультразвуковой дефектоскопии, основными из которых являются теневой, импульсный, резонансный, метод структурного анализа, ультразвуковой визуализации.

Теневой метод основан на ослаблении проходящих ультразвуковых волн при наличии внутри детали дефектов, создающих ультразвуковую тень. При этом методе используется два преобразователя. Один из них излучает ультразвуковые колебания, другой принимает их. Теневой метод малочувствителен, дефект можно обнаружить если вызываемое им изменение сигнала составляет не менее 15(20%). Существенный недостаток теневого метода в том, что он не позволяет определить на какой глубине находится дефект.

Импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии основан на явлении отражения ультразвуковых волн. Импульсный метод позволяет исследовать изделия при одностороннем доступе к ним. Метод обладает повышенной чувствительностью, отражение даже 1% ультразвуковой энергии будет замечено. Преимущество импульсного метода состоит еще и в том, что он позволяет определить на какой глубине находится дефект.