Metode Moderne de Detectare a Defectelor

36

MINISTERUL EDUCAIEI CERCETRII TINERETULUI I SPORTULUI

OIPOSDRU

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETI

Metode moderne de detectare a defectelor

Metode moderne de detectare a defectelor

Gh. Amza A. Mihai V. Popovici G. Jiga A. Raduta V. Goanta

Proiect Reea Naional de FormareCONtinu a adrelOR Didactice din nvmntul Preuniversitar Profesional i Tehnic -

Cod POSDRU/87/1.3./S/61397 PublicaieeditatdeUniversitatea POLITEHNICABucureti August 2011

Coninutul acestui material nu reprezint n mod obligatoriu poziia oficial a Uniunii Europene sau a Guvernului Romniei

FONDUL SOCIAL EUROPEAN

Programul Operaional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 2013 Investete n OAMENI

Gheorghe Amza Alexandrina Mihai

Victor Popovici Gabriel Jiga

Aurel Raduta Viorel Goanta

Metode moderne de

detectare a

defectelor

Bucureti 2011

Cuprins

CAPITOLUL 1

METODE MODERNE DE DETECTARE A DEFECTELOR7 1.1. Defecte, neconformiti, imperfeciuni..................................................................7 1.2. Incercri nedistructive............................................................................................ 19

1.2.1. Aspecte generale........................................................................................... 19 1.2.2. Scurt istoric................................................................................................... 20 1.2.3. Organizaii n domeniul END......................................................................23 1.2.4. Standarde i norme....................................................................................... 24 1.2.5. Terminologie general.................................................................................. 25 1.2.6. Clasificarea metodelor END........................................................................28

1.3. Metode de examinare nedistructiv........................................................................ 32 1.3.1. Examinarea vizual......................................................................................32 1.3.2. Pulberi magnetice......................................................................................... 36 1.3.3. Lichide penetrante........................................................................................ 40 1.3.4. Curenti turbionari......................................................................................... 44 1.3.5. Radiaii penetrante........................................................................................ 48 1.3.6. Ultrasunete.................................................................................................... 52 1.3.7. Etaneitate....................................................................................................55 1.3.8. Emisie acustica............................................................................................. 59 1.3.9. Termografie.................................................................................................. 64 1.3.10. Metode speciale.......................................................................................... 67 CAPITOLUL 2

METODE DE EVALUARE A STRII DE TENSIUNE I DEFORMAIE 73 2.1 Noiuni introductive73 2.2 Principiile tensometriei electrice 74

2.2.1 Traductoarele electrorezistive 74 2.2.2 Caracteristicile traductoarelor rezistive 76

2.3 Principiul fotoelasticitii77 2.3.1 Polariscopul plan77 2.3.2. Constanta fotoelastic79 2.3.3 Etalonarea fotoelastic80 Bibliografie83

CAPITOLUL 1. METODE MODERNE DE DETECTARE A DEFECTELOR

1.1. Defecte, neconformiti, imperfeciuni

Produsele reale nu sunt perfecte. Pentru imperfeciunile produselor sau materialelor se folosesc diverse denumiri cum ar fi: defect, neconformitate, discontinuitate i, mai recent, chiar imperfeciune. Standardul SR EN ISO 9000 -2006 recomand utilizarea noiunii de neconformitate, standardul nou pentru defecte n piese sudate, recomand folosirea noiunii de imperfeciune.

Conformitate - ndeplinirea unei cerine. Neconformitate - nendeplinirea unei cerine.

Defect - nendeplinirea unei cerine referitoare la o utilizare specificat. Imperfeciune - abateri ale caracteristicilor fa de valori prescrise. Discontinuitate - lips de continuitate, gol sau incluziune.

O alt variant folosit de specialiti pentru definirea noiunii de defect este: "nesatisfacerea unei cerine sau a unei ateptri rezonabile privind utilizarea prevzut, inclusiv ale celor referitoare la securitate". Aceast definiie, cu un caracter foarte general, permite repartizarea rspunderilor din punct de vedere juridic n raport cu disfunciile sau neajunsurile generate de un produs cu defecte. Acelai standard definete i o noiune ceva mai cuprinztoare, folosit uneori ca sinonim pentru cea de defect, i anume "neconformitatea".

Noiunea de neconformitate este definit ca fiind abaterea sau absena uneia sau mai multor caracteristici de calitate sau a elementelor sistemului calitii, n raport cu cerinele specificate, fiind vizate caracteristicile de calitate ale produselor.

ntruct defectele unui produs, material sau ale unei piese determin n mare msura nivelul de calitate al acestora, cunoaterea, identificarea i/sau msurarea i descrierea ct mai exact a defectelor constituie o premis esenial pentru estimarea ct mai corect a nivelului de calitate. Cunoaterea defectelor poate de asemenea conduce i la mbuntirea nivelului de calitate, deoarece permite analiza cauzelor care le-au determinat apariia ceea ce asigur informaiile necesare privind aplicarea unor msuri corective n procesul de fabricaie.

n limbajul curent noiunea de defect are un caracter profund subiectiv, o aceeai caracteristic a unui produs poate fi considerat, n funcie de educaia i cultura celui care o apreciaz, o calitate sau un defect. n tehnic este imperios necesar ca limbajul folosit, s aib aproximativ aceeai semnificaie pentru toti cei implicai n proces.

La fel ca i alte noiuni utilizate n domeniul tehnic sau n alte domenii

8METODE MODERNE DE DETECTARE A DEDEFECTELOR

neartistice, noiunea de defect a fost standardizat. Defectele existente n materiale, produse sau piese au diverse proveniene, iar cauzele care le determin pot fi adeseori diminuate dar nu eliminate complet.

Calitatea unui produs este determinat de un numr att de mare de caracteristici, iar acestea, la rndul lor, sunt afectate de un numr att de mare de factori nct estimarea calitii unui produs n faza de proiectare a acestuia are un anumit grad de aproximare.

Produsul real conine diverse imperfeciuni care sunt mai mult sau mai puin grave. Din motive obiective, defectele au fost mprite n dou mari categorii: defecte acceptabile si defecte inacceptabile.

Deci, doar o parte dintre ele sunt inacceptabile.

ncadrarea n una sau alta din categoriile de mai sus se face n funcie de destinaia produsului, de rolul funcional, de importana acestuia ntr-un ansamblu, de cost, de exigenele impuse de norme sau convenii ntre beneficiar i furnizor etc. n oricare dintre situaiile de mai sus ns, este evident faptul c defectele trebuie cunoscute, identificate, descrise i msurate. Pentru a facilita procesul de identificarea a acestora, avnd n vedere faptul c n realitate exist o infinitate de posibiliti de materializare a defectelor, standardele au fost concepute n aa fel nct orice defect real s poat fi ncadrat ntr-o categorie, s "poat fi judecat i condamnat sau nu". Cunoaterea defectelor presupune parcurgerea urmtoarelor etape:

- cunoaterea tipurilor de defecte care pot aprea ntr-un produs n funcie de natura materialului, de modul de proiectare i de procesul tehnologic de prelucrare (nu cutm delaminri ntr-o pies turnat!);

- detectarea defectelor, semnalarea prezenei acestora (existena unor goluri poate fi semnalat, de exemplu, prin cntrire);

- localizarea n raport cu un sistem de referin convenabil ales (stabilirea poziiei unde este amplasat defectul n raport cu suprafeele exterioare ale piesei);

- msurarea i estimarea formei i volumului (adeseori se aproximeaz mrimea defectului prin mrimea unei figuri geometrice n care poate fi nscris: sfer, paralelipiped sau prin proiecia acestuia pe o suprafa sau prin luarea n considerare a dimensiunii celei mai mari, denumit dimensiune caracteristic);

- estimarea tendinei de a evolua n timp, de propagare (defectele bidimensionale, cum ar fi fisurile, au tendina de propagare mai mare dect cele tridimensionale);

- compararea caracteristicilor reale ale produsului afectat de prezena defectelor detectate cu valorile stabilite la proiectare sau prescrise pentru acele caracteristici;

- luarea unei decizii privind acceptabilitatea defectelor detectate n conformitate cu o norm sau, n absena normelor, pe baza negocierilor dintre beneficiar si furnizor;

- analiza produsului declarat neconform n vederea stabilirii traseului lui specific: declasare, derogare, reprelucrare i reciclare.

n literatura de specialitate i n standarde exist numeroase clasificri bazate pe diverse criterii de selecie, cele mai importante fiind prezentate n cele ce

Metode moderne de detectare a defectelor9

urmeaz. Clasificarea general a defectelor produselor, pieselor sau materialelor Principalele criterii de clasificare, selectate pe criterii practice, sunt:

- clasificarea defectelor dup importana acestora i dup gradul de periculozitate n raport cu funcionarea produsului;

- dup gradul de grupare;

- dup caracteristica pe care o afecteaz; - dup frecvena de apariie;

- dup gradul de accesibilitate la detectare; - dup evoluia n timp.

Clasificarea defectelor dup importana acestora i dup gradul de periculozitate n raport cu funcionarea produsului

Dup acest criteriu defectele pot fi: critice, majore sau minore.

- Defectul critic este considerat acea neconformitate a unui produs care determin lipsa de securitate sau poate conduce la accidentarea utilizatorilor sau a acelora ce depind de utilizarea produsul respectiv.

- Defectul major este considerat cel care, fr s fie critic, reduce n mod substanial posibilitile de utilizare a produsului respectiv sau poate provoca o defectare care s mpiedice funcionarea acestuia.

- Defectul minor este o neconformitate care reduce confortul, afecteaz caracteristicile estetice sau diminueaz nesemnificativ funcionalitatea produsului.

Dac lum ca exemplu un autoturism, disfunciile sistemului de frnare sau ale sistemului de direcie se ncadreaz n categoria defectelor critice, ntruct afecteaz grav funcionalitatea produsului, poate pune in pericol viaa utilizatorului sau a celor din jurul lui, inclusiv viaa produsului. n cadrul aceluiai exemplu, disfuncia carburatorului sau a blocului de contact este considerat major deoarece mpiedic funcionarea produsului fr ns (de regul) a pune n pericol viaa cuiva. Deteriorarea sistemului de iluminare din habitaclu sau a brichetei de bord pot fi ncadrate n categoria defectelor minore ntruct produc doar un anumit disconfort sau incomoditi lipsite de importan in raport cu funcionalitatea general a produsului.

Este interesant faptul c un acelai defect, n funcie de destinaia produsului, poate fi ncadrat n una sau alta din categoriile de mai sus.

De exemplu o fisur ntr-o conduct de gaze este un defect critic n timp ce aceeai fisur ntr-o greutate de cntar este un defect minor att timp ct greutatea are valoare nscris i cntrirea se poate face corect.

Clasificarea defectelor dup caracteristica pe care o afecteaz Principalele caracteristici ale unei piese sau ale unui material sunt:

-compoziia chimic i puritatea;

-rezistena la solicitri mecanice statice sau dinamice;

-rezistena la solicitri termice sau la ali factori externi; -structura intern;

-omogenitatea;

-dimensiunile i forma;


-poziia reciproc a suprafeelor; - calitatea suprafeelor;

- continuitatea; - etaneitatea;

- capacitatea de a se magnetiza i de a pstra magnetizarea etc. Clasificarea defectelor dup acest criteriu conduce la urmtoarea grupare:

1. defecte sau abateri dimensionale;

2. defecte de form i poziie reciproc a suprafeelor; 3. abateri de la calitatea suprafeelor;

4. defecte de structur;

5. abateri de la compoziia chimic i gradul de puritate; 6. abateri de la caracteristicile mecanice;

7. discontinuiti;

8. defecte de etaneitate; 9. alte abateri.

De regul, n special n Romnia, primele trei grupe sunt detectabile n cadrul compartimentului de control dimensional, grupele 4 i 5 n compartimentul de ncercri metalurgice i analiz chimic, grupa a 6-a prin ncercri distructive, grupele a 7-a i a 8-a n principal prin control nedistructiv i ultima prin metode speciale sau combinate.

Clasificarea defectelor dup gradul de accesibilitate la detectare

Acest criteriu de clasificare are o importana practic deosebit, ntruct determin att tehnologia de examinare ct i echipamentul necesar n vederea detectrii. n funcie de poziia n raport cu suprafeele pieselor i cu gradul de accesibilitate se poate face urmtoarea grupare:

1. Defecte exterioare - n general, uor accesibile, sunt defecte de suprafa, situate pe suprafee exterioare;

2. Defecte interioare - n general, mai greu accesibile:

- situate pe suprafee interioare (ex.: peretele interior al unei evi, carcase);

- situate n interiorul pereilor pieselor: -n apropierea suprafeei:

-care comunic cu exteriorul;

-care nu comunic cu exteriorul.

- n interiorul pereilor piesei la o adncime, deprtare mai mare de suprafaa accesibil (sufluri, incluziuni solide, fisuri etc.).

Alte defecte sunt greu detectabile din diverse motive:

-din cauza pericolului pe care-l prezint n raport cu sntatea unui operator uman;

-n medii toxice (incint cu gaze: clor, oxid de carbon); -n medii radioactive (surse de radiaii gamma);

-la temperaturi ridicate (lingouri, cuptoare, reactoare n industria chimic) etc.

-din cauza distanei:


-la nalime mare (poduri rulante, cabluri de teleferic);

-la distane mari (furnale, conductori de transport al curentului electric);

-adncimi mari (baraje, turbine).

-din cauza amplasrii produsului vizat n interiorul unui ansamblu: -incint vidat (tub Rntgen, diode fotomultiplicatoare);

-sub presiune mare (rezervoare de gaz, butelii);

-produs capsulat (tub cinescopic, componente electronice).

O clasificare util n defectoscopia nedistructiv este prezentat n Figura 1.1

,

,

defecte de suprafata

defecte in apropierea

,

suprafeteiSuprafata de examinare

,

defecte de interior

Figura 1.1: Clasificarea defectelor dup poziia lor n raport cu suprafa accesibil examinrii.

Clasificarea defectelor dup frecvena de apariie raportat la un lot de piese sau la o singur pies

ntr-un lot de piese sau de-a lungul unei piese, un anumit tip de defect poate s apar sistematic, avnd la baz o eroare sistematic, sau apariia lui poate fi accidental, determinat de cauze accidentale. Dup gradul de grupare, defectele pot fi: singulare, grupate sau rspndite, mprtiate (Figura 1.2).

Figura 1.2: Clasificarea defectelor dup frecvena de apariie.

Clasificarea defectelor dup evoluia n timp sau dup tendina de propagare sub aciunea solicitrilor exterioare sau a tensiunilor interne remanente

Dup acest criteriu gruparea defectelor poate fi fcut n dou categorii:

- defecte fr tendin de propagare, "cumini", care stau pe loc i nu se dezvolt n timpul exploatrii produsului; acestea sunt de regul tridimensionale i au contururi rotunjite (sufluri, goluri);


- cu tendin de propagare pn la ruperea produsului; de regul, bidimensionale sau tridimensionale cu contururi ascuite (fisuri, crpturi, reprize, delaminri).

Este evident c mai periculoase sunt cele din a dou categorie, pentru c prezint efect de crestare, astfel c tehnicile de detectare le vizeaz n primul rnd pe acestea. Localizarea i msurarea defectelor se face n raport cu un sistem de referin convenabil ales (Figura 1.3).

z

x

y

Figura 1.3: Dimensiunile defectului raportate la un sistem de axe.

Alegerea sistemului de referin depinde de forma produsului examinat i de modul n care acesta ar putea fi reprelucrat n cazul detectrii unor defecte inacceptabile ce pot fi remediate.

Standardizarea defectelor

ntruct apariia unor defecte genereaz relaii de comunicare specifice, ntre diferitele compartimente ale fabricaiei i, n special, ntre furnizor i beneficiar, a aprut necesitatea standardizrii acestora. Astfel, au aprut standarde referitoare la defectele pieselor turnate, laminate sau obinute prin alte procedee de deformare plastic, referitoare la imperfeciunile mbinrilor sudate, lipite .a. n ara noastr sunt n vigoare standarde de defecte grupate pe categorii de produse, n funcie de modul de obinere al acestora, dup cum urmeaz:

STAS 782-79 Defectele pieselor turnate. Clasificare i terminologie

STAS 6656-80 Defectele pieselor laminate, extrudate i trase din oel. Clasificare i terminologie

STAS 6092/1-83 Piese forjate din oel. Clasificarea i terminologia defectelor STAS 6092/2-84 Piese forjate din materiale metalice neferoase. Clasificarea

i terminologia defectelor

SR EN ISO 6520-1 Clasificarea imperfeciunilor geometrice din mbinrile sudate ale materialelor metalice. Partea 1: sudare prin topire

SR EN ISO 6520-2 Clasificarea imperfeciunilor geometrice ale mbinrilor sudate ale materialelor metalice. Partea a 2-a: Sudarea prin presiune

STAS 8299-78 Clasificarea i simbolizarea defectelor mbinrilor sudate prin topire pe baza radiografiilor


STAS 12077-82 Defectele mbinrilor lipite. Clasificare i terminologie STAS 10354-81 Defectele suprafeelor tiate termic. Clasificare i

terminologie

n general, un standard referitor la defecte ofer toate datele generale necesare identificrii defectului, denumirii i simbolizrii lui.

Pentru exemplificare, n Figura 1.4 este redat o rubric din ISO 6520 care se refer la imperfeciunile mbinrilor sudate.

Figura 1.4: Exemplu de reprezentare n standard a imperfeciunilor mbinrilor sudate.

Utilizarea simbolurilor este util pentru redactarea rapoartului de examinare, care conine o rubric n care se precizeaz defectele identificate n timpul examinrii nedistructive, ntr-o manier ct mai succint i sintetic.

Defectele pieselor turnate

Prin defect al unei piese turnate se nelege orice abatere de la form, dimensiuni, mas, aspect exterior, compactitate, structur, compoziie chimic sau proprieti mecanice i fizice prescrise n standardele respective sau n alte documente tehnice normative. (STAS 782-79 Defectele pieselor turnate. Clasificare i terminologie)

La fel ca pentru orice alt produs, noiunea de defect al unei piese turnate este relativ i convenional. n funcie de destinaie, n standarde sau n alte documente tehnice normative de produs, aceeai abatere poate fi considerat sau nu ca defect inadmisibil, defect admisibil sau remediabil. n standard, pentru fiecare tip de defect s-a stabilit termenul ce trebuie s fie utilizat de ctre toti cei implicai, folosirea sinonimelor nefiind, de regul, acceptat.

Referitor la cauzele posibile, trebuie remarcat faptul c n standard sunt precizate doar cauzele cele mai probabile la nivelul unei anumite tehnologii de turnare. Este imposibil de precizat o singur cauz pentru fiecare defect. Cu excepia ctorva defecte care sunt rezultatul unei tehnologii de turnare evident greite, imperfeciunile se datoresc de cele mai multe ori unui concurs de mprejurri i nu unei cauze bine determinate. S-au stabilit 8 categorii de baz, fiecare fiind identificat printr-o liter:

A - Excrescene metalice B - Goluri (caviti)

C - Discontinuiti - crpturi D - Defecte de suprafa


E - Pies turnat incomplet

F - Dimensiuni sau configuraii necorespunztoare G - Incluziuni i defecte de structur

H Compoziie chimic, proprieti fizice i mecanice necorespunz-toare. Fiecare categorie este mprit n grupe i subgrupe, notate prin cifre. n

cadrul fiecarei subgrupe, se precizeaz printr-o a treia cifr fiecare defect n parte. Deci, un simbol cuprinde o liter i trei cifre. Anumite defecte se pot ncadra logic n mai multe categorii. Crustele, de exemplu, sunt excrescene metalice (categoria A), dar cu toate acestea sunt clasificate ca subgrupa (D230) la defecte de suprafa.

Dei cauzele care determin apariia defectelor nu constituie n standard un criteriu de clasificare, cunoaterea acestora faciliteaz identificarea defectelor, ncadrarea exact ntr-o categorie sau alta precum i posibilitatea comunicrii personalului din compartimentul de control cu toate persoanele implicate n fabricarea unui produs. Cauzele apariiei defectelor n piesele turnate pot fi grupate n urmtoarele categorii:

- defecte de material, determinate de materialul turnat, de puritatea acestuia i de particularitile pe care le are la turnare: fluiditatea, contracia, tendina de a dizolva gaze, tendina de segregare etc.;

- defecte de proiectare, determinate de forma i dimensiunile produsului, stabilite prin proiectare: grosimi de perei neuniformi, intersecii de perei n cruce, perei prea subiri etc.;

- defecte tehnologice, determinate att de procesul tehnologic stabilit ct i de gradul de acuratee a respectrii regulilor de realizare a fiecrei operaii i a fiecrei faze.

Defectele produselor laminate, extrudate i trase

Prin defect de laminare se nelege orice abatere de la dimensiunile, forma, masa, aspectul exterior, ministructura sau proprietile funcionale prevzute de standarde, norme tehnice sau condiii contractuale. (STAS 6656-80 Defectele pieselor laminate, extrudate i trase din oel. Clasificare i terminologie.)

Defectele produselor laminate pot avea diverse proveniene: - lingourile turnate folosite apoi la laminare;

- nerespectarea tehnologiei de laminare.

Defectele provenite din tehnologia de laminare pot avea urmtoarele cauze: - nclzirea incorect a lingourilor;

- reglarea necorespunztoare a cilindrilor laminorului;

- calitatea inferioar a ghidajelor i instalarea necorespunztoare a lor; - uzura pronunat a calibrelor;

- regim termic de nclzire i de rcire necorespunztor dup laminare. Terminologia, clasificarea i simbolizarea defectelor privind produsele

laminate i trase din oel au fost standardizate, ele fiind cuprinse n STAS 6656 -80, n ase grupe:

DL1: defecte de suprafa (ex. DL111 scoare);

DL2: abateri geometrice (defecte de form, abateri dimensionale i de mas, ex. DL211 sectiuni transversale deformate);


DL3: defecte de compactitate (ex. DL313 sufluri);

DL4: abateri ale compoziiei i puritii (ex. DL411 compozitie chimic necorespunzatoare, DL412 segregatii);

DL5: abateri ale caracteristicilor fizice i mecanice (ex. DL511 abateri ale caracteristicilor mecanice);

DL6: defecte de structur (ex. DL61 defecte de macrostructur).

Defectele lingourilor din oel destinate laminrii (Figura 1.5).

Crpturile care apar n domeniul plastic i n cel elastic sunt intercristaline, provocate de tensiunile termice sau fazice, ele formnd crpturile la rece. Tensiunile interne se compun din: tensiuni de contracie, tensiuni termice, tensiuni fazice. Tipurile principale de crpturi ce apar n lingouri sunt crpturile la cald i la rece.

Crpturile la cald apar n cursul turnrii lingoului. Oelul care se gsete n contact cu lingotiera se modific rapid, formnd o coaj care apoi, sub aciunea contraciei, se desprinde de perei. Se formeaz astfel un sac relativ subire i fragil, care conine tot oelul rmas lichid. Acest sac se poate rupe prin crparea coajei solidificate iniial la turnare, din cauza presiunii miezului nc lichid al lingoului. Pentru evitarea crpturilor la cald este avantajoas turnarea rapid i rece. Turnarea nceat prezint multe pericole, iar turnarea cald este nsoit de riscul formrii crpturilor.

Crpturile la rece se formeaz n timpul rcirii finale a lingoului. Riscul formrii crpturilor va depinde de calitatea oelului, deosebit de sensibile fiind oelurile semi-dure.

,

,

,

crapatura la rece

,

,

,

,

,

crapatura la cald din agatare sub imbinarea cu maselota

,

,

,

,

,

crapatura la cald longitudinala (de colt)

,

intrerupere de turnare (repriza)

,

bavura la picior

Figura 1.5: Defecte tipice lingourilor.

Defectele produselor forjate

Principalele cauze ale apariiei defectele pieselor forjate sunt:

- defectele existente n semifabricatul folosit, provenite din prelucrrile anterioare: abateri de la compoziia chimic, defecte de turnare, cnd semifabricatul este un lingou turnat sau defecte de turnare plus laminare, cnd semifabricatul este un produs laminat etc.;


- fenomenele care nsoesc prelucarea prin deformare plastic: apariia fibrajului, reducerea plasticitii, ecruisarea, curgerea plastic etc. atunci cnd acestea nu sunt corect prevzute sau luate n consideraie la proiectarea tehnologiei de prelucrare;

- nerespectarea regimului de tratament termic sau nclziri/rciri neuniforme; - dimensionarea sau debitarea greit a semifabricatului;

- erorile de proiectare a tehnologiei de prelucrare;

- uzura sculelor sau a mainilor folosite pentru realizarea deformrii: matrie, prese, ciocane etc.;

- nendeprtarea unor resturi metalice din matri sau de pe nicoval, ceea ce conduce la formarea unor incluziuni de suprafa prin imprimare.

Terminologia, clasificarea i simbolizarea defectelor din produsele forjate au fost standardizate, ele fiind cuprinse n STAS 6092/1 83, pentru produse din oel i STAS 6092/2-84, pentru produse din aliaje neferoase.

DF1: Forme, dimensiuni i mase necorespunztoare DF2: Defecte de suprafa

DF3: Discontinuiti, goluri DF4: Incluziuni

DF5: Defecte de structur

DF6: Compoziie chimic, caracteristici mecanice i fizice necore-spunztoare .

Imperfeciunile mbinrilor sudate

n general, procedeele de sudare utilizate n prezent pot fi incluse n una dintre cele dou categorii de procedee de sudare prin topire sau prin presiune. Unele dintre defectele mbinrilor realizate prin procedee speciale de sudare se ncadreaz mai greu n prevederile acestor standarde.

Prin imperfeciune (defect) se ntelege abaterea de la forma, dimensiunea, aspectul, continuitatea, structura etc., prescrise pentru sudura sau mbinarea respectiv n documentaia tehnic a produsului sau n standarde.

Defectele pot avea mai multe proveniene: din materialele care se mbin; de la pregatirea pieselor i asamblarea pieselor naintea operaiei de sudare; utilizarea unor materiale incompatibile; erori tehnologice sau fenomene care nsoesc sudarea propriu-zis. Zonele influenate termic din jurul sudurii pot de asemenea conine diverse tipuri de defecte din cauza a transformrilor, tensiunilor i altor fenomene care apar ca urmare a regimului termic la care sunt supuse.

Standardul SR EN ISO 6520-1 Clasificarea imperfeciunilor geometrice din mbinrile sudate ale materialelor metalice. Partea 1: sudare prin topire

SR EN ISO 6520-2 Clasificarea imperfeciunilor geometrice ale mbinrilor sudate ale materialelor metalice. Partea a 2-a: Sudarea prin presiune i definiia defectelor mbinrilor sudate; clasificarea defectelor; simbolizarea defectului conform SR EN ISO 6520-1 i simbolul defectului evideniat cu ajutorul radiografiilor, conform STAS 8299-78; reprezentarea grafic, schematic, a


defectelor conform STAS 735-79. Exemple de simbolizare sunt prezentate n Figura 1.6.

,

,

,

1013 fisura in zona influentata termic

,

,

1014 fisura in materialul de baza

,

,

1011 fisura1012 fisura

,

,

in cusatura sudatain zona de trecere

Figura 1.6: Fisuri longitudinale (101).

nconformitatecustandardeleamintite,defectele(imperfeciunile) mbinrilor sudate sunt mprite n 6 grupe caracteristice, precizate n Tabelul 1.1.

Tabelul 1.1

Grupa

Defectele mbinrilor sudate prin topire

Defectele mbinrilor sudate prin presiune

1

Fisuri

Fisuri

2

Goluri

Goluri

3

Incluziuni solide

Incluziuni solide

4

Lips de topire i de ptrundere

Defecte de legtur

5

Defecte de form

Defecte de form

6

Alte defecte

Alte defecte

Standardele referitoare la defectele mbinrilor sudate i a celor lipite nu sunt limitative. Constatarea unor defecte care nu se gsesc n standarde mai ales la mbinrile sudate prin procedee speciale de sudare se va semnala prin descrierea acestor defecte i a amplasrii lor.

Defecte specifice materialelor compozite i altor materiale Defectele specifice compozitelor metalice sunt:

- microcaviti de contracie, specifice compozitelor turnate: n aliajele obinuite, avnd un coeficient de contracie la solidificare de 3...6%, prezena particulelor sau fibrelor n matrice frneaz procesul de compensare a golurilor de contracie cu material lichid din zonele adiacente;

- sufluri, caracteristice compozitelor obinute prin procedeul Vortex de nglobare a materialului complementar, cand, o dat cu acesta sunt antrenate n baia metalic i gaze din mediul nconjurtor;

- aglomerri de particule sau fibre discontinue, care apar la o dispersare insuficient a materialului complementar, fiind specifice la aplicarea procedeului Compocasting (cu matricea metalic n stare semisolid);

- segregaii ale materialului dispersat, produse n urma flotrii sau sedimentrii particulelor sau fibrelor discontinue cu densiti diferite de cele ale matricelor sau n timpul procesului de solidificare, n urma rejeciei n faa frontului de faz solid;


- deteriorarea materialului complementar prin procese de dizolvare i topire sau n urma unor reacii chimice intense la interfa;

- fragmentarea fibrelor n timpul infiltrrii sau al amestecrii cu matricea n stare semisolid;

- fisuri, crpturi la cald, din cauza tensiunilor interne aprute la rcirea aliajelor turnate, respectiv frnrii contraciei;

- porozitatea, specific materialelor compozite obinute prin tehnica metalurgiei pulberilor.

n cazul compozitelor nemetalice, cele mai ntlnite defecte sunt:

- discontinuiti de tipul fisurilor i crpturilor (defecte bidimensionale periculoase, cu tendin de propagare pn la ruperea materialului);

- ntreruperi ale fibrelor;

- lipsa de legtur dintre fibre i matrice sau o legtur prea rigid ntre cele dou componente;

- goluri, poroziti, specifice compozitelor obinute prin depunerea matricei din stare de vapori (compozite carbon-carbon) sau a celor realizate prin sinterizare; prelucrarea ulterioar prin deformare plastic reduce, dar nu elimin n totalitate aceast porozitate;

- dezlipiri sau lips de legtur, aprute n cazul compozitelor stratificate realizate prin lipire cu adezivi (structuri sandvi cu miez fagure .a.);

- distrugeri pariale ale structurii fibroase n cursul operaiilor de obinere a produselor finite prin prelucrarea semifabricatelor;

- abateri de la forma prescris, ca urmare a deformrii prin torsionare a produselor realizate pe cale manual;

- delaminri - lips de legtur ntre straturile consolidate prin laminare.

n Figura 1.7 sunt prezentate schematic principalele tipuri de defecte specifice materialelor compozite polimerice.

Figura 1.7: Defecte specifice materialelor compozite polimerice.

n Figura 1.8 sunt prezentate schematic defectele specifice structurilor obinute prin lipire: lipsa de legtur ntre aliajul de lipit i materialul suport, lipsa de adeziv, porozitate n stratul de aliaj de lipit sau adeziv, fisuri, desprindere coeziv, strat de adeziv sau aliaj de lipit neuniform.


Defectele materialelor lipite sunt standardizate. n STAS 12077-82 Defectele mbinrilor lipite. Clasificare i terminologie sunt prezentate, asemntor defectelor mbinrilor sudate prin presiune, grupele de defecte, simbolurile i schiele acestora.

Figura 1.8: Defecte specifice structurilor lipite.

1.2. Incercri nedistructive

1.2.1. Aspecte generale

ncercrile materialelor au ca scop determinarea proprietilor acestora, n corelaie cu diverse tipuri de solicitri la care ele pot fi supuse. n mod uzual, ncercrile sunt clasificate n funcie de grupa de proprieti la care se refer:

- ncercri mecanice, pentru a determina sau a verifica: duritatea, rezistena la traciune, la compresiune, reziliena, fluajul, rezistena la oboseal etc.;

- ncercri tehnologice, pentru a determina sudabilitatea, capacitatea de a se deforma, turnabilitatea, achiabilitatea etc.;

- ncercri fizice, pentru a determina diverse proprieti fizice, cum ar fi: conductivitatea termic, difuzivitatea, conductibilitatea electric, capacitatea de a se magnetiza, higroscopicitatea etc.;

- ncercri chimice, pentru a determina rezistena la coroziune, la atacul unor acizi i alte proprieti chimice.

La aceste ncercri se adaug analizele chimice, precum i examinrile de structur examinrile metalografice asociate ncercrilor care au ca scop determinarea propriettilor materialelor. Dup modul n care afecteaz integritatea produsului examinat, ncercrile materialelor sunt grupate n: ncercri distructive i nedistructive.

ncercrile distructive sunt considerate acele metode care afecteaz, parial sau total, integritatea produsului examinat sau a probei analizate pentru a caracteriza produsul respectiv.


ncercrile nedistructive sunt acele metode care nu afecteaz produsul analizat, examinrile fiind denumite i non-invazive.

n practica industrial i n laboratoarele de cercetri se aplic un numr foarte mare de metode de ncercate nedistructiv. Numrul acestora depete lejer cifra de 200. Dintre acestea circa 150 sunt standardizate. Totui, o rspndire mare o au un numr redus dintre ele, circa 810. De altfel, certificarea personalului operator pentru examinri nedistructive se aplic numai pentru 8 metode n Europa.

1.2.2. Scurt istoric

Cele mai vechi ncercri nedistructive sau examinri nedistructive (END) sunt cele optico-vizuale. Din cele mai vechi timpuri omul a verificat execuia unui obiect prin examinare atent cu ochiul liber sau, mai trziu, cu un instrument.

n afara examinrilor optico-vizuale folosite dintotdeauna, se consider c primele ncercri nedistructive au fost aplicate pentru detectarea fisurilor de suprafa ale inelor de cale ferat sau ale unor componente de tren. Prile suspecte erau unse sau introduse n ulei, dup care se curau i se acopereau cu o pudr. n locurile n care existau fisuri, pudra absorbea uleiul intrat n acestea i, pe suprafaa examinat, se ntindea o pat de ulei cu o mrime dependent de mrimea fisurii. Aceast metod a stat la baza dezvoltrii inspeciei, cunoscut astzi, sub denumirea de examinare cu lichide penetrante.

Radiaia X a fost descoperit n 1895 de ctre fizicianul Wilhelm Conrad Rntgen (1845 - 1923) care a fost profesor la Wrzburg Universitt din Germania. La scurt timp dup aceast descoperire, Rntgen a realizat prima radiografie industrial. Alte metode de examinare, bazate pe proprietile ultrasunetelor sau pe proprietile curenilor turbionari au fost create i aplicate n timpul celui deal doilea razboi mondial.

La nceput, aplicarea acestora viza doar detectarea defectelor, dup care a urmat etapa n care detectarea defectelor s-a asociat cu verificarea acceptabilitii acestora i luarea deciziei admis/respins. Din punct de vedere cronologic, specialitii apreciaz c nceputurile Examinrilor nedistructive pot fi situate dup cum urmeaz:

1850 Lichide penetrante 1860 Verificarea etaneitii 1879 Cureni turbionari 1895 Radiaii penetrante 1930 Ultrasunete

1948 Holografie 1950 Emisie acustic

ncepnd cu anul deceniul apte al secolului al XX-lea, optica specialitilor privind inspecia calitii prin metode nedistructive s-a schimbat esenial.

n primul rnd, dezvoltarea tehnicilor de detectare a permis semnalarea defectelor din ce n ce mai mici, ceea ce nsemna respingerea unui numr tot mai


mare de produse n controlul automat. n al doilea rnd, a aprut i s-a extins rapid disciplina intitulat mecanica ruperii care permite predicia comportrii produselor cu defecte n exploatare. Prin instrumentele oferite de mecanica ruperii se poate estima, cu oarecare aproximaie, momentul n care un produs cu defect se va rupe, n funcie de forma i poziia acestuia, solicitarea la care urma s fie supus obiectul i caracteristicile sale.

Mecanica ruperii a dezvoltat o serie de metode de estimare a modului de propagare a fisurilor sau a altor tipuri de defecte i sub aciunea unor solicitri ciclice, (rupere la oboseal). Cu ajutorul acestor instrumente a devenit posibil acceptarea unor structuri care conineau defecte dac dimensiunile, forma i modul de evoluie a acestora erau cunoscute.

Aceste elemente au stat la baza noii filosofii de proiectare denumite "damage tolerant design. Piesele care au defecte pot fi utilizate att timp ct se poate stabili c defectele respective nu se vor dezvolta n timpul utilizrii pn la o dimensiune critic, adic suficient de mare nct s conduc la ruperea sau distrugerea pieselor. Pentru comunitatea specialitilor n ncercrile nedistructive s-a deschis o nou perspectiv.

Simpla detectare - calitativ - a defectelor nu mai era suficient.

A devenit necesar analiza cantitativ a defectelor, obinerea de informaii referitoare la mrimea i forma defectelor, informaii care s constituie date de intrare n calculele de mecanica ruperii, astfel nct s se poat estima durata de viaa a produsului. Analiza cantitativ a fost strict impus n domenii de vrf cum ar fi cel militar i nuclear. n aceste domenii s-au dezvoltat numeroase programe de cercetare pentru predicia duratei de via a produselor, ceea ce a condus la apariia unei noi discipline: evaluarea nedistructiv.

ncercrile (examinrile) nedistructive (Nondestructive Testing NDT) joac un rol deosebit de important n ceea ce privete sigurana c piesele unei structuri i vor ndeplini funciile un interval de timp predeterminat.

Specialitii din domeniul ncercrilor nedistructive au creat i implementeaz ncercri prin care caracterizeaz materialele sau detecteaz, localizeaz i msoar defectele, defecte care pot determina prbuiri de avioane, explozii de centrale nucleare, deraieri de trenuri, incendii i o ntreag gam de alte evenimente mai puin vizibile, dar la fel de periculoase. ntruct ncercrile nedistructive nu afecteaz n niciun fel integritatea produsului testat, utilizarea lor este foarte util n controlul calittii produsului care urmeaz a fi utilizat. n general, ncercrile nedistructive sunt asemntoare celor aplicate n medicin pentru examinarea nedistructiv a omului sau animalelor.

Evaluarea nedistructiv (Nondestructive Evaluation - NDE). Dei uneori noiunile de evaluare i ncercare sunt utilizate ca sinonime, din punct de vedere tehnic, prin evaluare nedistructiv se nelege, n primul rnd, msurarea i descrierea unui defect, stabilirea formei i poziiei acestuia, determinarea caracteristicilor unui material, proprietilor fizice sau magnetice etc.

n Figura 1.9 este prezentat comparativ evoluia principalelor metode de examinare nedistructiv.


Evoluia principalelor metode de examinare nedistructiv a fost strict determinat de dezvoltarea mijloacelor de investigare, dar i de exigenele impuse de domeniile de vrf ale tehnicii, cum ar fi: industria nuclear, industria aeronautic, ci ferate, electronic, tehnic militar i medical etc.

Unele metode, considerate tradiionale, cum ar fi radiaiile penetrante, pulberile magnetice i lichidele penetrante au o evoluie lent, chiar uor descendent (radiaiile), n ceea ce privete aplicabilitatea, n timp ce alte metode cunosc n ultimele decenii o dezvoltare exploziv.

Figura 1.9: Evoluie i tendine actuale n dezvoltarea metodelor de examinare nedistructiv.

Factorii care determin dezvoltarea metodelor de examinare nedistructiv i motiveaz cercetarea pentru mbuntirea performanelor actuale sunt:

- evoluia tehnologiilor de vrf din construciile aerospaiale, echipamentele pentru centrale electrice nucleare, utilajele chimice speciale etc.;

- intensificarea preocuprilor pentru realizarea unor produse i construcii de dimensiuni mari i/sau deosebit de complexe, cum sunt: petrolierele i mineralierele, platformele de foraj marin, instalaiile termoenergetice, vase sub presiune pentru centrale nucleare, aeronave, nave spaiale, instalaii pentru industria de utilaj chimic, poduri .a.;

- extinderea procedeelor de sudare i a domeniului de aplicare a construciilor sudate;

- necesitatea asigurrii proteciei individuale, sociale i a mediului, prin ameliorarea calitii produselor i obligativitatea garantrii fiabilitii i duratei de via a acestora;

- aspecte tehnico - economice care vizeaz reducerea greutii specifice, folosirea unor materiale noi care s nlocuiasc materialele deficitare;


- necesitatea admiterii defectelor n limite acceptabile, ca rezultat inerent al aplicrii tehnologiilor de prelucrare a semifabricatelor ntr-o nou concepie de proiectare constructiv - tehnologic cunoscut sub denumirea de fitness for purpose, n care toate etapele de la concepie i pn la realizarea produsului sunt subordonate calitii i eficienei acesteia;

- necesitatea optimizrii volumului controlului, astfel nct cheltuielile generate de control s fie minime; aplicarea unor metode ultrasensibile necorelate cu nivelul de execuie i cu posibilitile mijloacelor mai simple i mai puin costisitoare, conduce la mrirea nejustificat a preului.

ncercrile nedistructive moderne sunt folosite n prezent pentru:

- asigurarea integritii produselor i, implicit, a fiabilitii acestora;

- evitarea defectrilor, prevenirea accidentelor care pun n pericol viaa i integritatea oamenilor i altor fiine, evitarea accidentelor ecologice;

- asigurarea obinerii unui profit de ctre cel care le folosete;

- asigurarea satisfaciei clientului i meninerea reputaiei productorului; - mbuntrirea permanent a proiectului produsului;

- controlul proceselor de prelucrare; - reducerea costurilor de fabricare;

- meninerea unui nivel de calitate constant; - asigurarea eficienei operaionale.

1.2.3. Organizaii n domeniul END

EFNT - The European Federation for Non-Destructive Testing Federaia European pentru ncercri Nedistructive fondat n mai 1998 la Copenhaga, la cea de-a 7-a Conferin European pentru ncercri Nedistructive (ECNDT - The 7th European Conference for Non-Destructive Testing), unde 27 de societi naionale i-au unit forele pentru crearea unei organizaii la nivel european. Principalul obiectiv al acestei federaii a fost stabilirea unui sistem european de calificare a personalului. Certificarea persoalului se face conform normei europene EN 473.

NDTMA NondestructiveTesting Management Association - Asociaia managerial pentru examinri nedistructive.

n aproape fiecare ar a lumii exist organizaii, societi sau asociaii profesionale pentru Examinri Nedistructive. Cteva dintre cele mai cunoscute societi naionale sunt:

ARoENd Asociaia Romn de Examinri Nedistructive, nfiinat n anul 1990, ca asociaie profesional, tiinific, neguvernamental i independent, avnd ca scop principal promovarea i protecia activitii de END n Romnia. ncepnd cu anul 1994, cnd a fost organizat primul Simpozion Naional, cu participare internaional, ARoENd a ajuns anul acesta (2008) la cea de a 15-a ediia a simpozionului, organizat n ultimii ani la Mamaia, n luna iunie a fiecrui an.


ASNT - American Society for Nondestructive Testing Societatea American pentru ncercri Nedistructive, cea mai mare societate tehnic pentru NDT, a fost nfiinat n anul 1941 sub denumirea iniial de The American Industrial Radium and X-Ray Sociaty. ASNT este lider mondial n organizarea conferinelor i ntlnirilor internaionale a specialitilor din domeniu.

CINDE Canadian Institute for NDE Institutul Canadian pentru ncercri Nedistructive.

COFREND - COnfederation FRancaise pour les Essais Non Destructifs Confederaia Francez pentru ncercri Nedistructive.

BINDT The British Institute of Non Destructive Testing Instutul Britanic pentru ncercri Nedistructive.

DGZfP - Deutsche Gesellschaft fr Zerstrungsfreie Prfung Societatea German pentru ncercri Nedistructive.

JSNDI Japanise Society for Non Destructive Inspection Societatea Japonez pentru Inspecia Nedistructiv.

RSNTTD Russian Society for Non Destructive Testing and Technical Diag-nostics Societatea Rus pentru ncercri Nedistructive i Diagnostice Tehnice.

ISND Indian Society for Nondestructive Testing - Societatea Indian pentru ncercri Nedistructive.

1.2.4. Standarde i norme

ComitetulEuropeanpentruStandardizare(EuropeanCommitteefor Standardization CEN) n colaborare cu Organizaia Internaional de Standardizare (International Organization for Standardization ISO) lucreaz n prezent la armonizarea standardelor existente n domeniul examinrilor nedistructive. Membrii CEN sunt: Austria (ON), Belgia (IBN/BIN), Republica Ceh (COSMT), Danemarca (DS), Finlanda (SFS), Frana (AFNOR), Germania (DIN), Grecia (ELOT), Islanda (STR), Irlanda (NSAI), Italia (UNI), Luxemburg (SEE), Olanda (NNI), Norvegia (NSF), Portugalia (IPQ), Spania (AENOR), Suedia (SIS), Elveia (SNV) i Marea Britanie (BSI).

Organizaii afiliate sunt: Albania (DSC); Bulgaria (CSM); Croatia (DZNM); Cipru (CYS); Estonia (EVS); Ungaria (MSZH); Letonia (DQMSD); Lituania (LST); Malta (MSA); Polonia (PKN); Romnia (ASRO); Slovacia (UNMS); Slovenia (SMIS); i Turcia (TSE). n plus, CEN are urmtoarele organizaii corespondente: EOS (Egyptian Organization for Standardization and Quality Control); SABS (South African Bureau of Standards); DSTU (State Committee of Ukraine for Standardization, Metrology and Certification) i SZS (Yugoslavian Federal Institution for Standardization).

n domeniul certificrii personalului Societatea American pentru ncercri Nedistructive a elaborat o norm cu recomandri practice privind calificarea personalului operator pentru domeniul NDT. Norma are indicativul SNT-TC-1A i


este cunoscut n ntreaga lume. n Europa, organizaiile care efectueaz ncercri nedistructive se acrediteaz dup norma EN 45004, EN 45001 i EN 17025.

Calificarea i certificarea personalului din domeniul NDT se face, la nivel european, dup norma EN 473.

n Romnia calificarea i certificarea personalului se efectueaz conform normei europene EN 473, pentru toate domeniile, cu excepia celor care cad sub incidena unor organisme romneti de reglementare cum ar fi ISCIR (Inspecia de Stat pentru Controlul Cazanelor i Recipientelor sub Presiune i Instalaiilor de Ridicat), AFER (Autoritatea Feroviar Romn), CNCAN (Comisia Naional pentru Controlul Activitilor Nucleare) .a.

1.2.5. Terminologie general

Defectoscopie tiin care se ocup cu definirea, caracterizarea, msurarea i detectarea defectelor (discontinuitilor) materialelor .

Produs, cerin, caracteristic

Produs rezultatul unui proces (ex.: materiale procesate, hardware, software, servicii).

Caracteristic trstur distinctiv (a unui produs, pies, material etc.). Cerin nevoie sau ateptare care este declarat, implicit sau obligatorie. Conformitate ndeplinirea unei cerine.

Examinare, inspecie, control

Examinare aciunea de a observa, a cerceta, a judeca, a privi atent ceva (un obiect, un produs, o persoan etc.).

Dovad obiectiv date care susin c ceva exist sau este adevrat.

Inspecie evaluare a conformitii prin observare i judecare, nsoite - dup caz - de msurare, ncercare sau comparare cu un calibru.

ncercare determinarea uneia sau mai multor caracteristici n conformitate cu o procedur.

Verificare confirmare, prin furnizare de dovezi obiective c au fost ndeplinite cerinele specificate.

Validare confirmare, prin furnizarea de dovezi obiective, c au fost ndeplinite cerinele pentru o anumit utilizare sau o aplicare intenionat. Observaii

-Termenii tradiionali folosii n domeniu i cei noi, introdui prin alinierea standardelor romneti la cele internaionale (EN, ISO), sunt adeseori contradictorii i pot genera confuzie. De aceea, sunt necesare precizrile care urmeaz.

-Inspecia calitii trebuie neleas ca fiind, activitatea de msurare, examinare, ncercare a uneia sau mai multor caracteristici ale unui produs i compararea acestora cu cerinele specificate, n vederea determinrii conformitii lor.

-Controlul nu este definit n standardele noi i este folosit n mod obinuit ca sinonim al termenului examinare i include tehnicile i activitile cu caracter operaional, utilizate pentru stabilirea caracteristicilor produsului.


-Putem spune deci control cu radiaii penetrante, dar, mai corect, i examinare cu radiaii penetrante pentru a denumi metoda de lucru i inspecie cu radiaii penetrante cnd ne referim la decizia privind obiectul controlat luat pe baza aplicrii metodei respective.

Not: n multe standarde, ce deriv din normele ISO sau EN, termenul control are sensul de stpnire sau inere sub control (a unui proces, produs, situaie. De exemplu: controlul produsului neconform).

Control nedistructiv, control distructiv

Metod de examinare nedistructiv metod de examinare i/sau ncercare, care permite obinerea unor informaii cifrice sau de alt natur asupra defectelor, anomaliilor, deformaiilor geometrice sau a strii fizice ale obiectului controlat (materiale, componente, ansambluri) prin mijloace care nu altereaz aptitudinea de ntrebuinare a acestuia (STAS 12 509-86). Pe scurt: controlul nedistructiv nu afecteaz integritatea obiectului controlat. Prescurtare: END.

Metod de examinare distructiv metod de examinare i/sau ncercare, nsoit de distrugerea parial sau total a obiectului examinat.

Defectoscopie nedistructiv tiin care se ocup cu descrierea, caracterizarea,detectareaimsurareadefectelor(imperfeciunilor, discontinuitilor) materialelor, prin folosirea unor metode de examinare nedistructiv.

Neconformitate, defect, imperfeciune Neconformitate nendeplinirea unei cerine.

Defect nendeplinirea unei cerine referitoare la o utilizare intenionat sau specificat (SR EN ISO 9000).

Discontinuitate perturbare a ordinii, continuitii, omogenitii sau valorii presupuse sau impuse unei caracteristici a materialului obiectului controlat (STAS 10042-90). Exemple: fisuri, goluri, neomogeniti ale structurii, diferene de grosimi neimpuse prin proiect etc.

Observaii

- Dei noiunile neconformitate i defect par a fi sinonime, standardele n vigoare introduc o oarecare confuzie, deoarece: SR EN ISO 9000 recoman-d folosirea cu extrem pruden a termenului defect din cauza implicaiilor juridice ale acestuia (de exemplu, produs defect).

- Standardele vechi, folosite n examinrile nedistructive folosesc termenul defect desemnnd o discontinuitate, fie o discontinuitate neacceptat de specificaia tehnic, standard, caiet de sarcini, prevederi contractuale etc.) a obiectului examinat (de ex. STAS 10042-90).

- n consecin, recomandm folosirea cu precdere a termenului discontinuitate n special pentru neconformitile legate de continuitatea macrostructural a materialelor i a termenului defect pentru o discontinuitate (n general, neconformitate) neacceptat. Standardele recente recomand n acelai scop, termenul imperfeciune


Criteriu de acceptare/respingere

Criteriu de Acceptare/Respingere (A/R) norm sau standard la care se fac referiri pentru luarea deciziei de acceptare sau respingere a produselor cu neconformiti.

Trasabilitate abilitatea de a reconstitui istoricul, aplicarea sau localizarea a ceea ce este luat n considerare (de exemplu, originea materialelor i componentelor, procesarea i distribuirea lor, examinarea sau inspecia produselor etc.).

Produs neconform

Produs neconform produsul care nu ndeplinete cel puin una din cerinele specificate.

Produs neconform recuperabil produsul neconform asupra cruia se poate aciona pentru a elimina o neconformitate constatat, n vederea utilizrii lui n scopul iniial (ex.: reprelucrare, redresare, reparare).

Produs neconform nerecuperabil produs neconform care nu mai poate fi utilizat n scopul iniial (sinonim: rebut).

Rebutare aciune ntreprins asupra unui produs neconform pentru a mpiedica utilizarea acestuia n scopul iniial. (reciclare sau distrugere).

Indicaie

Indicaie informaie oferit de o metod de examinare nedistructiv ntr-o form accesibil simurilor i nelegerii operatorului (cifre afiate, bucle ntr-o oscilogram, o pat de culoare sau o deviaie a unui ac indicator).

n funcie de ct de concludent este informaia, indicaiile pot fi: - relevante care pot fi asociate cu existena unei discontinuiti;

- nerelevante provocate de alte cauze dect existena unei discontinuiti, de obicei, din cauza aplicrii necorespunztoare a metodei de examinare (sinonim: indicaie fals);

- neconcludente indicaii pe baza crora nu se poate stabili existena unei discontinuiti sau nu se poate determina natura acesteia.

nregistrare

nregistrare document prin care se declar rezultatele obinute sau furnizeaz dovezi ale activitilor realizate.

Raport de examinare nregistrare ntocmit n urma aplicrii unei metode de control, inspecie, ncercare, prin care se declar condiiile tehnice folosite, rezultatele obinute cu dovezile necesare i responsabilitile personalului operator.

Sensibilitate, rezoluie

Sensibilitatea metodei valoarea minim a parametrului sau caracteristicii obiectului controlat, care mai poate fi evideniat n condiii de control date. Putereseparatoaredistanaminimdintredouindicaiide discontinuiti, care mai pot fi evideniate distinct n condiii de examinare date.


Sistem de examinare, tehnic de examinare

Sistem de examinare totalitatea elementelor (factorilor) care contribuie la reuita aplicrii unei metode de examinare.

Un sistem de examinare cuprinde:

- materiale folosite (ex.: lichide penetrante, pulberi magnetice, cuplani acustici, filme radiografice etc.);

- agentul de investigare (ex.: lumin alb, radiaii ultraviolete, ultrasunete, radiaii ionizante, cmp magnetic etc.);

- aparatura utilizat (ex.: defectoscop, monitor, etaloane, palpatoare etc.); - operatorul (ex.: nsuiri fiziologice, calificare, procedura de lucru etc.).

Tehnic de examinare - mijloacele i procedeele i folosite pentru aplicarea practic a unei metode de examinare.

De exemplu, examinarea cu ultrasunete metod; examinarea cu unde longitudinale tehnic.

1.2.6. Clasificarea metodelor END

ncercrile nedistructive sunt un domeniu al tiinei materialelor care se ocup cu toate aspectele care vizeaz calitatea, continuitatea i ndeplinirea rolului funcional al materialelor, pieselor i structurilor. Acest domeniu include toate tehnologiile de detectare i msurare a proprietilor importante ale materialelor i produselor, ncepnd cu eantioane dedicate cercetrii i terminnd cu produse finite sau structuri aflate deja n exploatare. Informaiile cu caracter general privind obiectivele metodelor de examinare de baz sunt destul de dificil de sintetizat, avnd in vedere multitudinea de criterii care ar putea sta la baza unei astfel de prezentri. n Tabelul 1.2 sunt prezentate principalele metode de examinare nedistructiv, mpreun cu posibilitile de investigare asigurate de fiecare.

Termenul de metod este folosit aici pentru a indica un ansamblu de proceduri specifice, tehnici i instrumente asociate cu fiecare categorie de ncercri nedistructive. Uzual, exist mai multe tehnici i proceduri asociate fiecrei metode. Societatea American pentru ncercri Nedistructive (The American Society for Nondestructive Testing ASNT) clasific metodele de examinare nedistructiv n ase categorii de baz: metode mecanice i optice, metode bazate pe proprietile radiaiilor penetrante, metode electromagnetice i electronie, sonice i ultrasonice, termice i bazate pe radiaii infraroii, chimice i analitice. Fiecare metod poate fi complet caracterizat prin definirea urmtorilor factori principali:

- sursa de energie sau mediul utilizat pentru investigarea obiectului ncercat (cum ar fi: radiaia X, undele ultrasonore sau radiaia termic);

- natura semnalului, imaginea sau signatura rezultat ca urmare interaciunii cu obiectul testat (atenuarea radiaiei X sau reflexia ultrasunetelor);

- mijloacele prin care se detecteaz semnalele rezultate (emulsie fotografic, cristal piezoelectric sau bobin de inducie);


- metode de prezentare sau nregistrare a semnalelor (imagine pe osciloscop sau radiografie);

- modul de interpretare a rezultatelor (pe baza indicaiilor directe sau indirecte, calitative sau cantitative i a dependenelor pertinente).

De aici rezult c schema de principiu a oricrei metode de END se poate ncadra n schema general din Figura 1.10.

Tabelul 1.2.

Nr. crt.

Categoria de metode NDT

Caracteristici sau defecte semnalate sau analizate

1

Mecanice i optice

Culoare, dimensiuni, forme, calitatea suprafeei, defecte de suprafa, defecte strpunse, distribuia i mrimea tensiunilor, fisuri

2

Radiaii penetrante

Fisuri, densitate i variaii ale caracteristicilor chimice, distribuii ale unor componente elementare, incluziuni, segregaii, porozitate i microporozitate, lips de aliniere, pri lips, degradri n funcionare, contracie, grosimi, goluri

3

Electromag-netice i electronice

Elemente de aliere, anizotropie, caviti, fisuri la rece, tensiuni locale, duritate, compoziie chimic, contaminare, coroziune, fisuri, structur cristalin, conductivitatea electric sau termic, fulgi, tratament termic, rupturi la cald, incluziuni, concentrri de ioni, suprapuneri (ncreire la laminare), deformri ale structurii reticulare, grosimea straturilor, gradul de umiditate, polarizaia, bavuri, segregaie, contracie, nivel de ecruisare, rezistena la rupere, grosimi, dezlipiri

4

Sonice i ultrasonice

Iniierea i propagarea fisurilor, fisuri, goluri, grad de ecruisare, factor de amortizare, gradul de sinterizare, delaminri, densitate, dimensiuni, modul de elasticitate, dimensiuni de gruni cristalini, incluziuni, de-gradare mecanic, nealiniere, porozitate, degradare din cauza radiaiei, structura materialelor compozite, tensiuni, rezistena la traciune, forfecare i compresiune, dezlipiri, uzur

5

Termice i radiaii infraroii

Calitatea lipirii, compoziie chimic, emisivitate, zone calde, grosimi de plci, porozitate, reflectivitate, tensiuni, conductivitate termic, grosimi, goluri

6

Chimice i analitice

Identificarea aliajelor, compoziie chimic, fisuri, analiza elementelor structurale i distribuia acestora, dimensiuni de gruni cristalini, incluziuni, macrostructur, porozitate, segregaie, anomalii de suprafa

Categorii auxiliare

7

Generarea imaginilor

Variaii dimensionale, performane dinamice, anomalii de caracterizare i definire, configuraii ale cmpului magnetic

8

Analiza semnalului de imagine

Selectarea datelor, procesare i afiare, anomalii de prezentare, corelaii i identificri, mbuntirea imaginii, separarea variabilelor multiple

O surs emite un agent de investigare care interacioneaz cu obiectul supus controlului. n urma acestei interaciuni, agentul de investigare poart cu el


informaii privind obiectul controlat (signatura obiectului). Aceasta este descifrat de ctre un detector, rezultatul investigaiei fiind prezentat operatorului, ntr-un mod convenabil, accesibil simurilor acestuia. Agenii de investigare sunt numeroi. Dintre acetia, sepotenumera: radiaiile ionizante, ultrasunetele, radiaiile infraroii, undele radio, lumina vizibil, aerul comprimat, gazele trasoare, cmpul magnetic etc. Scopul sau obiectivele fiecrei metode este de a furniza informaii privind urmtoarele caracteristici ale materialului:

Figura 1.10: Schema de principiu a unei metode de examinare nedistructiv.

- discontinuiti (cum ar fi: fisuri, goluri, incluziuni, delaminri);

- structuri sau defecte de structur (incluznd structura cristalin, dimensiuni de gruni, segregaii, nealinieri);

- dimensiuni i alte caracteristici metrologice (grosime, diametru, dimensiuni ale golurilor, dimensiuni ale discontinuitilor);

- caracteristici fizice i mecanice (reflectivitate, conductivitate, modul de elasticitate, viteze de propagare a sunetelor);

- compoziii i analize chimice (identificarea aliajelor, impuriti, distribuia constituenilor);

- starea de tensiuni sau rspunsul dinamic (tensiuni reziduale, creterea fisurilor, uzur, vibraii);

- analiza signaturii (coninutul imaginii, spectrul de frecvene, configuraia cmpului).

Termenii utilizai pentru definirea diverselor caracteristici evideniate cu ajutorul ncercrilor nedistructive sunt explicai n Tabelul 1.3.

Tabelul 1.3 Caracteristici msurate sau detectate

Obiectivele NDT

Caracteristici msurate sau detectate

Discontinuiti

Defecte de suprafa

rugozitate, zgrieturi, scobituri, coroziune, microfisurare, incluziuni i materiale strine ntreptrunse sau aderene

Defecte n apropierea suprafeei

fisuri, pori, carii, ncreituri, bavuri, ondulaii, incluziuni, cute

Defecte interne

fisuri, separaii, rupturi la cald, crpturi la rece, goluri de contracie, sufluri, lips de topire, pori, caviti, delaminri, dezlipiri, lips de aderen, incluziuni, segregaii

Structur


Microstructur

structur molecular, structur cristalin i/sau deformare, structura, structur reticular, dislocaii, tensiuni, cvacane, deformri

Structur

structura gruni cristalini, dimensiuni, orientare i poziie, aglomerare i porozitate, impregnare, umplutur i/sau distribuia unui material de ranforsare, anizotropie, eterogenitate, segregaii

Tabelul 1.3 Continuare

Mici anomalii de structur

lips de etaneitate sau defecte strpunse, contact slab, legturi slabe, pri lips, particule lips, impuriti.

Anomalii mari de structur

erori de asamblare, lips de aliniere, erori de distanare i de ordonare, deformaii, malformaii, pri lips.

Dimensiuni i caracteristici metrologice

Deplasri, poziii

dimensiuni liniare, separri, dimensiuni ale cavitilor, dimensiuni ale discontinuitilor, adncimi, localizare, poziie i orientare

Dimensiuni variabile

neuniformitate, denivelare, excentricitate, variaii de form i contur, variaii de mrime i mas

Grosime, densitate

grosimi de film, nveli, strat, plac, tabl, perete, variaii de densitate sau grosime

Proprieti fizice i mecanice

Proprieti electrice

rezistivitate, conductivitate, constant dielectric, factor de pierderi

Proprieti magnetice

polarizaie, permeabilitate, feromagnetism, for coeziv

Proprieti termice

conductivitate, constant termic de timp, potenialul termodinamic

Proprieti mecanice

rezisten la traciune, compresiune i forfecare (i modulele de elasticitate) coeficientul lui Poisson, vitez sonic, duritate, tenacitate i fragilitate, presiune

Proprieti ale suprafeei

culoare, reflectivitatea, indicele de refracie, emisivitatea

Compoziie chimic i analiza acesteia

Analiza elementelor componente

detecie, identificare i distribuie sau profilul elementelor componente, mrimea i compoziia scurgerilor

Concentraia de impuriti

contaminare, srcire, dopare i elemente difuzate

Coninut metalurgic

variaie, identificarea aliajelor, verificare sortare

Starea fizico-chimic

Coninutul de umiditate, gradul de ntrire, solidificare, concentraia de ioni i de produse rezultate n urma reaciilor de coroziune

Tensiuni i rspuns dinamic

Tensiuni, eforturi, oboseal

Tratament termic, maleabilizare i efecte rezultate n urma deformrii la rece, tensiuni reziduale, deteriorri determina-te de oboseal i mbtrnire

Deteriorri mecanice

uzur, eroziune, exfoliere, efecte rezultate n urma friciunii

Degradri chimice

coroziune, tensiuni de coroziune, transformri de faz.

Alte degradri

deteriorri din cauza radiaiilor i scurtcircuitelor de nalt tensiune

Perfornane dinamice

iniiere i propagare de fisuri, deformare plastic, fluaj, alunecare excesiv, vibrare, atenuare, durata evenimentelor i intervalul de timp la care se succed, orice comportare anormal

Analiza signaturii

Cmp electromagnetic

potenial electric, tensiune, distribuia i paternul cmpului electromagnetic

Cmp termic

izoterme, zone calde, temperaturi, flux de cldur, distribuie de temperaturi, pierderi de cldur, spoturi calde

Signatur acustic

zgomot, caracteristici ale vibraiei, frecvene, amplitudini, analiza spectrului armonic, emisia sonic i/sau ultrasonic

Signatur radioactiv

distribuie i difuzia izotopilor i trasorilor, variaia intensitii


Analiz de semnal sau de imagine

mbuntirea imaginii i cuantificarea, recunoaterea paternului, densitometrie, clasificarea semnalelor, separarea i corelaia, identificarea discontinuitilor, definirea (mrime i form) i analiza distribuiei, afiarea (prezentarea)

1.3. Metode de examinare nedistructiv

n acest subcapitol sunt prezentate sumar principalele metode de examinare nedistructiv, dup o schem unic n 12 puncte, care evideniaz principiul fizic, modul de aplicare, domeniul de utilizare, indicaii de defect, materiale ce pot fi examinate, scheme de principiu, echipamente i observaii, precum i recomandri specifice fiecrei metode.

Prezentarea succint care urmeaz are ca scop crearea unei imagini generale asupra celor mai rspndite metode de examinare nedistructiv, util att persoanelor care se specializeaz ntr-o singur metod, pentru a cunoate particularitile celorlalte metode, unele dintre ele complementare, ct i celor care au doar tangen cu domeniul END, pentru a putea exprima exigene realiste sau pentru a facilita comunicarea cu personalul certificat END.

1.3.1. Examinarea vizual

1. Denumirea metodei: EXAMINAREA VIZUAL (VT - Vizual testing)

2. Tipul de examinare: optic; n examinarea vizual instrumentul optic de mare complexitate, este ochiul omenesc, iar n examinarea optico-vizual se folosesc accesorii optice, pentru prelungirea funciei vizuale i creterea sensibilitii metodei sau pentru accesul n zone inaccesibile vizual.

3. Agentul de investigare: lumina vizibil - radiaia electromagnetic, n spectrul vizibil, cu lungimi de und cuprinse ntre 380 nm i 740 nm, obinut de la o surs de lumin.

4. Fenomenul fizic de baz: reflexia luminii provenit de la surs pe suprafaa obiectului examinat.

5. Modul de aplicare: obinerea unor informaii prin iluminarea obiectului controlat i receptarea imaginilor de ctre ochiul omenesc prin observare direct (examinarea vizual) sau ajutat de aparate optice (examinare optic).

6. Domeniul de utilizare: orice obiect, semifabricate, piese finite, asamblri, statice sau n micare. Depistarea deformaiilor, rupturilor, fisurilor, porilor i inclu-ziunilor de suprafa, defectelor de form n general.

7. Indicaia de defect: imagini virtuale receptate sau reale, nregistrate pe fotografie sau pe band video.

8. Materialul obiectului controlat: oricare. 9. Particulariti:


Principala caracteristic a unui operator care lucreaz n examinarea optico-vizual este acuitatea vizual - capacitatea ochiului de a remarca detaliile cele mai mici sau de a le diferenia forma. Pentru ochiul normal, n condiii optime, acuitatea vizual este de 1. Acuitatea vizual medie este de 2 - 4. La acuitatea vizual de 2 la distana de vedere bun (250 mm) ochiul poate deosebi detalii cu dimensiuni mai mici de 0,15 mm. Cea mai nalt acuitate vizual se obine la un diametru al pupilei de 3-4 mm, ceea ce corespunde unei iluminari de la 100 pn la 1000 lucsi. Se consider c acuitatea vizual a unui om este n limite normale (cu sau fr ochelari sau alte corecii medicale), dac ochiul distinge defecte de tip fisuri cu deschideri de 0,07...0,15 mm, de la o distan de 250 de mm i n condiiile unei iluminri corespunztoare.

10. Scheme de principiu - pentru efectuarea examinrii directe, accesul trebuie s fie suficient pentru amplasarea ochiului la cel mult 600 mm de suprafaa de examinat i la un unghi nu mai mic de aproximativ 300. n figura 1.11 este prezentat schema de principiu a examinrii vizuale, cu evidenierea domeniului unghiular de observare, cmpul vizual util.

Figura 1.11: Schema de examinare vizual.

11. Echipament de baz n examinarea optico-vizual se folosesc instrumente optice, dintre care, cele mai uzuale, sunt: lupe (fig. 1.12), microscoape, endoscoape periscoape, binocluri, telescoape.

Observatorobiectimagine

f

D

Fig. 1.12. Schema de principiu a unei lupe.

Lupa formeaz imaginea virtual, dreapt i mrit a obiectelor plasate ntre focar, situat la distana f, i planul principal al obiectului. Grosismentul lupei sau puterea de mrire se definete ca raport ntre mrimea aparent a imaginii i mrimea aparent natural (mrimi ale imaginii formate pe retin, atunci cnd ochiul privete obiectul prin aparat, respectiv liber, de la distana minim a vederii clare). n figura 1.13, este prezentat o imagine preluat n timpul examinrii optico-vizuale a unei custuri sudate, cu o lup cu mrire 2x.

,


Grosismentul lupelor utilizate n domeniul examinrilor nedistructive variaz ntre 2 i 8x. Mrirea maxim la utilizarea unui microscop este de 40x. Pentru examinarea suprafeelor interioare sau a unor componente incluse n structuri, care mpiedic examinarea direct, se folosesc diverse instrumente care deviaz i transmit lumina reflectat de suprafaa analizat. Adesea aceste instrumente sunt asociate cu aparate fotografice sau camere de luat vederi. Principalele instrumente optice folosite n acest scop sunt endoscoapele, n diverse soluii constructive.

Fig. 1.13. Examinarea cu lupa a unei custuri sudate.

Schemele de principiu ale unor endoscoape fixe sunt prezentate n Figura 1.14 i Figura 1.15.

,

,

Observatorlentila biconvexa

,

condensatoareprisma optice

sursa

,

de lumina

obiect examinat

Figura 1.14: Schema de principiu a unui endoscop.


5.Iluminar e

6.Oglin d

Tevi sudate cap la cap. Examinare pentru verificarea ptrunderii

Figura 1.15: Schema i fotografia unui endoscop (boroscop):

1 - mner (suport baterii); 2 ntreruptor; 3 - tij schimbabil; 4 - oglind; 5 - lamp cu halogen; 6 - lentil schimbabil; 7 ochi.

Lumina reflectat de rdcina unei custuri sudate este deviat de o prism, care schimb direcie de propagare a razelor de lumin din plan vertical, n plan orizontal. Razele deviate trec apoi succesiv printr-un ansamblu de elemente optice (condensatoare, filtre etc.), care au rolul de a mpiedica mprtierea fasciculului de lumin reflectat de obiectul de examinat, ajungnd la observator.

12. Observaii i recomandri

Normele actuale consider c iluminarea este corespunztoare atunci cnd are valori ntre 500 i 1000 lx. O iluminare sub 350 lx este nesatisfctoare, dar i o iluminare prea puternic, peste 2000 lx, conduce la rezultate slabe.Practic, iluminarea necesar se realizeaz prin amplasarea unei lmpi cu incandescen de 100 W la o distan de 0,2 m, respectiv un tub fluorescent de 80 W la o distan de 1 m de suprafaa iluminat. n acest fel se asigur o iluminare de 500600 lx.

Pentru a examina optico-vizual o suprafa a unui obiect, este necesar s se ia urmtoarele msuri:

- asigurarea accesului liber la suprafa prin ndeprtarea tuturor obiectelor care deranjeaz observarea; folosirea unei oglinzi poate ajuta la observarea unor zone greu accesibile;

- ndeprtarea materialelor care pot masca discontinuitile: murdrie, rugin, zgur, cruste, arsur, stropi, urme de vopsea etc.

Din punct de vedere istoric, se poate afirma cu certitudine c prima metod de examinare nedistructiv folosit de om a fost cea vizual.

Examinarea vizual se poate regsi n aproape toate celelalte metode de examinare cum ar fi, de exemplu: examinarea radiografiilor n examinarea cu radiaii penetrante, examinarea imaginilor date de pulberile magnetice sau a indicaiilor de defect oferite de lichidele penetrante. Examinarea vizual direct se caracterizeaz prin simplitate, cost relativ sczut, uurin n aplicare, dar necesit un nivel nalt de competena din partea operatorului, cunotine interdisciplinare care s permit interpretarea corect a informtiilor vizuale. Cauzele care au


determinat un anumit grad de neglijare a acestei metode ar putea fi explicate prin cteva aspecte care, uneori au diminuat ncrederea n rezultatele obinute, i anume: - dependena rezultatelor, n mod adesea subiectiv, de operator i de

nivelul de contiinciozitate i de competen ale acestuia; -o anumit mod a aparatelor;

-depedena deciziilor de acuitatea vizual a operatorului, care variaz de la o persoan la alta i la aceeai persoan, n funcie de vrst;

-necesitatea unei curri prealabile corespunztoare a suprafeei obiectului care este supus examinarii, suprafa ce trebuie, concomitent, s fie iluminat adecvat, n domeniul spectrului vizibil i s fie situat la o anumit distan care s permit examinarea.

1.3.2. Pulberi magnetice

1. Denumirea metodei: EXAMINAREA CU PULBERI MAGNETICE (MT - magnetig testing)

2. Tipul de examinare: magnetic.

3. Agentul de investigare: cmpul magnetic.

4. Fenomenul fizic de baz: producerea cmpurilor de scpri (de dispersie) atunci cnd liniile cmpului magnetic ntlnesc o discontinuitate a materialului.

5. Modul de aplicare: se magnetizeaz obiectul controlat. Se mprtie pulbere magnetic pe suprafaa obiectului. Se produc aglomerri de pulbere n dreptul discontinuitilor, marcndu-le astfel prezena.

6. Domeniul de utilizare: detectarea discontinuitilor de suprafa sau situate n preajma acesteia.

7. Indicaia de defect: pete colorate (rou, albastru, verde, galben) pe fondul suprafeei (n lumin alb) sau pete luminoase (galben, galben - verzui) pe fondul luminos albastru - violet (n lumin ultraviolet).

8. Materialul obiectului controlat: numai feromagnetice (oel carbon, font, oel slab aliat, nichel, cobalt i unele aliaje ale acestora).

9. Particulariti: prin aceasta metod, pot fi controlate doar piese i semifabricate confecionate din materiale care se magnetizeaz, cum ar fi: oel carbon i slab aliat, font, unele oeluri aliate, cobalt, nichel i unele aliaje ale lor. Materialele feromagnetice sunt materiale metalice cu permeabilitatea magnetic relativ r mult mai mare dect 1. Aceste materiale sunt atrase foarte puternic de un cmp magnetic. Exemple: fier, nichel, cobalt, magnetit Fe3O4-.

Cmpul magnetic de dispersie este neomogen i are energie mare. Tendina cmpului de a-i micora energia pn la o valoare minim posibil este satisfcut prin atragerea unor particule feromagnetice depuse sub form de pulbere pe suprafaa piesei controlate; se formeaz astfel aglomerri de pulbere pe suprafaa piesei, marcnd prezena defectelor. Mrimea cmpului magnetic de scpri depinde n mod direct de orientarea discontinuitii n raport cu liniile de for ale cmpului magnetizant i de adncimea la care se gsete discontinuitatea.


10. Scheme de principiu - pulberea magnetic depus pe obiectul magnetizat, se orienteaz dup liniile de cmp. Defectele de tip 1 i 2 (fig. 1.16) produc cmpuri de dispersie (scpri) sesizabile prin faptul c determin aglomerri de pulbere. Metoda asigur i detectarea defectelor din apropierea suprafeei, chiar dac acestea nu comunic cu exteriorul, dac pertubaiile produse se manifest la suprafa. Magnetizarea se poate face prin introducerea piesei ntr-un cmp magnetic generat de magnei permaneni, electrozi de contact, bobine, sau prin trecerea curentului electric prin pies.

1 discontinuitate de suprafa, orientat perpendicular pe liniile de cmp;

2 - discontinuitate n apropierea suprafeei, orientat perpendicular pe liniile de cmp; 3 - discontinuitate de profunzime, orientat nclinat fa de liniile de cmp;

4 - discontinuitate n apropierea suprafeei, orientat paralel cu liniile de cmp. Figura 1.16: Perturbarea liniilor de cmp de ctre discontinuiti.

La alegerea tipului de magnetizare este necesar s se stabileasc o corelaie ntre defectele posibile i traseul liniilor de cmp (Figura 1.17).

Figura 1.17: Tipuri de magnetizare:

a longitudinal; b circular; 1 indicaie sigur; 2 nu se obine indicaie; de defect; 3 indicaie sigur; 4 indicaie parial sigur.

11. Echipament de baz:

Echipamentul necesar la examinarea cu pulberi magnetice const, n principal din: surs de curent, dispozitiv de magnetizare, dispozitiv de mprtiat pulberea pe suprafaa piesei, lmpi de iluminare n domeniul vizibil sau n domeniul ultraviolet, pentru pulberea fluorescent, sonde de verificare, consumabile: pulberi uscate sau lichide magnetice i blocuri etalon. Un exemplu de dispozitiv de magnetizare frecvent utilizat n practic este prezentat n Figura 1.18 i anume magnetizarea cu jug magnetic.


Figura 1.18: Jug magnetic.

Verificarea magnetizrii i a calitii pulberii magnetice se face cu ajutorul unor mici dispozitive special construite denumite indicatoare de flux magnetic (Figura 1.19, a).

Figura 1.19: Verificarea magnetizrii:

a - indicator de flux magnetic, 1 - segmente din oel carbon brazate (8 buc.); 2 mner din material nemagnetic; 3 articulaii; 4 suprafa de observare (0,20...0,25 mm) din cupru sau alam; b indicaie caracteristic.

Indicatorul de flux magnetic se aeaz pe suprafaa piesei cu suprafaa de observare spre operator. Se magnetizeaz piesa i se aplic concomitent suspensia magnetic pe indicator, dup care se observ formarea indicaiei (indicaia caracteristic are aspectul literei X, tiat de o linie transversal, Figura 1.19, b).

n Figura 1.20 sunt prezentate cteva componente uzuale ale unui stand de examinare cu pulberi magnetice.

Gaussmetru

Jug magneticLichid magneticLamp UV

Figura 1.20: Componente uzuale ale unui post de lucru cu pulberi magnetice.


Consumabile

Pulbere magnetic fluorescent pulbere magnetic ale crei granule sunt acoperite cu o pelicul fluorescent. Contrastul fa de fond se obine prin diferena de strlucire la iluminarea cu radiaii ultraviolete (UV).

Pulbere magnetic colorat pulbere magnetic ale crei granule sunt colorate prin depunere de pelicule sau prin atacare chimic. Contrastul fa de fond se obine prin diferena de culoare.

Suspensie magnetic suspensie de pulbere magnetic ntr-un mediu de dispersie (aer, ap, petrol, ulei). Sinonim: lichid magnetic, dac mediul de dispersie de dispersie este lichid.

12. Observaii i recomandri

-n funcie de modul de utilizare a pulberii, tehnicile de examinare pot fi: - tehnici uscate, cnd pulberea este folosit n suspensie cu aer;

-tehnici umede, cnd pulberea amestecat cu un lichid magnetic.

-Intensitatea curentului electric trebuie s fie suficient de mare pentru ca inducia magnetic din piesa magnetizat (n vecintatea suprafeei), indiferent de metoda de magnetizare utilizat, s fie de minimum 0,72 T.

-Curentul electric folosit la alimentarea dispozitivelor de magnetizare poate fi: continuu, alternativ sau pulsant.

Curentul continuu asigur o mai bun sensibilitate de detectare a discontinuitilor n profunzime (de circa 7-8 ori mai bun dect la curentul alternativ), dar prezint inconveniente legate de obinerea lui.

Curentul alternativ asigur o bun sensibilitate de detectare a discontinuitilor fine de suprafa (din cauza vibrrii granulelor pulberii), se obine uor, dar are o mic sensibilitate de detectare n profunzime (din cauza efectului pelicular).

Curentul pulsant ntrunete avantajele metodelor precedente dar se obine destul de dificil.

-Jugul magnetic ndeplinete condiia impus de standard dac asigur ridicarea numai cu ajutorul forei magnetice a unei piese din material feritic, avnd o mas de 18 kg, pentru alimentarea n curent continuu, respectiv 4,5 kg pentru alimentarea n curent alternativ.

Magnetizarea trebuie astfel realizat nct liniile de for ale cmpului magnetic s cad perpendicular pe discontinuitile cutate.

-Sensibilitateadedeteciescadeapreciabildacorientarea discontinuitilor este deviat cu mai mult de 450 fa de direcia optim.

-La sfritul examin cu pulberi magnetice, trebuie inclus o operaie de demagnetizare a pieselor controlate, deoarece exist situaii n care magnetismul remanent aprut n urma controlului magnetic duneaz bunei funcionri a pieselor n exploatare sau la prelucrarea n continuare (sudare cu arc electric, vopsire n cmp electrostatic, montaj etc.).

-La examinarea cu pulberi magnetice discontinuitile sunt semnalate prin aglomerri de pulbere, denumite indicaii. Indicaia este o aglomerare evident de pulbere magnetic. Prin indicaie relevant se nelege o indicaie care poate fi


asociat cu existena unei discontinuiti. O indicaie nerelevant este o indicaie provocat de o alt cauz dect existena unei discontinuiti. De obicei, se datoreaz unei tehnici de magnetizare incorecte sau configuraiei geometrice a piesei. Prin indicaie neconcludent se nelege o indicaie pe baza creia nu se poate stabili existena unui defect sau nu se poate determina natura acestuia.

-Caracteristicile indicaiei formate pe dispozitivul de verificare ofer indicii referitoare la calitatea, magnetizrii i a pulberii sau lichidului magnetic.

-Dispozitivul de verificare vizualizeaz orientarea liniilor de cmp ceea ce permite cunoaterea direciei n care dac ar exista defecte acestea ar fi nedectabile (cele orientate paralel cu liniile de cmp).

1.3.3. Lichide penetrante

1. Denumirea metodei: EXAMINAREA CU LICHIDE PENETRANTE (PT - penetrant testing)

2. Tipul de examinare: cu substane penetrante.

3. Agentul de investigare: lichide cu putere mare de umectare a suprafeelor (penetrani colorani sau/i fluoresceni).

4. Fenomenul fizic de baz: ptrunderea lichidelor n spaii capilare.

5. Modul de aplicare: se depune penetrant pe suprafaa controlat, se ndeprteaz excesul de penetrant, apoi se extrage penetrantul rmas n discontinuiti cu ajutorul unei substane puternic absorbante (developant).

6. Domeniul de utilizare: obiecte cu dimensiuni relativ mici, semifabricate, suduri. Detectarea defectelor de suprafa deschise (fisuri, pori, neptrunderi sau statificri). Detectarea neetaneitilor.

7. Indicaia de defect: pete colorate n rou pe fondul alb al developantului (n lumin alb) sau pete luminoase galben, galben - verzui pe fondul indigo - violet al developantului (n lumin ultraviolet).

8. Materialul obiectului controlat: orice material cu excepia celor poroase.

9. Particulariti - principala proprietate a lichidelor valorificat n examinarea cu lichide penetrante este capilaritatea (capacitatea unor lichide de a ptrunde n caviti mici). Discontinuitile ce pot fi puse n eviden prin aceste metode de examinare pot fi mprite n urmtoarele grupe: discontinuti mici, la care dimensiunile dup trei direcii sunt de acelai ordin de mrime (deci de dimensiuni capilare); tubulare, care au dimensiunile de mrime capilar dup dou direcii, iar cea de-a treia dimensiune este mult mai mare; de tipul fisurilor, crpturilor, rupturilor la care una dintre dimensiuni este capilar, iar celelalte dou sunt mult mai mari.

Pentru a putea ptrunde n discontinuiti trebuie ca lichidele utilizate la examinare s ude materialul piesei examinate ( < 900 unde, este unghi de contact sau de umectare, unghiul format ntre suprafaa solidului i tangenta la suprafaa lichidului, ntr-un punct situat pe linia de contact.Impuritile, corpurile strine (de exemplu, murdria), prezente sau adugate unui lichid, pot


modifica n mod considerabil unghiul de contact. Agenii de umectare sau detergenii modific unghiul de umectare de la o valoare mare, care poate depi 90o, la o valoare mult mai mic, sub acest unghi.

10. Scheme de principiu:

Examinarea cu lichide penetrante (PT) const ntr-o succesiune de operaii n care se folosete un set de lichide penetrante, ntr-o anumit ordine, n vederea detectrii discontinuitilor superficiale deschise (Figura 1.21). Dintre produsele utilizate, un rol deosebit l are lichidul, denumit penetrant care trebuie s ptrund n discontinuitile materialului.

Curirea suprafeei

Penetrarea

ndeprtarea excesului de penetrant

Uscarea suprafeei

Developarea

Examinarea (observarea) Interpretarea

Curirea final

Figura 1.21: Schema de principiu a examinrii cu lichide penetrante.

Prin ndeprtarea excesului de penetrant i extragerea penetrantului rmas n discontinuiti de ctre un developant, se pun n eviden locurile n care se afl discontinuitile. Metoda se poate aplica oricror materiale, metalice sau neme-talice, cu condiia ca acestea s nu fie poroase. Prezena unei cantiti evidente de penetrant pe fondul developantului se numete indicaie. Ea poate fi: o pat de culoare roie pe fond alb - la metoda colorrii; o pat luminoas (de obicei galben, galben-verzui) pe fondul nchis al developantului (de obicei de culoare indigo, ca urmare a folosirii unui filtru indigo-violet la lampa de radiaii ultraviolete).

n Figura 1.22 sunt prezentate tipurile de indicaii obinute la examinarea cu lichide penetrante.

Tipul indicaiei

Liniar

- continu

- ntrerupt sau punctat

AspectExemple

Fisuri, lips de topire, reprize, exfolieri, suprapuneri .a. Fisuri foarte nguste, fisuri sau alte discontinuiti parial str-punse la suprafa sau nchise parial la prelucrare


Neliniare (rotunjite)

Sufluri, pori, poroziti cu diferite grade de finee, inclu-ziuni nemetalice poroase .a.

Figura 1.22: Indicaii de defect.

11. Echipament de baz:

Compartimentul de examinare cu lichide penetrante al unui laborator END trebuie s aib urmtoarele dotri minimale: un stand (sau o platform pentru examinarea pieselor cu gabarit mare), prevzut cu stative pentru piese diverse, surs de ap i de aer comprimat, colector de reziduuri i ap de splare, sistem de iluminare cu lumin alb, fix i portativ, lmpi UV fixe sau mobile, cu fascicul divergent sau cu spot, sistem de ventilaie, sisteme de transport i manipulare a pieselor i, n funcie de volumul de lucru, i alte accesorii. n Figura 1.23 sunt prezentate seturi de lichide penetrante aezate pe un stand (Figura 1.23, a) i un etalon Miller (Figura 1.23, b). Etalonul Miller este un dispozitiv care imit o discontinuitate plan prin alturarea a doi cilindri prelucrai ngrijit (Figura 1.24).

ab

Figura 1.23: Lichide penetrante (a) i etalonul Miller (b).

Etalonul poate fi folosit pentru aprecierea sensibilitii materialelor folosite la examinarea cu lichide penetrante sau verificarea etapelor examinrii.

,

discontinuitate plana

,

,

,

,

,

,

,

,

saibabucsabucsasaiba

,

,

,

surubpiulita

Figura 1.24: Etalonul Miller.

n funcie de metoda utilizat, mai sunt necesare: o cabin de examinare camer obscur cu toate utilitile (ap, aer comprimat rece/cald, curent electric,


iluminare lumin alb/UV), stative, colector de reziduuri, instalaie de ventilaie; un spaiu nchis, cu dotri minime specifice unui laborator chimic, pentru efectuarea testelor de verificare a materialelor de examinare i aparatur

Metode Moderne de Detectare a Defectelor

Documents

Transcript of Metode Moderne de Detectare a Defectelor