Pritrdilni elementi se trenutno pogosto uporabljajo na inženirskih področjih, kot so stroji, gradbeništvo, mostovi in proizvodnja nafte. Številni pritrdilni elementi bodo kot osnovna enota obsežnih konstrukcijskih delov imeli napake, kot so razpoke, korozija, jamice in umetne poškodbe med delom, pomanjkljivosti razpok pa predstavljajo zelo velik delež in škodljivost, kar resno ogroža obstoječo strukturo in varnost in zanesljivost organizacije.
Odkrivanje razpok je odkrivanje in ovrednotenje mehanske strukture, da se ugotovi, ali obstaja razpoka, nato pa se ugotovi lokacija in obseg razpoke. S hitrim razvojem sodobne proizvodnje strojev, elektronske tehnologije in računalniške tehnologije se je močno razvila tehnologija neporušitvenega preskušanja in tudi tehnologija odkrivanja razpok. Ta članek najprej predstavlja tradicionalne metode za odkrivanje razpok in na tej podlagi povzema sodobne metode neporušitvenega zaznavanja, ki temeljijo na analizi valov in elektromagnetnih impulzov (vrtinčni tok), ter opozarja na žarišča in smeri razvoja metod za odkrivanje razpok v pritrdilnem elementu.
1. Tradicionalna metoda odkrivanja razpok
Obstaja veliko tradicionalnih metod odkrivanja razpok, ki jih lahko razdelimo v dve kategoriji: konvencionalno odkrivanje in nekonvencionalno odkrivanje. Konvencionalne metode testiranja vključujejo testiranje na vrtinčne tokove, testiranje penetrantov, testiranje magnetnih delcev, radiografsko testiranje in ultrazvočno testiranje; nekonvencionalne metode preskušanja vključujejo akustično oddajanje, infrardeče testiranje in lasersko holografsko testiranje.
(1) Redne preskusne metode
Trenutno splošno splošno odkrivanje razpok na inženirskih področjih, kot so stroji, gradbeništvo in proizvodnja nafte, uporabljajo običajne metode odkrivanja. Za različne institucije so sprejete različne metode inšpekcijskih pregledov. Na primer, ultrazvočni pregled se uporablja predvsem za pregled kovinskih plošč, cevi in palic, odlitkov, odkovkov in zvarov, pa tudi mostov, stanovanjskih konstrukcij in drugih betonskih konstrukcij; radiografski pregledi se uporabljajo predvsem za stroje, odkrivanje ulitkov in zvarov na področju orožja, ladjedelništva, elektronike, vesoljske industrije, petrokemije itd .; preskušanje magnetnih delcev se uporablja predvsem za kovinske odlitke, odkovke in zvare; preskušanje magnetnih delcev se v glavnem uporablja za ulitke kovin, odkovkov in zvarov. Preizkušanje prodiranja se uporablja predvsem za ulitke iz neželeznih in železnih kovin, odkovke, varilne dele, prašno metalurške dele in keramiko, plastiko in steklene izdelke; testiranje na vrtinčne tokove se v glavnem uporablja za odkrivanje napak in preskušanje prevodnih cevi, palic in žic. Razvrščanje materiala. Za zaznavanje razpok na pritrdilnih elementih je mogoče uporabiti ultrazvočno testiranje in testiranje vrtinčnih tokov. Na primer, v eksperimentalni raziskavi najboljših parametrov zaznavanja vrtinčnih tokov za majhne razpoke v pritrdilnih elementih je bil pridobljen odsek najboljšega parametra zaznavanja, v katerem so parametri zaznavanja vrtinčnih tokov majhnih razpok in fazni signal linearni, kar lahko izboljša zaznavanje natančnost majhnih razpok v palicah in zunanji tip Izbira parametrov preskusa vrtinčnega toka pritrdilnega elementa ima pomembno vodilno vlogo. Vendar ima zaznavanje vrtinčnega toka veliko motenj in zahteva posebno tehnologijo obdelave signala. Poleg tega obstaja metoda zaznavanja razpok v strukturi energijskega spektra Lamb-ovega vala, ki ima značilnosti močne penetracijske sposobnosti, visoke občutljivosti, hitre in priročne, včasih pa se pojavijo slepa območja, blokade in razpok na kratkih razdaljah ni mogoče najti. Kakovostno in kvantitativno je težko opredeliti ugotovljene napake. Za večino pritrdilnih elementov se uporabljajo metode magnetnega zaznavanja delcev in fluorescentne napake. Učinkovitost zaznavanja je razmeroma visoka, vendar pa porabi delovno silo in materialne vire ter škoduje zdravju ljudi' Hkrati so zaradi človeških dejavnikov pogosto zamujeni pregledi.
(2) Nekonvencionalne metode odkrivanja
Če običajne preskusne metode ne dosežejo zahtevanega namena, lahko pri preskušanju pritrdilnih elementov na razpoke upoštevamo nekonvencionalne preskusne metode. Tu so tri najpogosteje uporabljene nekonvencionalne metode odkrivanja razpok.
1) Tehnologija zvočnih emisij. Ta tehnologija je najbolj zrela pri odkrivanju razpok tlačne opreme. Dosegel je idealne rezultate pri oceni varnosti tlačnih posod in tlačnih cevovodov. Prav tako je bil močno razvit pri odkrivanju razpok v vesolju, kompozitnih materialih itd. Za diagnostiko razpok vrtljivih strojev je bila določena stopnja napredka predvsem pri odkrivanju utrujenih razpok v vrtljivih gredi, zobnikih in razpokah ležajev. Prednost zvočne emisije je, da gre za dinamično metodo zaznavanja. Energija, zaznana z zvočnimi emisijami, prihaja iz predmeta, ki se preskuša, namesto da bi ga zagotavljala neporušitvena oprema za testiranje, kot sta ultrazvočno ali radiografsko testiranje. Zaznavanje zvočnih emisij je zelo občutljivo na napake in lahko zazna in ovrednoti stanje aktivnih napak v strukturi kot celoti. Pomanjkljivost je, da material na zaznavanje močno vpliva; na detekcijski prostor vplivata električni in mehanski hrup; natančnost pozicioniranja ni visoka in prepoznavanje razpok lahko daje le omejene informacije.
2) Infrardeče zaznavanje. V glavnem se uporablja v elektroenergetski opremi, petrokemični opremi, odkrivanju postopkov mehanske obdelave, odkrivanju požara, sortah pridelkov in nedestruktivnem odkrivanju napak v materialih in sestavnih delih. Prednost infrardeče neporušitvene preskusne tehnologije je v tem, da je brezkontaktna preskusna tehnologija z visoko prostorsko ločljivostjo na velike razdalje, varna in zanesljiva, neškodljiva za človeško telo, visoka občutljivost, širok razpon zaznavanja, hitra hitrost in brez udarcev na predmetu, ki se preskuša. Pomanjkljivost infrardečega zaznavanja je, da je občutljivost zaznavanja povezana s toplotno emisivno močjo, zato nanjo vplivajo površina preskušanca in sevanje ozadja, nanjo pa vplivata velikost in globina pokopa. Ločljivost prvotnega preskusnega primerka je slaba in oblike in velikosti napake ni mogoče natančno izmeriti. In lokacija, razlaga rezultatov preskusa je bolj zapletena, potreben je referenčni standard in preizkusni operater mora biti usposobljen.
3) Laserska holografska detekcija. Uporablja se predvsem za strukturo satja, pregled kompozitnih materialov, lupino trdnega raketnega motorja, izolacijsko plast, prevleko in pregled napak vmesnika zrna goriva, pregled kakovosti spajkanja tiskanega vezja in pregled razpok zaradi utrujenosti posod itd. Njene prednosti so priročno odkrivanje, visoka občutljivost, brez posebnih zahtev za preizkušeni objekt in kvantitativna analiza napak. Pomanjkljivost je, da je globoko zakopane pomanjkljivosti odlepitve mogoče zaznati le, če je območje odlepitve precej veliko. Poleg tega se lasersko holografsko zaznavanje večinoma izvaja v temni sobi in so potrebni strogi ukrepi za izolacijo vibracij, kar ni ugodno za odkrivanje na kraju samem in ima določene omejitve.
2. Nova tehnologija sodobnega odkrivanja razpok
S hitrim razvojem znanosti in tehnologije imajo inženirska področja, kot so stroji, gradbeništvo in proizvodnja nafte, vedno večje zahteve za odkrivanje razpok. Zato se je pojavilo veliko novih tehnologij za odkrivanje razpok. Metode zaznavanja razpok, ki temeljijo na obdelavi signalov in elektromagnetnem (vrtinčnem) impulznem neporušitvenem testiranju, so nove tehnologije, ki se pogosto uporabljajo v sodobnem času.
(1) Metoda zaznavanja razpok, ki temelji na analizi valov
Z razvojem tehnologije obdelave signalov so se pojavile metode zaznavanja razpok, ki temeljijo na obdelavi signalov, vključno s časovno, frekvenčno in frekvenčno domensko preobrazbo, vključno s Fourierjevo transformacijo, kratkoročno Fourierjevo transformacijo, WignerVillejevo distribucijo in Hilbert-Huangovo transformacijo (HHT) , ločevanje slepih virov itd. Med njimi je najbolj reprezentativna metoda analize valov. Metode prepoznavanja razpok, ki neposredno uporabljajo valovno analizo, lahko razdelimo na naslednji dve vrsti:
1) Analizna metoda, ki temelji na odzivu časovne domene. Vključno z metodo uporabe singularnih točk karte razgradnje časovne domene, metodo uporabe spremembe valovnih koeficientov in metodo uporabe spremembe energije po razpadu valovnice. Cilj metode analize, ki temelji na odzivu časovne domene, je najti trenutek, ko pride do poškodb razpok.
2) Analizna metoda, ki temelji na prostorskem odzivu. Nadomestiti mora časovno os signala odziva časovne domene s prostorsko koordinatno osjo prostorskega položaja in uporabiti odziv prostorske domene kot vhod za analizo valov. Na podlagi metode analize odziva prostorske domene je mogoče določiti mesto razpoke. S pomočjo same valovne metode lahko presodimo le čas, kdaj pride do škode ali kje pride do škode, prva pa ima več aplikacij. Če želite prepoznati majhne razpoke, morate kombinirati valove z drugimi metodami za odkrivanje razpok.
(2) Preizkušanje elektromagnetnih impulzov (vrtinčni tok) brez uničenja
Elektromagnetna tehnologija združuje številne funkcije, kot so ultrazvočno testiranje, slikanje na vrtinčne tokove, niz vrtinčnih tokov in testiranje z impulznimi vrtinčnimi tokovi, da tvori novo sodobno tehnologijo elektromagnetnega testiranja. Običajne tehnologije za odkrivanje razpok vključujejo testiranje impulznega vrtinčnega toka, tehnologijo toplotnega slikanja z vrtinčnim tokom, impulzni vrtinčni tok in elektromagnetni akustični pretvornik (EMAT) z dvojno sondo nedestruktivno testiranje in tehnologijo testiranja kovinskega magnetnega pomnilnika.
Impulzni vrtinčni tok uporablja impulzni tok za vzbujanje tuljave, analizo prehodnega odzivnega signala časovne domene, ki ga inducira sonda za zaznavanje, in izbiro najvišje vrednosti, časa prehoda nič in vrha časa signala, da kvantitativno zazna razpoko. Yang Binfeng z Nacionalne univerze za obrambno tehnologijo in drugi so s poskusi dokazali, da lahko impulzni vrtinčni tok kvantitativno zazna razpoke različnih globin na vzorcu z enim samim skeniranjem; nekateri raziskovalci uporabljajo alternativno tehnologijo harmoničnih tuljav za izvedbo impulznega vrtinčnega toka in uporabljajo lastno električno polje za izvajanje Sprememba oblike električnega dipola, ki jo prispeva celotno električno polje, je večja od spremembe na vodniku, izmerjene s senzor magnetnega polja in ugotovljeno je, da porazdelitvena gostota električnega dipola v območju razpoke zazna razpoko.
Pomanjkljivost impulznega vrtinčnega toka je, da na najvišjo vrednost impulznega vrtinčnega signala zlahka vplivajo drugi dejavniki (na primer učinek odmika), sposobnost zaznavanja impulzne vrtinčne sonde pa bo vplivala na odkrivanje razpok.
Vsi slikovni instrumenti z impulznim vrtinčnim tokom uporabljajo tuljave kot kontrolne senzorje. Nekateri Hall-ove senzorje uporabljajo kot inšpekcijske. V zadnjih letih so se na področju nedestruktivnega nadzora začeli uporabljati superkvantni interferenčni instrumenti. Uporaba tehnologije toplotnega slikanja z impulznimi vrtinčnimi tokovi odpravlja učinek odmika pri drugih zaznavah in preprečuje izkrivljanje rezultatov slikanja.
Nekateri raziskovalci uporabljajo YNG laser, podoben Gaussovemu žarku, za prodor skozi površino kovinske pločevine s pomočjo pulznega vrtinčnega toka in elektromagnetno tehnologijo za odkrivanje akustičnih pretvornikov za prepoznavanje razpoke zaradi nenadne spremembe ultrazvočne valovne oblike ali nenadnega povečanja frekvence. komponenta valovne oblike, ko laser obseva razpoko. .
3. Vroče točke raziskav razpok
Trenutno raziskave o zaznavanju razpok pritrdilnega elementa ostajajo le na tradicionalnih metodah odkrivanja. Da bi razvili tehnologijo odkrivanja in rešili praktične probleme pri uporabi, so vroče točke prepoznavanja poškodb razpok v glavnem osredotočene na naslednja dva vidika: Eden je upoštevanje negotovosti Statistična identifikacijska metoda vpliva, drugi pa identifikacija mikrorazpok v pritrdilnih elementih.
Pri odkrivanju poškodb razpok bo veliko negotovosti, zato je za reševanje problema identifikacije sistema predlagana metoda statističnega sklepanja. S hitrim razvojem raziskav o prepoznavanju škode so se raziskave o metodah za ugotavljanje škode, ki temeljijo na teoriji verjetnosti in statistiki, še naprej poglabljale. Trenutno sta glavni raziskovalni področji uporabe te metode identifikacija sistema in prepoznavanje vzorcev.
Obstajajo metode za odkrivanje mikro razpok v pritrdilnih elementih, na primer zaznavanje mikro razpok, ki temeljijo na tehnologiji IKT, in lasersko ultrazvočno lovljenje z laserskim podpiranjem za ugotavljanje mikro razpok, vendar imajo vse svoje omejitve. Na primer, omejitev zaznavanja mikropok, ki temelji na tehnologiji IKT, je, da se vrednost sive na zbrani sliki razlikuje od vrednosti sive v ozadju. Če se vrednost sive ne razlikuje veliko od vrednosti sive v ozadju, je podrobnosti težje ločiti. Kakovost slike otežuje pridobivanje slik in hkrati postavlja višje zahteve za naknadno obdelavo slike. Poleg tega, ko se programska oprema VG Studio MAX uporablja za odstranjevanje mikro razpok, je treba izvleči prostor, ki vsebuje vse mikro razpoke, kar je negotovo. Na podlagi ogrevanja s pomočjo laserja je omejitev prepoznavanja mikro razpok v tem, da je postopek bolj zapleten in ga v težkih okoljih ni mogoče zaznati, zato ga še ni treba razviti.
Z nenehnim razvojem družbe in gospodarstva postajajo zahteve po metodah za odkrivanje razpok v pritrdilnih elementih vedno večje. Izpolnjevati mora zahteve za spletno zaznavanje v realnem času, visoko občutljivost, preprosto upravljanje in odpornost na zunanje motnje. Uporablja se lahko v težkih zunanjih okoljih. Delo; hitro in natančno odkriti lokacijo, velikost, širino, globino in razvojni trend razpoke; rezultat zaznavanja je mogoče prikazati v slikovnem načinu in ga analizirati; združuje hitro hitrost zaznavanja, visoko učinkovitost in intuitivne rezultate.
