8/13/2019 Curs tec

1/78

GUVERNUL ROMNIEIMINISTERUL MUNCII,

FAMILIEI IPROTECIEI SOCIALE

O.I.P.O.S.D.R.U. NORD-VEST

Investete n oameni!

Proiect cofinanat din Fondul Social European prin Programul Operaional

Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 2013Axa prioritar: 3Creterea adaptabilitii lucrtorilor i a ntreprinderilorDomeniul major de intervenie: 3.2 Formare i sprijin pentru ntreprinderi i angajai

pentru promovarea adaptabilitii

Titlul proiectului: Pregtire, instruire, educare n vederea asimilrii de procesetehnologice inovative, mbuntirea practicilor manageriale i a proteciei mediului n

sectoare calde

Cod Contract: POSDRU/81/3.2/S/55652Beneficiar: Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca

Curs de formare profesionala

ECHIPAMENTE SI TEHNOLOGII

INOVATIVE DE PROCESARE A

PIESELOR OBTINUTE PRIN

TURNARE

(Disciplina 5 -ECHIPAMENTE SI TEHNICI DE CONTROL AL

CALITATII PIESELOR TURNATE)

Dr.Ing. Carmen Dumitru -P3-SC INTEC SA

CSII-Ing.Niculina Costache -P3-SC INTEC SA

CSIII-Ing.Norvegia Avramescu-P3-SC INTEC SA

AS Ing.Nicolae Dumitru-P3-SC INTEC SA

Ing.Simona Petre-P3-SC INTEC SA

8/13/2019 Curs tec

2/78

2

CUPRINS

5.1 Clasificarea si terminologia defectelor pieselor turnate 35.1.1 Prevenirea defectelor pieselor turnate 3

5.2 Echipamente si tehnici de inspectare si testare utilizate in scopul

calitatii pieselor turnate (particule magnetice, radiatii gama si radiatiiX, lichide penetrante, ultrasonic, electromagnetice si curenti eddy).

16

5.2.1.Aspecte generale 165.2.2 Asigurarea calitatii produselor 175.2.3 Diferite metode de control 21

5.3 Metode de determinare a compozitiei si structurii materialelor 485.3.1. Analiza spectral 485.3.2 Metode electrochimice de analiz 50

5.3.3 Metalografia 515.4 Metode de analiza pe flux a parametrilor specifici elaborarii si

turnarii aliajelor

63

Bibliografie 78

8/13/2019 Curs tec

3/78

3

5.1 Clasificarea si terminologia defectelor pieselor turnateDefectele pieselor turnate sunt consecinte fie ale unei cauze unice, fie ale unor actiuni reciprocede cauze foarte complexe, fiecare din acestea fiind, la randul lor, functie de un mare numar devariabile specifice; doua defecte cu un aspect exterior cu totul deosebit pot avea una sau mai

multe cauze comune.Din aceste cauze, prezentam o clasificare morfologica si nu o clasificare bazata pe cauzeledefectelor.In tabelul 1 este prezentata clasificarea si simbolizarea defectelor pieselor turnate, cu indicarea

pe scurt a cauzelor care le genereaza.Obtinerea unor piese turnate de calitate superioara, cu defecte minime, este conditionata deintocmirea unei tehnologii de fabricatie cat mai corecta, insotita de cea mai severa disciplinatehnologica.Tehnologia de fabricatie nu constituie un sistem unic si limitat; ea se perfectioneaza continuu incursul desfasurarii procesului de productie, cu tendinta permanenta de a obtine produse decalitate optima.

5.1.1 Prevenirea defectelor pieselor turnate

Un acelasi tip de defect poate fi generat de mai multi factori, dupa cum un singur factor,denumit factor de productie, poate genera o serie intreaga de defecte.Din aceasta cauza prevenirea defectelor pieselor turnate trebuie sa fie o actiune organizatorica

pe plan general si in principiu consta in a asigura:- proiectarea corecta a tehnologiei pieselor turnate;- pregatirea corecta a tehnologiei procesului de fabricatie;- o disciplina tehnologica severa; controlul interoperatii;- analiza metodica a defectelor pieselor turnate.

De asemenea, este necesar sa se tina seama si de starea utilajului de productie si adispozitivelor de formare (modele, placi de model, cutii de miez etc.), care trebuie sa asigure odesfasurare corecta a procesului de fabricatie.Stabilitatea proceselor elementare ale complexului de fabricatie se asigura prin crearea uneidocumentatii ample, constituite din fise si instructiuni tehnologice, precum si din norme tehnicede lucru.

Tabelul 1 Clasificarea defectelor pieselor turnate

Denumirea

defectului

Simbolul Schita

defectului

Descrierea

defectului

Cauzele defectului

1 2 3 4 5Umplereincompleta

DT11

Configuratieincompleta a pieseiturnate ca urmare aumplerii partiale cumetal a cavitatii formei

- Fluiditate scazuta a metalului lichidla turnare;- Cantitate insuficienta de metal in oalade turnare;

- Scurgerea materialului din cavitateaformei in timpul turnarii;

- Constructia gresita a piesei sau aretelei de turnare;- Presiunea metalostatica insuficientain reteaua de turnare;

8/13/2019 Curs tec

4/78

4

Tabelul 1 (continuare)

1 2 3 4 5

Dezaxare

DT12

Deplasarea unei parti apiesei turnate in raportcu cealalta parte a ei(fete in scara)

- Inchiderea defectuoasa a cutiei demiez sau lipirea gresita a jumatatilorde miez;- Jocuri prea mari intre marci;- Inchiderea formelor cu ghidaje cu

jocuri prea mari;- Deplasarea semiformelor in timpulturnarii;- Suprapunerea incorecta a partilor demodel;

Bavura

DT13

Surplusul de metal informa de lama, cu

contur si marimevariabila, care s-aformat in dreptul

planului de separatie aformei sau de-alungulmarcilor miezurilor.

- Contact insuficient intre rame inplanul de separatie;

- Joc prea mare intre marci;- Ridicarea formei in timpul turnarii;- Presarea exagerata a marginilorcavitatii formei;

Umflatura

DT14

Ingrosare locala pepiesa turnata, rezultatadin cedarea formei sub

presiunea metalostaticasau spalarea peretilor

formei de catre metalulturnat.

-Rezistenta mecanica insuficienta aamestecurilor de formare folosite;-Amestec preparat neomogen siinsuficient indesat;-Presiune metalostatica mare a

metalului lichid in forma;-Reteaua de turnare gresit conceputa siamplasata;

Deformare

DT15

Modificareaconfiguratiei pieseiturnate in timpulsolidificarii, subinfluenta tensiunilordin piesa turnata, dincauza rigiditatiinecorespunzatoare a

formei, a modelului deformat, a unor eforturimecanice, atratamentului termicetc.

-Tensiuni termice mari in piese cupereti diferiti care nu duc la crapaturi;-Peretii formei insuficient de indesati;miezuri lungi, nesprijinite pe suporti;-Asezarea gresita a pieselor incuptoarele de tratament termic;-Solicitari mecanice exagerate lacuratire;

-Model deformat;

Deteriorareamecanica

DT16

Defect de configuratiesau de dimensiuni al

piesei turnate, aparut intimpul dezbaterii,detasarii retelei deturnare, curatirii,redresarii sautransportului.

-Detasarea incorecta a maselotei sauretelei de turnare;-Dezbaterea manuala brutala a

pieselor turnate;-Ruperea din corpul piesei a unei

portiuni datorita unui tratament termicviolent (calire);

8/13/2019 Curs tec

5/78

5

Tabelul 1 (continuare)

1 2 3 4 5

Dimensiuninecorespunzatoare

DT17

Abatere dimensionala apiesei turnate fata decotele desenului deturnare;

b- cota din desenv - cota piesei

-Executia gresita a modelului sau acutiei de miez;-Coeficient de contractienecorespunzator ales;-Tehnologia gresita de extragere amodelului din forma;-Uzura mare a modelelor sau a cutieide miez;

Aderenta(chimica,mecanicasauchimico-

mecanica)

DT21

Suprafata rugoasagrosolana a pieseiturnate ca urmare a

patrunderii metaluluisau a oxizilor metalici

intre grauntiimaterialului deformare, cu care potreactiona dand compusichimici.

-Refractaritate scazuta a amesteculuide formare sau temperatura de turnareridicata;-Reactie chimica intre oxizii de fier simangan cu silicea;

-Granulatia grosolana a amesteculuide formare in raport cu fluiditateametalului ce se toarna;

Repriza

DT22

Rost superficial saustrapuns in corpul

piesei turnate, cumarginile rotunjite

provocat de nesudareaa doi curenti de metal

care se intalnesc incavitatea formei.

-Temperatura de turnare a metaluluiprea joasa;-Fluiditate insuficienta a metalului;-Subdimensionarea retelei de turnare;-Turnarea intrerupta a metalului informa;

Crusta

DT23

Placa metalica peperetii piesei turnate,despartita total sau

partial de suprafatapiesei turnate printr-unstrat de amestec deformare. Sub crusta

piesa nu prezinta deobicei alte defecte.

-Incalzire locala, rapida si superficialaa amestecului de formare in timpulturnarii;-Indesare prea puternica si mai alesneuniforma a amestecului de formare;-Permeabilitate insuficienta aamestecului indesat in forma;-Dilatarea mare a componeteigranulare;

Excrescenta

DT24

Proeminenta dedimensiuni diferite pesuprafata piesei turnate,formata din metal cuintercalatii sauincluziuni de materialde formare provenitedin distrugerea locala aformei.

-Indesarea formei sau miezuluinecorespunzatoare;-Plasarea gresita a ataculuialimentatorului;

8/13/2019 Curs tec

6/78

6

Tabelul 1 (continuare)

1 2 3 4 5

Creasta

DT25

Surplus de metal subforma de nervura(placa) mai mult saumai putin proeminenta,cu suprafete neregulate

pe suprafata pieseiturnate, ca urmare a

patrunderii metalului infisurile formei saumiezurilor.

- Uscare prea brusca a formei simiezurilor;- Extragerea incorecta a modelului dinforma sau a miezului din cutia demiez;

Picatura

DT26

Proeminenta in formade picatura pe suprafata

pieselor turnate. In

cazul aliajelor staniu-plumb, este cauzata delicutia unor componentiin timpul solidificarii.

- Producerea licutiei in cazul turnariimetalelor neferoase;- Turnarea neingrijita;

- Degazare insuficienta a aliajelorneferoase;

Arsura

DT27

Strat de metal oxidat pesuprafata piesei turnate,mai mult sau mai putinaderent, rezultat intimpul tratamentuluitermic.

- Incalzire la temperaturi ridicate, timpindelungat si in atmosfera oxidanta;- Defect caracteristic otelului sifontelor maleabile, daca acestea sunttratate in cuptoare fara atmosferacontrolata;

Adancitur

a, urma delovitura,deteriorare

DT28

Deteriorarea suprafetei

piesei turnate in timpuloperatiilor mecanice,(ex. la dezbaterea dinforma), indepartareamaselotelor si a reteleide turnare, la transportetc. Se intalneste deobicei la piesele dinaliaje moi, a carorcalitate a suprafetei este

precizata in conditiile

tehnice.

- Dezbatere necorespunzatoare (izbire

cu barosul in piesele calde sau cupereti subtiri);- Curatirea de nisip prin izbire cu

barosul atat pentru indepartareanisipului de formare cat si amiezurilor;

CarieDT291

Canal vermicular cumargini neregulate,umplut uneori cu nisip

plasat pe peretii pieseiturnate.

-Generare locala a unei cantitati maride gaze care neputand trece prin masade amestec de formare, isi face drum

printre peretii formei si ai pieseiturnate in curs de solidificare;

Rugozitatenecorespunzatoare DT292

Suprafata zgrunturoasaa piesei turnate.

-Granulatie prea mare a nisipului saufluiditate prea ridicata a metaluluiturnat;-Presiune metalostatica foarte mare;-Indesare insuficienta a formei;

8/13/2019 Curs tec

7/78

7

Tabelul 1 (continuare)

1 2 3 4 5

Cuta

DT293

Adancituri sub formade val (santulet)localizate pe suprafata

piesei turnate.

- Dilatare necorespunzatoare asuprafetei formei. Se denumesc si cozide sobolan;

Fagure

DT294

Adancituri concentratepe suprafata pieseiturnate, de forme maimult sau mai putinregulate cu contururi

poligonale.

- Gaze dezvoltate de aliajesupraincalzite si supraoxidate, inspecial la otelul manganos austenitic;- Reteaua de turnarenecorespunzatoare;

Crapaturala cald

DT31

Discontinuitateintercristalina in peretii

piesei turnate, aparuta

la temperaturi ridicate.Crapatura are o formaneregulata, cu marginizdrentuite si suprafeteoxidate. Uneoricristalele dendriticesunt bine dezvoltate.Aici se clasifica sicrapaturile aparute latratament termic.

- Franarea mecanica a contractiei,uneori combinata cu franarea termica.- Contractia metalului, fluiditatea,

cristalizarea primara, retasurileinfluenteaza forma crapaturilor la cald.- De asemenea, temperatura si vitezade turnare a metalului, dimensiunile si

pozitia retelei de turnare si lipsa decompresibilitate a formei;- Tratament termic necorespunzator;

Crapatura

la rece

DT32

Discontinuitate

intercristalina in peretiipiesei turnate, aparutala temperaturi joase.Crapatura are o formaregulata si marginicontinue, taioase.Suprafete neoxidate

prezentand uneori oslaba coloratie derevenire. Din acesteafac parte si crapaturile

aparute la taiereaoxiacetilenica aretelelor de turnare,maselotelor etc., la

piesele turnate din otelnealiat.

- Tensiuni termice mari datorita

diferentei de grosime a peretilorcombinate adesea cu tensiuni decontractie;- Socuri sau solicitari mecanice mariaplicate pieselor turnate in procesul decuratire, inainte de detensionare;

8/13/2019 Curs tec

8/78

8

Tabelul 1 (continuare)

1 2 3 4 5

Suflura

DT41

Gol deschis (sufluraexterioara) sau inchis(suflura interioara) incorpul piesei turnate,care in majoritateacazurilor are formarotunjita (sferica saualungita) si suprafetenetede, curate deculoare argintie; rareorisunt oxidate sau

prezinta culori derevenire. Apar izolat

sau in grup.

-Includere de hidrogen in metalullichid in timpul topirii;-Dezoxidare insuficienta a metalelorin timpul elaborarii;-Antrenarea aerului la turnare datoritaretelei de alimentare incorecte;-Umiditate exagerata a amestecurilorde formare crude sau reparatiiincorecte;-Carbonati in amestecurile de formare;-Suporti de miez murdari.

Sita(sulfuriaciculare)

DT42

Goluri mici alungite cusuprafata netedaorientate perpendicular

pe suprafata piesei siamplasate la oadancime de 2-3mmsub aceasta. Dupatratamentul termic al

piesei, aceste golurisunt descoperite, luand

aspectul unei site.

- Folosirea repetata a deseurilorproprii, imbogatite in hidrogen;- Incarcaturi umede in cuptoare;- Elaborarea incorecta a metalului;- Pregatirea incorecta a jgheabului sioalelor de turnare;- Uscarea insuficienta a formelor simiezurilor sau umiditatea exagerata aformelor crude;

Retasura

DT43

Gol deschis sau inchisin corpul piesei turnatecu suprafata rugoasasau macrocristalina, deobicei oxidata, care seformeaza in piesaturnata sub influentacontractiei in timpulsolidificarii. Uneoriretasura apare ca o

adancitura pe suprafatapiesei turnate (retasuraexterioara).

- Contractia mare a aliajului inperioada de solidificare;- Temperatura ridicata la turnareametalului;- Constructie necorespunzatoare a

piesei;- Maselotaj incorect aplicat si retele deturnare gresit dimensionate si aplicate.

Microretasura si

porozitateDT44DT45

Acumularea locala degoluri mici, uneorimicroscopice,concentrate sub formade zone afanate incorpul piesei.

- Solidificarea simultana provoaca deobicei microretasuri in noduriletermice;- Aliaje cu interval mare desolidificare;- Temperatura inalta de turnare;

8/13/2019 Curs tec

9/78

9

Tabelul 1 (continuare)

1 2 3 4 5

Microsuflura DT46

Goluri punctiformemici repartizateneregulat in peretii

piesei turnate; suntcaracteristice aliajelorde aluminiu

- Insuficienta rafinare a aliajelor intimpul elaborarii;- Folosirea de blocuri de aluminiu cusuprafata oxidata;

Incluziunede zgura

DT51

Gol deschis sau inchisin corpul piesei turnateumplut total sau partialcu zgura

- Neindepartarea corecta a zgurei dinoalele cu turnarea prin cioc;- Detasarea de material refractar dincaptusala oalei;- Retea de turnare incorecta;

Incluziunede

amestecdeformare

DT52Gol deschis sau inchis,umplut total sau partial

cu material de formare,material ceramic,grafit, etc.

- Cavitatea formei necuratata deimpuritati dupa asamblarea miezurilor;

- Metoda de turnare incorecta;

Incluziunenemetalica

DT53

Particula nemetalicamicroscopica, inclusain corpul piesei turnate,formata in timpulelaborarii sau turnariimetalului

- Conducerea incorecta a procesului deelaborare;- Turnarea neingrijita;

Picaturarece DT54

Strop de metal deforma rotunjita,

amplasat de obicei intr-o suflura deschisa sauinchisa.

- Solidificarea intarziata a eutecticuluifosforos din restul topiturii presata

(impinsa) intr-o suflura.

Incluziunemetalica

DT55

Particula metalicastraina inclusa in corpul

piesei turnate, care sedeosebeste bine demetalul piesei

- Executarea neglijenta a operatiei deformare;- Amplasarea excentrica a armaturilormiezurilor (armaturi iesite din miez);

LicutiaDT61

Separarea a doicomponenti decompozitie diferita

datorita neamestecariitotale sau partiale aacestora, din care cauzase depun in douastraturi.

- Temperatura scazuta de turnare sisolidificare lenta;- Elaborare necorespunzatoare a

metalului;

Necorespondentamarimiigrauntelui

DT62Abateri fata demarimea grauntelui,

prescrisa de standardesau conditii tehnice,referitor la structura

piesei turnate.

- Elaborarea si turnarea incorecta aaliajelor;- Tratament termic necorespunzator;

8/13/2019 Curs tec

10/78

10

Tabelul 1 (continuare)

1 2 3 4 5

Zona duraDT63

Prezenta pe suprafatasau pe peretii pieseiturnate a unor zonecontinand constituentimetalografici mai duridecat cei care formeazametalul de baza, dincare cauza nu se poate

prelucra usor prinaschiere, de ex. la fontacenusie, existentacementitei libere(albire).

- Segragatie inversa;- Racitori gresit aplicati;- Modificatori folositi in cantitatinecorespunzatoare;- Viteza prea mare de racire in raportcu compozitia chimica ( la fonte);

SegregatieDT64

Acumulare in interiorulpiesei turnate aelementelor separatesau combinatiilorchimice in urmacristalizarii selective intimpul solidificarii.

- Neuniformitatea peretilor pieseiturnate;- Continutul mare de elemente cutendinta de segregatie (P, S si C laaliaje feroase si Mn la aliaje dealuminiu;- Conducerea gresita a procesului deelaborare - turnare;

Neconcordantastructurii

DT65Abaterea cantitatii,marimii si formeiconstituentilor

structurali de laprevederilestandardelor, normelorsau ale conditiilortehnice.

- Compozitie chimica a aliajuluinecorespunzatoare;- Elaborarea metalului incorecta;

- Conditii de cristalizare a metalului informa necorespunzatoare;- Tratament termic gresit aplicat;

Stratdecarburat DT66

Decarburareasuperficiala a pieseiturnate pe o adancimevariabila.

- Reactia chimica intre materialulformei si metalul turnat;

Neconcordanta

compozitiei chimice

DT71Abateri la compozitiachimica a piesei turnate

fata de prevederilestandardelor, normelorsau conditiilor tehnice.

- Conducerea gresita a procesului deelaborare a sarjei;

- Dozarea gresita a incarcaturii;- Patrunderea de elemente straine insarja;

Neconcordanta

proprietatilormecanice

DT72Abateri la proprietatilemecanice ale pieseiturnate fata de

prevederilestandardelor, normelorsau conditiilor tehnice.

- Nerespectarea compozitiei chimice aaliajului;- Elaborarea gresita a sarjei;- Solidificarea necorespunzatoare ametalului in forma;- Tratament termic gresit aplicat;- Modificarea incorecta a aliajului;

Neconcordanta

proprietati

DT73

Abateri la proprietatilefizice ale piesei turnatefata de prevederile

-Nerespectarea compozitiei chimice aaliajului;-Elaborarea gresita a sarjei;

8/13/2019 Curs tec

11/78

11

lor fizice standardelor, normelorsau conditiilor tehnice.

-Solidificarea necorespunzatoare ametalului in forma;-Tratament termic gresit aplicat;-Modificarea incorecta a aliajului;

Remedierea defectelor pieselor turnate

Din punct de vedere al efectului pe care-l au asupra pieselor turnate, defectele acestora se potimparti in patru grupe principale indicate in tabelul 2 in care sunt date de asemenea si metodelegenerale de remediere.

Tabelul 2 Metode de remediere Tabelul 3 Compozitii de chit

Nr.crt.

Denumireadefectului

Metode deremediere Componenti

Continut,( %) de greutate

I. Defecte

superficiale

Vopsire, chituire,

metalizare si sudare

1 2 3 4 5

II. Defecte deneetanseitate

Stemuire,impregnare, aplicarede dopuri si sudura

Ardezie macinataArgila macinataBoraxClorura de amoniu

10---

---2,5

---3

-446-

----

III. Defecteimportante

Sudare, incarcare prinsupraturnare, aplicarede dopuri si si bucse,metalizare

CearaSticla solubilaGrafitAschii de otel pisate

18-9-

---81

----

--1122

-20--

IV. Defecte de

structura

Tratament termic Aschii de fonta pisate

Peroxid de manganClorura de sodiuSulfAcid aceticCimentApa

45

--18---

-

--12,5-13

95

--2---

-

116----

75

----55

Defectele superficiale, care au importanta numai din punct de vedere al aspectului, seremediaza de cele mai multe ori prin chituire urmata de vopsire.In tabelul 3 sunt indicate o serie de retete pentru chituri. Prima reteta se foloseste pentru piesedin fonta cenusie, a doua si a treia pentru piese care lucreaza la temperaturi inalte, iar a patra si

a cincea pentru piese care se supun unui control de suprafata.Metalizarea se aplica in cazul remedierii defectelor acelor piese care in timpul functionarii nusunt solicitate la sarcini mecanice mari. Se admite repararea prin metalizare a gaurilor care insectiunea transversala au d 12mm si o adancime h = 0,5...0,7 d, distanta defectului de lamargine trebuie sa fie de cel putin 2,5mm.Metalizarea pieselor din fonta si otel se face cu sarma de otel avand diametrul de 1.0 - 1,5mm,iar a metalelor neferoase, cu sarma de zinc de orice calitate; uneori zincul se foloseste si lametalizarea pieselor din fonta.Impregnarea se foloseste pentru remedierea defectului de rarefiere (microretasuri), constatat cuocazia incercarii pieselor la presiune hidraulica sau pneumatica). procedeul consta in refulareain piesele turnate a unor substante care se intaresc in zonele de rarefiere a metalului, etansand

piesa.La piesele turnate din metale feroase care au un grad de rarefiere redus este suficienta o simplaimpregnare cu apa, care ramane in porii piesei timp de cateva ore.

8/13/2019 Curs tec

12/78

12

In cazul microretasurilor mai pronuntate se utilizeaza impregnarea cu o solutie apoasa de 10%sticla solubila sau cu o solutie apoasa de 4-5% clorura de amoniu.Impregnarea pieselor din fonta se face de cele mai multe ori prin refularea in peretii piesei, la 2-4 at, a unei solutii apoase de clorura feroasa, azotat de sodiu si miniu de fier.Piesele turnate din bronz, alama si aluminiu incalzite in prealabil la 160-2000C, timp de 2h, seremediaza prin impregnare cu lac de bachelita. Prin evaporarea alcoolului, in porii piesei

ramane bachelita faza C; dupa impregnare piesele sunt din nou incalzite pana la 200 0C timp de4 ore, dupa care se racesc lent.Sudarea reprezinta principala metoda de remediere a majoritatii defectelor pieselor turnate.Pentru ca operatia de sudare sa se efectueze corect, trebuie ca zona de reparat sa fie supusa in

prealabil unei operatii de pregatire, care consta in curatirea de nisip, de zgura si de alteincluziuni, prin daltuire, pana cand metalul de baza ramane curat si sanatos.In figura 1-4 sunt aratate procedeele de pregatire a locului de sudat cu scopul de a se obtine o sudurasanatoasa.

Fig. 1. Pregatirea locului de sudat:

a - sulfura; b- locul gresit pregatit; c- locul corectpregatit; 1 - metal indepartat cu dalta

Fig. 2. Pregatirea locului de sudat in cazul

crapaturilor:a- piese cu peretele 20mm; c- in peretele piesei exista o fereastra

Fig. 3. Pregatirea pentru sudare a unei zone cu sufluri:1- sufluri; 2- metal ce trebuie indepartat; 3- piesa

Fig. 4. Prevenirea intinderii crapaturii in timpulsudarii:1- crapatura; 2- gauri de limitare

Sudarea pieselor din fonta. Remedierea defectelor pieselor turnate din fonta cenusie se poateface fie prin sudare la cald, fie prin sudare la rece.Dintre metodele de sudare la cald cele mai utilizate sunt sudarea cu flacara oxiacetilenica si

sudarea pe cale electrica.In tabelele 4-6 sunt indicate cateva date privind sudarea pieselor din fonta.

8/13/2019 Curs tec

13/78

13

Tabelul 4. Temperatura de incalzire a

pieselor din fonta la sudarea cu flacara

Tabelul 5. Sudarea pieselor din fonta cu flacara

oxiacetilenica

Caracterul piesei

turnate

Temperatura de

incalzire,( 0C)

Grosimea

peretilor

(mm)

Deschiderea

arzatorului

(mm)

Diametrul

electrozilor

(mm)

Consumul

de acetilena

(mm)Piese din fonta

cenusie de formaobisnuita

300-400 4 -8 6 - 9 6 600

Piese mari de calitateobisnuita cu diferitegrosimi de perete

480-540 9 - 12 9 - 14 6 1000

Piese din fontacenusie de calitate

superioara

560-670 13 - 19 9 - 14 8 - 10 1300

Observatie: Temperatura pieselor lasfarsitul operatiei de sudare nu trebuie sa

coboare sub 2000C.

20 - 30 20 - 30 10 2750

Tabelul 6. Sudarea pieselor din fonta pe cale electrica

Grosimea metaluluila locul de sudura

(mm)

Diametrulelectrodului

(mm)

Intensitateacurentului

(A)

Tensiunea arcului(V)

25

8 - 1010 - 1515 - 20

400 - 500600-900

750 - 1200

40-4545-5050-60

Observatie: La sudarea electrica a pieselor din fonta, acestea trebuie sa fie incalzite intre 550 -6000CCompozitia chimica a electrozilor folositi la sudarea la cald, avand in vedere ardereaelementelor insotitoare, trebuie sa fie cuprinsa intre limitele: 3.0-3.8% C; 3.0-3.8%Si; 0.5-0.8%Mn; 0.4-0.8%P si pana la 0.1%S.Operatia de sudare se face sub un flux compus din soda calcinata, 18% borax si 2% cuart.Sudarea la rece a pieselor din fonta se face cu electrozi din metal monel (68%Ni, 28%Cu, restMn, Si si Fe), avand diametrul cuprins intre 2-6mm. Se pot utiliza si electrozi din otel,introducand in acest caz in locul defect prezoane de fixare a sudurii.

Sudarea pieselor din otel se efectueaza numai electric (tabelul 7) cu electrozi metalici inveliti,avand diametre variabile, in functie de grosimea peretilor piesei (tabelul 8).

Tabelul 7. Sudarea pieselor din otel pe cale electrica

Otel turnat Temperaturade incalzire a

pieselor

(0C)

Temperatura derecoacere dupa

sudura

(0C)

ObservatiiSudabilitate Grupa

Buna Otel cu

8/13/2019 Curs tec

14/78

14

aliat cu 0.15 - 0.30%CSlaba Otel cu peste 0,5%C slab

aliat cu0,2%C si sumaelementelor de aliere 80 mm); Iridiu-192 pentru oeluri cu grosime mijlocie (10-80 mm); Tuliu-170 pentru oeluri cu grosime mic (

8/13/2019 Curs tec

25/78

25

Figura 5. Principiul absorbtiei radiatiilor penetrante: a - intr-un materialomogen; b - intr-un material ce contine un defect.

Un material metalic ce va contine un defect interior, figura 5b, (gol,incluziune, fisur etc.) vaabsorbi diferit radiatia, astfel c, in acest caz,radiatia trecut prin material va avea valoarea (l2).Fiind o metodcomparativ informatia util provine din raportul dintre intensitatea (I2)corespunztoare materialului neomogen i intensitatea (l1) corespunztoare materialuluiomogen. Acest raport poart denumirea de contrast de radiatie ise noteaz cu (K):K=I2/I1unde: I2= I0e

(-1

(x-x)-2

x)

Din relatiile de mai sus rezult:K= ex(1

-2

)

Rezult c intensitatea radiatiei dup parcurgerea materialului cercetat depinde mrimea(grosimea neomogenittii) precum i de diferenta coeficientilor de absorbtie.

8/13/2019 Curs tec

26/78

26

Figura 6- Distributia intensittii radiatiei trecute prin pies in cazul diferitelor defectea) goluri (pori, retasuri, fisuri); b) incluziuni cu W1W1 i in cazul a

diferiti parametri geometrici; d) incluziuni la diferite adancimi

In figura 6 este redat repartitiei intensittii (I2) pentru diferite situatii i naturi ale defectelorprecum i repartitia intensittii in functie de pozitia sursei de radiatie dat de defect.In figura 6a sunt prezentate retasuri, microretasuri, pori sau fisuri. Cea mai mare intensitate a

radiatiei (I2) apare in spatele acestor omogenitti. Fisurile influenteaz repartitia intensittiinumai atunci cand acestea sunt perpendiculare, cu grosimea cea mai mare dispus pe directiade radiatie, respectiv atunci cand ele aduc o contributie important la (x).

8/13/2019 Curs tec

27/78

27

Figura 6b prezint cazul unor incluziuni nemetalice i segregatii in otel. Asemenea situatii suntcaracterizate tot de o intensitate a radiatiei (I2) mai mare decat intensitatea radiatiei (I1),corespunztoare probei omogene (figura 5). Intensitatea radiatiei (I2), la o mrime egal adefectului, figura 6a, este mai mic decat in cazul precedent intrucat coeficientul de absorbtie(W) al materialelor nemetalice este mai mare decat al aerului sau al gazelor ce umplu defectede genul celor mentionate in figura 6a.

Figura 6c prezint evolutia intensittii (I2) atunci cand este vorba de incluziuni metalice maigrele decat materialul de baz. Coeficientul de absorbtie mai ridicat al acestor incluziuni fat decoeficientul de absorbtie al metalului de baz face ca intensitatea (I2) a radiatiei transmise indreptul incluziunii s fie mai mic decat intensitatea radiatiei (I1) transmis in dreptulmaterialului omogen. O situatie semntoare cu cea descris mai sus se obtine i atunci canddefectul este situat la diferite adancimi in pies, figura 6d sau atunci cand iradierea se face subunghi oarecare i nu perpendicular, situatie in care se modific nu numai distributia ci i formapeak-ului (maximului distributiei radiatiei).Dat fiind faptul c se obtine o imagine plan a defectului piesei sau semifabricatului, concluzii

precise despre adancimea defectului se pot obtine numai dup efectuarea unei iradieri i din altunghi, cea mai favorabil directie fiind cea perpendicular pe prima directie de iradiere.Trebuie specificat c intensitatea radiatiei transmise depinde in mare msur i de conditiilegeometrice ale radiatiei, proiectia cea mai bun obtinandu-se la radiatia paralel.Transformarea intensittii (I2) in informatie precis despre adancimea i pozitia defectului se

poate realiza prin radiografie, radioscopie i radiometrie.

Metoda radiografic

Radiatia transmis prin material este inregistrat pe un film fotografic special. In figura 7 estereprezentat schema de principiu a radiografiei cu radiatii penetrante, folosit pentruevidentierea unor defecte interioare (de exemplu, pentru cazul concret al unui semifabricat cucordon de sudur).Pentru a obtine o imagine precis incadrat pe piesa precis radiografiat (1) se

aeaz o fereastr cu ram din plumb (2). De asemenea, in zona liber a ferestrei, acolo unde nuse bnuiete a fi defecte se aeaz litere i cifre mici din plumb (3), care servesc la marcarearadiografiei in scopul unei identificri i interpretri ulterioare. Tot in zona liber a ferestrei semai pot lsa mire de control, mici plcute de plumb ce contin de regul orificii de diametrediferite destinate stabilirii mrimii defectului. Filmele radiografice (5) pot avea forme diverse

pornind de la filmul sub form de plac pan la filme bobinate, atunci cand se face, deexemplu, controlul radiografic continuu al unor tevi sudate, pe generatoare sau elicoidal.

Figura 7. Principiul radiografiei cu radiatii penetrante: 1semifabricat sau pies examinat; 2ram plumb; 3 litere i cifre din plumb; 4 filtru radiografie; 5folie amplificatoare

plumb; 6folii de hartie neagr deprotectie.

8/13/2019 Curs tec

28/78

28

Metoda radioscopieiRadiatia transmis prin prob provoac pe un ecran fluorescent o repartitie a intensittii,

putandu-se astfel vizualiza imaginea plan a piesei cu defect. Dat fiind intensitatea deosebit demare a radiatiei, pericolul examinrii vizuale este ridicat, motiv pentru care imaginea de peecranul fluorescent este preluat de ctre o camer video i transmis intr-o incpere alturat,

pe un monitor de control.

Metoda radiometric

Se bazeaz pe msurarea intensittii, functie de timp i loc, a unui fascicul de radiatiepenetrant transmis prin pies. Tomografia computerizat este o realizare mai recent aradiometriei. Semnalul electric corespunztor intensittii radiatiei transmise este procesat dectre un calculator prin intermediul unui soft adecvat, astfel incat in final s se obtin o imaginesecvential (pe felii), de mare precizie, a obiectului examinat.

Procedee radiografice speciale

Electroradiografia Este asemntoare cu radiografia pe film, deosebirea esential constand infaptul c in locul filmului radiografic este folosit o plac semiconductoare incrcat.Incrcarea electric a plcii se face prin efect Corona cu tensiuni cuprinse intre 5001000V. Inurma expunerii materialului cercetat, pe placa semiconductoare se formeaz o imagine latentcare se evidentiaz cu un nor de praf electrostatic. Printr-o nou descrcare Corona aceastimagine este copiat electrostatic pe hartie special i fixat cu substante specifice, astfel incataceasta s reprezinte documentul radiografic.La o exploatare ingrijit o asemenea plac poate fi folosit de cateva mii de ori. Acest procedeu

prezint ins dezavantajul c rezolutia este inferioar celei obinuite, obtinute cu filmeradiografice clasice.Radiografia cu neutroni Este folosit in cazul unor materiale de densitate i grosime mare.

Neutronii trec prin materialele cu atomi grei aproape fr pierdere. Sunt in schimb absorbiti

puternic de Li, B, Cd i pmanturi rare iputernic imprtiate de atomi de C, N i H. Ca sursede neutroni se folosesc de regul substante radioactive ca: 252Cf, Ra+, Be, Ac-Be,generatoare de neutroni sau reactoare nucleare. O utilizare deosebit o reprezint aa numitul

procedeu cu fulger de neutroni este vorba de iradieri de mare intensitate pe o perioad extremde mic de timp. Acest procedeu capt o extindere mare la radiografia unor pereti groi dinaliaje grele.Radiografii cu alte particule elementare Radiografia cu particule alfa () este folosit pentru iradierea unor folii extrem de subtiri dehartie, polimeri i textile. Ca surs deradiatie se folosesc de obicei izotopi 210Po. Radiografie cu particule beta (), pozitronice, protonice .a. este folosit la materiale

plastice i ceramic.

Autoradiografia este o metod care are la baz iradierea radiografic a piesei analizateurmat de aezarea acesteia pe filmul radiografic, astfel incat in final s se produc prin iradiericu radioactivitatea inmagazinat impresionarea filmului fotografic. Radiografia cu fulgere de radiatii Rontgen este o tehnic utilizat pentru radiografiaobiectelor in micare. Timpii de fulgerare sunt situati intre 10-710-8s. Valorile de tensiunece se pot obtine ajung in domeniul Megavolt, iar intensittile de curent pan la 10000 A. Rataimpulsurilor nu a putut pan la ora actual s depeasc 50fulgere/secund. Radiografia cu microunde. Microundele sunt unde electromagnetice cu lungimi de undcuprinse intre 1m i 0,1 mm. Microundele se produc cu generatoare speciale ele fiind reflectateaproape in totalitate de ctre metale. Capacitatea de strpungere a undelor prin materiale slabconductoare depinde, printre altele, deconstanta dielectric i de grosimea materialului

8/13/2019 Curs tec

29/78

29

Examinari cu part i cule magnetice- Magnetoscopie

Peste 50 de ani utilizat in controlul nedistructiv!Englezul Saxby folosea inca din 1868 indicarea cimpului magnetic de dispersie cu ajutorul

busolei pentru detectarea fisurilor tevilor de tun. Ca in multe alte domenii ale dezvoltariitehnologice, tot problemele de tehnica militara au reprezentat motivul pentru care americanulHoke imagina metode de detectare a fisurilor cu ajutorul piliturii de fier. Doi ani mai tirziu a

fost acordat un patent, pe baza caruia de Forest, intemeietorul firmei MAGNAFLUX dinChicago, a obtinut licenta, inainte ca sa se foloseasca, prima oara in 1929, metoda demagnetizare cu ajutorul fluxului de curent prin piesa. Primul aparat european de control alfisurilor a fost construit in anul 1937 de italianul Giraudi sub denumirea de MetalloscopioKarl si Volker DEUTSCH au inceput in anul 1960 productia aparatelor pentru controlulfisurilor prin metoda "recipientului cu virtej", trecind in 1965 la aparatele universale cualimentare cu curenti alternativi defazati.

Control nedistructiv prin magnetoscopie ("control cu pulberi magnetici") consta in supunereaunei zone de controlat la actiunea unui camp magnetic continuu sau alternativ. In interiorulunui material feromagnetic se creeaza un flux magnetic intens. Defectele intalnite in calea sadetermina devierea fluxului magnetic generand astfel un camp de dispersie la suprafata piesei.Campul de dispersie astfel generat este materializat prin intermediul unei pudre feromagnetice(particole colorate sau fluorescente) foarte fine pulverizata pe suprafata de examinare si atrasain dreptul defectelor de catre fortele magnetice. Aceasta furnizeaza o semnatura particularace caracterizeaza defectul. Tehnica exploateaza o caracteristica speciala a aliajelor feroase:feromagnetismul, si anume capacitatea de a concentra campul pentru a evidentia anomaliile

liniilor de flux ale campului magnetic in vecinatatea unui defect de suprafata.

Magnetoscopia este indicata pentru cercetarea defectelor de suprafata si din vecinatateaacesteia: fisuri, cute, incluziuni nemetalice, exfolieri de material, etc. Dimensiunile minime aledefectului care poate fi evidentiat depind mai ales de distanta la care se afla fata de suprafata,

dar limita de detectare este mai buna fata de metoda cu lichide penetrante.Metoda permite detectarea defectelor materialelor feromagnetice. Un material este consideratca fiind feromagnetic atata timp cat este supus la un camp continuu de 2400 A/m si prezinta oinductie de cel putin 1 tesla.

Rezultatele quasi-imediate sau aspectul economic sunt principalele avantaje ale acestei metode.Astazi, tehnica de control PM este statuata in nemumarate specificatii, norme si directive, incit

noutatile se impun greu, chiar daca se pot obtine avantaje tehnice clare. Necesitatile dezvoltariitehnice se refera, in primul rind, la prelucrarea automata a imaginilor indicatiilor de fisuri

8/13/2019 Curs tec

30/78

30

oferite de controlul PM. In prezent exista instalatii pilot ale fabricantilor renumiti de aparaturaPM. Ponderea in industrie a acestora s-ar putea realiza in ultima decada a mileniului .Defectoscopia magnetic se bazeaz pe evidentierea imprtierii liniilor de camp magnetic inmateriale feromagnetice de ctre defecte precum: fisuri, desprinderi de material, retasuri,incluziuni .a. Aceste defecte se pot evidentia cu atat mai precis cu cat sunt situate mai aproapede suprafat.

Materializarea imprtierii liniilor de camp se poate face in trei moduri: cu pulberi magnetice, figura 8.a; cu band magnetic, figura 8.b; cu sond magnetic, figura 8.c.

Figura 8. Materializarea i evidentierea imprtierii liniilor de camp de ctre defecte, in cadruldefectoscopiei magnetice: a)- cu pulberi magnetice; b)- cu band magnetic; c)- cu sond

magnetic.

Orice aparat sau instalatie defectoscopic bazat pe principiul defectoscopiei magnetice posed,dou componente importante: sistemul de producere a campului magnetic; sistemul de localizare i evidentiere a defectelor.

Prin sistemul de producere a campului magnetic se urmrete obtinerea unui camp magneticperpendicular pe defect (fisur). In felul acesta rezult o deviere maxim a liniilor de camp icorespunztor o precizie i rezolutie ridicat. Dat fiind multitudinea de forme, dimensiuni i

pozitii ale defectelor in piesele sau semifabricatele examinate sunt necesare mai multe sistemede producere a campului magnetic continuu sau alternativ. In tabelul 11. a, b i c sunt

prezentate, principial, diferite sisteme electromagnetice de producere a fluxului magneticnecesar in defectoscopia magnetic. Pentru producerea campului magnetic pot fi folositimagneti permanenti precum i electromagneti de curent continuu sau de curent alternativ.Dincauza adancimii mici de ptrundere, campurile alternative se folosesc numai pentruevidentierea defectelor de suprafat cu adancimi de maximum 2 mm. Prin campuri continue pot

fi evidentiate defecte pan la adancimi de 10 mm. In functie de natura defectului i a orientriipe care se presupune c acesta o are (la laminare fisurile sunt in exclusivitate longitudinale),magnetizarea poate fi longitudinal (a), circular (b) sau combinat (c).Criteriul care st la bazaalegerii unui anumit procedeu de magnetizare este respectarea principiului c liniile de campmagnetic s fie perpendiculare pe fisur astfel incat campul de imprtiere provocat s fiemaxim.Magnetizarea longitudinal se obtine fie cu magneti continui de tip jug magnetic(a.1), fie cu electromagneti (a.2), la care materialul de analizat reprezint miezul dintr-o bobin

parcurs de curent. Magnetizarea circulara se obtine prin trecerea curentului electric prin piesade analizat (b.1), prin trecerea curentului printr-un conductor prin interiorul piesei cercetate(cazul tevilor; b.2) sau prin inductie (b.3). Magnetizarea combinat (c) este folosit pentru

punerea in evident a unor fisuri cu pozitii intampltoare. In scopul obtinerii acestei

magnetizri este necesar ca peste campul magnetic continuu s se suprapun un camp magneticalternativ, perpendicular pe cel continuu. Aceast suprapunere duce la obtinerea unor campurimagnetice elicoidale ale cror vector de magnetizare ii schimb continuu directia, acoperind

8/13/2019 Curs tec

31/78

31

astfel toate directiile posibile de orientare ale unei fisuri. Intensitatea campului magnetic trebuieastfel aleas incat permeabilitatea maxim s ating valori care s asigure intensit ti alecampului de imprtiere de cel putin 100 A/cm2, in zonele lipsite de defecte intensitateacampului trebuind s ating 1525 A/cm2. Examinarea defectelor nu trebuie efectuat obligatoriu in timpul magnetizrii, ea poate fi fcut i dup intreruperea campului magnetic(efectul de remanent magnetic). Esential la acest tip de examinare este faptul c materialul

pieselor sau semifabricatelor examinate s aib un camp coercitiv suficient de mare (cca. 10A/cm). Aceast conditie este indeplinit de oteluri atunci cand procentul de carbon depete0,2%.

Tabelul 11. Diferite modalitti de producere a fluxului magnetic in defectoscopia magnetic.Metoda de magnetizare Principiu de functionare Natura

curentuluiDefecte pusein evidenta

Magnetizarelongitudinal

1.Magnetizare

cu jug

Continuu Defectetransversale

2.Magnetizarecu bobina

ContinuuAlternativ

Defectelongitudinale

b.Magnetizarecircular

1.Cu autoflux

ContinuuAlternativ

Defectelongitudinale

2.Cu fluxajuttor

ContinuuAlternativ

Defectelongitudinale

3.Cu fluxinductiv

Alternativ Defectetransversale

8/13/2019 Curs tec

32/78

32

c.Magnetizarecombinat

Magnetizarecu jug i cuautoflux

Continuu Defectetransversaleilongitudinale

Defectoscopia cu pulberi magnetice este cea mai veche metod defectoscopic. Se bazeaz peevidentierea devierii liniilor de camp magnetic cu ajutorul unor particule magnetice cudimensiuni cuprinse intre 0,1100 Wm. In ceea ce privete natura particulelor, acestea pot fi

particule de fier pur sau particule de oxid feroferic (Fe3O4).

Figura 9. Evidentierea defectelor prin defectoscopie cu pulberi magnetice.

Pentru a evidentia mai bine aglomerrile de particule in dreptul liniilor magnetice se pot adugasubstante colorate sau substante fluorescente. Ca medii de suspensii pentru pulberi magneticese folosesc lichide (uleiuri de viscozitate mic, petrol lampant) sau aerul. Folosirea lichidelor

duce la o imprtiere mai uniform a pulberilor magnetice pe suprafa_a de examinat. Prinprocedeul defectoscopic cu pulberi magnetice pot fi evidentiate atat fisuri superficiale, figura8a, cat i fisuri sub stratul superficial, figura 9, pan la adancimi de maxim 6 mm. Procedeuleste recomandat in special la piese cu geometrii complexe i de dimensiuni mari, unde celelaltemetode nu dau rezultatele scontate.

Defectoscopia cu banda magnetic si sonda magnetica este aplicata cu succes pentru imbinarilesudate. Metoda pune in evident in principal natura defectelor din mbinarea sudat.

Cureni turbionari(ET)

Principalii factori care influenteaza metoda de control cu curenti turbionari sunt:

- efectul pelicular;- frecventa;- permebilitatea magnetic;- conductivitatea electrica;- distanta conductor piesa;- efectul de margine;Fazele examinarii cu curenti turbionari sunt urmatoarele;- alegerea sistemului de bobine- calibrarea- desfasurarea controlului- evaluarea si interpretarea semnalelor

Metoda const n inducerea unor cureni turbionari n pereii evii controlate. Cmpul magnetical curenilor turbionari indui, datorit prezenei unor discontinuiti i neomogeniti n

8/13/2019 Curs tec

33/78

33

material, modific impedana bobinei de msurare, ceea ce afecteaz amplitudinea i fazacurenilor turbionari. Amplitudinea, defazajul i adncimea de ptrundere a curenilorturbionari, depind de amplitudinea i frecvena curentului de excitaie, de conductibilitateaelectric, de permeabilitatea magnetic a materialului, de forma piesei controlate, de poziiarelativ a bobinelor fa de pies, precum i de omogenitatea materialului controlat.

Testarea cu curenti turbionari (ET)

Procesul de control nedistructiv cu curenti turbionari se bazeaza pe evidentierea unormodificari ale proprietatilor fizice ale obiectului de control cu ajutorul unui camp magneticalternativ sau in miscare. Practic, piesa de controlat, avand o anumita conductivitate electrica, oanumita permeabilitate magnetica si dimensiune, se aduce in zona de interactiune cu un campmagnetic alternativ, produs de o bobina de control parcursa de curent. Campul alternativ al

bobinei de control induce in piesa curenti turbionari, care la randul lor produc un campmagnetic alternativ, conform legii lui Lenz opus campului originar al bobinei de control. Eadepinde de aranjamentul de masurare, de frecventa, de proprietatile electrice si magnetice,

precum si de dimensiunile piesei. Metoda mai este denumit i a curenilor Foucault dupnumele fizicianului francez Lon Foucault care a descoperit fenomenul n anul 1851Dezvoltarea metodei se datoreaza lui Frster, care a extins teoria curentilor turbionari, stabilindcriteriile de separare a factorilor de interes, construind totodata si primele traductoare sondade masurare.Metodele electromagnetice de control prin curenti turbionari se bucura de un larg camp deaplicatii, atat in defectoscopie cat si in receptia si sortarea prefabricatelor, evidentiereamodificarilor superficiale de structura in urma tratamentelor termo mecanice chimice,

precum si la masurarea de grosimi. Aplicarea lor impune prelucrarea fina a suprafetei piesei, fiepentru mentinerea unei distante absolut corespunzatoare in raport cu bobina sonda de control,fie pentru obtinerea unei suprafete de asezare lipsita de rugozitati perturbatoare.Datorita efectului pelicular, campul variabil secundar urmareste in mod riguros conturul piesei,

iar adincimea de patrundere, dependenta de frecventa este relativ mica. De aceea, metoda serecomanda cu predilectie pentru detectarea defectelor deschise la suprafata. Controlul cuajutorul curentilor turbionari se aplica in aceeasi masura si la materialele feromagnetice si lacele neferomagnetice. Se mentioneaza, printre altele, posibilitatile de folosire la examinarea

prefabricatelor din fibra de carbon sintetic intrebuintate frecvent in aviatie si tehniciaerospatiale. De asemenea, metoda curenilor turbionari este folosit ca o alternativ sauextensie a controlului nedistructiv cu particule magnetice, fiind utilizat, n special, pentrucontrolul evilor cu diametrul exterior de maximum 140 mm. Sensibilitatea metodei estemaxim la grosimi de perete de pn la 5 mm. O dat cu creterea grosimii pereilor, scadeeficiena metodei de evideniere a defectelor interne, ea rmnnd eficace pentru evideniereadefectelor de suprafa i din imediata apropiere a acesteia.Cum pentru inducerea curentilor nu

este necesar contactul cu piesa, metoda se preteaza la mecanizare si automatizare.Sondele si accesoriile sunt concepute intr-o mare varietate de forme si dimensiuni, adaptindu-sepe de o parte, la forma si dimensiunile piesei, iar pe de alta parte la principalii factori deinfluenta.Metoda este indicata in cazul controlului defectoscopic de mare finete, domeniul dedetectabilitate situandu-se in limitele 0.01 1 mm.In figura 10 se prezinta inducerea unui curent turbionar intr-un material:

http://fr.wikipedia.org/wiki/L%C3%A9on_Foucaulthttp://fr.wikipedia.org/wiki/L%C3%A9on_Foucault

8/13/2019 Curs tec

34/78

34

Figura 10: Generarea unui curent turbionar in materialul de test

Un tip de aparat folosit pentru testarea cu curenti turbionari este unul ZETEC MIZ 21B careare urmatoarele caracteristici:- circuit de suprimare a zgomotului- convertor A/D 16 bit- circuit analog de amplificare- afisare impedanta coordonate XY

- afisaj care permite comparare a doua impedante in acelasi timp- memorie non volatila cu 50 configuratii test si care suporta pina la 10 capturi imagini- conductivitate si masurarea grosimii invelisului la 4 frecvente: 60, 120 si 480 kHz- frecventa intre 50 Hz si 8 MHz- 2 frecvente independente pentru testare duala- certificari MILSTD810, CE mark si ISO 9001

Defectoscop ZETEC MIZ21B

Ultrasunete

Ultrasunetele sunt vibraii mecanice ale particulelor unui mediu elastic ale cror frecvene deoscilaie sunt superioare pragului de percepie al urechii umane 20KHz i care se propag nmediu sub form de unde elastice. La baza obinerii ultrasunetelor se afl ce l mai adesea

fenomenul piezoelectric, efect descoperit de ctre Pierre i Jacques Curie, n anul 1880.Posibilitatea utilizarii undelor ultrasonice pentru testari nedistructive s-a recunoscut de abia inanii '30, in Germania de catre Mulhauser, Trost, Pohlman, iar in Rusia de catre Sokoloff,acestia folosind tehnici variate cu unde continue. Echipamentul de detectie s-a dezvoltat

bazandu-se pe principiul interceptarii energiei ultrasonice de catre o discontinuitate aflata incalea fascicolului ultrasonic. Aceasta tehnica a fost cunoscuta mai tarziu sub denumirea demetoda prin transmisie. Un sistem ingenios de transmisie a fost dezvoltat de catre Pohlman.Acesta se baza pe producerea de imagini ca niste umbre ale defectelor interne. Mai tarziu s-au

perfectionat cateva tipuri de astfel de detectori. In timpul perioadei de inceput examinarea cuultrasunete era destul de limitata deoarece metoda prin transmisie necesita accesul la ambele

8/13/2019 Curs tec

35/78

35

fete ale materialului testat. Nu a fost gasita o practica mai buna pana cand Firestone a inventataparatul ce utilizeaza trenul de pulsuri ultrasonice, obtinand reflexii de la discontinuitatile dinmaterialul testat. Acest aparat, pe care el l-a numit "reflectoscopul ultrasonic" s-a dezvoltatrapid datorita perfectionarii instrumentatiei ultrasonice. In anii '40 acest aparat era un lider alaparatelor ultrasonice de detectie a defectelor, atat in Statele Unite ale Americii cat si in afaraacestora. In aceeasi perioada, echipamentul de testare ultrasonica a fost dezvoltat independent

de catre Sproule, in Anglia.Aplicatii ale acestei metode au aparut in scurt timp, in productie inspectia ultrasonica fiindaplicata in cadrul examinarii calitative in metalurgie. Cercetarile au continuat, Firestone fiinddin nou cel care a adus majoritatea contributiilor importante impreuna cu asociatii sai de laUniversitatea Michigan, ei preocupandu-se de investigarea mecanismului de functionare altraducatorilor, posibilitatea utilizarii undelor de forfecare, aplicatiile Rayleigh, ale undelorLamb, metoda rezonantei pentru masuratori de grosime etc.Deoarece metoda ultrasonica este bazata pe fenomene mecanice, in particular ea este adaptatadeterminarii structurii materialelor tehnice. Principalele aplicatii ale acestei metode sunt:determinarea discontinuitatilor, masurarea grosimilor, determinarea modului de elasticitate,studiul structurii metalurgice. Avantajele acestei metode sunt urmatoarele: sensibilitatea marede detectie, putere de penetrare mare (permitand examinarea unor grosimi foarte mari),acuratete in determinarea pozitiei discontinuitatii si estimarea marimii acesteia, raspuns rapid,metoda pretandu-se la automatizare, accesul numai dintr-o singura parte a materialului testMetoda ultrasonica are totusi limitari cum ar fi: geometria nefavorabila a produsului testat(marime, contur, complexitate si orientare a discontinuitatilor), structura interna nefavorabila(granulatie mare, porozitati structurale, incluziuni etc).In zilele noastre examinarea cu ultrasunete acopera un domeniu foarte larg de investigare, cumar fi: industria metalurgica, energetica, aeronautica, constructoare de masini, constructiitransporturi etc.Metoda este bazat pe undele mecanice (ultrasunete) generate de un element

piezo-magnetic excitat la o frecven cuprins de regul ntre 2 i 5 Mhz. Controlul presupune

transmiterea, reflexia, absorbia unei unde ultrasonore ce se propag n piesa de controlat.Fasciculul de unde emis se reflect n interiorul piesei i pe defecte, dup care revine ctredefectoscop ce poate fi n acelai timp emitor i receptor. Poziionarea defect ului se face prininterpretarea semnalelor.Metoda prezint avantajul de a gsi defectele n profunzime datoritunei rezoluii ridicate, ns este lent datorit necesitii de scanare multipl a piesei. Uneorieste necesar executarea controlului pe mai multe suprafee ale piesei. Metoda de control prinultrasunete este foarte sensibil la detectarea defectelor netede.

Unde. Ti puri de unde

Oscilaiile mecanice ntr-un mediu material format dintr-o mulime de puncte legate ntre eleprin fore elastice sepropag sub form de unde elastice.

Propagarea ul trasunetelor

Modurile de propagare se definesc n funcie de dou direcii i anume: direcia de propagare aundelor i direcia de oscilaie a particulelor materiale. n funcie de acest criteriu, se distingurmtoarele:

Modul de propagare longitudinal (unde longitudinale); Modul de propagare transversal (unde transversale); Modul de propagare la suprafa (unde de suprafa); Modul undelor de plac (unde Lamb).

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ultrasunetehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Ultrasunetehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Ultrasunete

8/13/2019 Curs tec

36/78

36

Domeni i de apl icabil i tate a ul trasunetelor

Numeroase aplicaii tehnologice ale ultrasunetelor sunt cunoscute n domeniul medicinei, alindustriei metalurgice, aerospaial, naval i alimentar, etc. Printre numeroasele arii deaplicabilitate a ultrasunetelor, se numr i defectoscopia cuultrasunete.Utilizarea acestei metode de investigare nedistructiv permite stabilirea existenei defectelor detipul: fisuri, goluri, incluziuni, localizate n interiorul unor piese metalice masive, astfel nct s

nu le fie afectat integritatea.Analiza dinamicii ideilor n domeniul testrilor nedistructive, n special domeniul testrilor cuultrasunete, permite urmtoarele:

- se poate aplica materialelor metalice i nemetalice, capabile s propage unde ultrasonicecu frecvene cuprinse ntre 1 i 20 MHz.

- proprietile ultrasunetelor au determinat ca metoda de investigare cu ultrasunete s fieutilizat pentru numeroase aplicaii tehnologice i anume: identificarea i evaluareamrimii defectelor (defectoscopie); msurarea grosimilor; a constantelor elastice;determinarea duritii materialului; msurarea densitii, a debitului; msurareavscozitii; determinarea tensiunilor remanente;

- au aparut tehnici noi, prin care se caracterizeaz diferite tipuri de materiale, detecteaz,localizeaz i msoar defecte, pot determina o ntreag gam de evenimente cu urmrimai mult sau mai puin periculoase.

Mrimi caracteristice i parametrii specifici

n procesul de propagare a ultrasunetelor printr-un mediu elastic, undele se caracterizeaz prinurmtorii parametri: perioada, frecvena ultrasunetelor, amplitudine, lungime de und, vitez,energie acustic, intensitatea ultrasunetelor, impedan, reflexie, refracie, dispersie, atenuare,difracie, putere acustic.

Atenuarea ul trasunetelor

Undele ultrasonore care se propag printr-un material sunt recepionate ntotdeauna cu oanumit pierdere care se poate observa pe ecranul aparatului de investigat, prin diferena dintreamplitudinile impulsurilor de ecou succesive.Analiza materialelor utilizate n practica industrial a determinat consolidarea unei bazemateriale format dintr-un set de probe din aluminiu i oel. Fiecrei probe i s-au provocatdiferite n acord cu tipul de experiment desfurat.Rezultatele procesului de investigare cu ultrasunete sunt influenate, n cea mai mare parte, dereglarea i verificarea aparaturii folosite n acest scop. Prin identificarea etaloanelor imetodelor de etalonare specifice fiecrei aplicaii, se urmrete buna funcionare a aparatului ia sensibilitii acestuia care trebuie s rmn constant pe parcursul testrii.Asupra calitii procesului de investigare cu ultrasunete exercit influene o multitudine de

factori precum: definirea domeniului de lucru, alegerea traductorului, etalonarea scrii demsurare a distanelor, controlul proporionalitii scrii distanelor, reglarea sensibilitii,determinarea zonei moarte a traductorului, corecia punctului zero, verificarea puteriiseparatoare n adncime i trasarea curbelor DAC/DGS pentru evaluarea mrimii defectelor.Evaluarea mrimii defectelor se face pe baza diagramelor DAC/DGS.

Pricipiul metodei defectoscopiei cu ultrasunete

Se bazeaz fie pe msurarea intensittii ultrasunetelor absorbite, fie pe msurarea intensittiiultrasunetelor reflectate. Din punct de vedere al controlului defectoscopic cu ultrasuneteintereseaz practic frecventele cuprinse in domeniul 0,515 MHz. In aceste conditii, intr indiscutie numai generarea acestora pe cale piezoelectric.

In cadrul procedeului prin transmisie se are in vedere componenta din und ultrasonor ce treceprin materialul de incercat. Pe o parte a piesei se fixeaz emittorul ce lucreaz pe baz de efect

8/13/2019 Curs tec

37/78

37

piezoelectric invers, iar pe cealalt parte receptorul ce lucreaz pe baz de efect piezo direct,figura 11. In cazul existentei unui defect, ca urmare a reflexiei i a absorbtiei, in dreptul luiintensitatea ultrasonor este mai mic. In cadrul acestui procedeu exist dou zone de transferale sunetului: de la emittor in material i de lamaterial la receptor.Avantajul utilizrii acestei metode const in faptul c nu exist pericolul suprapunerii undeireflectate peste cea incident. Ca dezavantaje trebuie specificate imposibilitatea localizrii

adancimii la care se gsete defectul, necesitatea centrrii perfecte a emittorului fat dereceptor, precum i erori datorate imposibilittii detectrii unor defecte mici, datorit efectuluide curbare convex a umbrei.

Figura 11. Principiul procedeului prin transmisie i diferite forme de semnal

caracteristice anumitor tipuri de defecte.

In cadrul procedeului prin reflexie (impuls ecou) se msoar parametrii undei reflectate. Inemittor (receptor) se emite la inceput un tren de impulsuri scurte prin efect piezoelectric inversi pe urm acesta trece rapid, inainte de intoarcerea undei reflectate (ecou), pe pozitie dereceptor (lucru in regim piezoelectric direct). Principal pentru o pies omogen fr defecteexist dou reflexii, figura 12, una la intrarea in materialul examinat i una la ieirea dinmaterialul examinat. La prezenta unui defect exist trei reflexii: una la intrare, (a), una de pedefect, (b) i una de pe fundul piesei. Prin corelarea distantei (d) dintre semnalul de intrare isemnalul reflectat cu viteza de propagare a ultrasunetului in materialul de incercat, se poatedetermina adancimea (h) la care se gsete defectul, iar prin etalonarea inltimii (1) asemnalului se pot trage concluzii asupra dimensiunii defectului. Forma semnalului oferinformatii asupra dimensiunii i formei defectului. In acest sens sunt edificatoare situatiile

prezentate in figura 12. Aprecierea mrimii i formei defectelor depinde in mare msur decunotintele i experienta examinatorului, indicatiile pe ecran fiind foarte diferite in functie deorientarea defectului fat de axa de propagare a undei sonore.

8/13/2019 Curs tec

38/78

38

Figura 12. Principiul procedeului prin reflexie i diferite forme de semnal,caracteristice anumitor tipuri de defecte.

Regula de aur pentru defectoscopia ultrasonor este: defectele se cerceteaz intotdeauna

perpendicular. Odat gsit un defect, pe baza identificrii ecoului se modific unghiul deincident a undei sonore atat timp pan cand acesta prezint o inltime maxim. In acesteconditii acest defect are intinderea maxim perpendicular pe directia de incident a undei.

8/13/2019 Curs tec

39/78

39

Modificarea caracteristic ecoului defectului la schimbarea pozitiei palpatorului poartdenumirea de dinamica ecoului. Mai recent se culeg informatii importante despre dimensiunea,forma i pozitia defectului prin analiza de frecvent i amplitudine, metoda cunoscut subdenumirea de defectoscopie sonor.Prin intermediul ultrasunetelor se mai poate determina grosimea peretilor. Palpatorul emitecontinuu unde ultraacustice in materialul cercetat, undele sunt reflectate de peretele opus al

piesei examinate dac grosimea acestuia indeplinete conditia de rezonant. Se formeaz undestationare ce au un efect uor sesizabil asupra oscilatorului piezoelectric.

Aparate uti l i zate la controlul nedistructiv cu ul trasunete.

a) Aparat de investi gare cu ul trasuneteUSLT 2000Aparatul de investigare cu ultrasunete se compune dintr-un sistem de operare/programare (uncalculator), o interfaare card PCMCIA USLT 2000, generatorul de ultrasunete, traductorul

piezoelectric cu rol de emitor/receptor, cablul de conexiune i interfaa de operare USLT2000 (vezi fig. 13). Aparatul de investigare ultrasonicUSLT 2000, utilizat pentru efectuareacercetrilor experimentale, dispune de alte 4 aplicaii software care pot fi instalate opional.Dintre aceste aplicaii fac parte urmtoarele: Effective Hardening Testing (EHT) - utilizat

pentru msurarea adncimii stratului durificat; Fast Fourier Transformation (FFT) - utilizatpentru analiza spectrului de frecven; Resonance Thickness Measurement (RTM) - pentrumsurarea straturilor subiri i UltraLOGfolosit pentru verificarea sudurilor n puncte

Fig.13. Aparat de investigare cu ultrasunete USLT 2000

b) Aparat de investi gare cu ul trasunete USM 35XUSM 35X, este un alt aparat de investigare cu ultrasunete, utilizat pentru detectarea defectelorde profunzime, care este uor de manevrat, portabil, adaptat pentru: localizarea i evaluareadefectelor n material; msurarea grosimii pereilor; stocarea rezultatelor testrilor

Fig. 14 Aparat de investigare cu ultrasunete USM 35X

8/13/2019 Curs tec

40/78

40

1 - butoane rotative pentru reglarea amplificrii sau pentru selecia funciilor; 2 - selectareafunciilor;3 - mner sau suport de sprijin; 4muf de conectare a traductorului

(transmitor/receptor); 5 - interfa de operare

Traductori ul trasonici

Traductorii ultrasonice difer de la unul la altul, dup modul de utilizare prin: dimensiuni,

frecven, limea benzii i modul de construcie. n figura 15. se prezint cteva forme tipicede execuie a traductorilor ultrasonici

Fig.15. Forme tipice de traductori ultrasonicn tabelul 12, se prezint tipurile de cablu necesare pentru ntreaga trus de traductori

Tabel 12. Cabluri de conexiune i caracteristici de baz

Model

cablu

Lungime

[m]

Impedan

[ohm]

Tip de

conexiune

Imagine Observaii

CL 331 2 50 1: Microdot2: LEMO - 00

MPKL 2 2 50 1: LEMO-002: LEMO - 1

SEKG 2 2 50 1: LEMO-002: 2xLEMO-1

SEKM 2 2 50 1: 2x Microdot2: 2xLEMO-1

Mediul de cuplare

Mediile de cuplare cel mai des folosite n practica industrial sunt: apa, uleiul, vaselina,amestecul de glicerin-ap, mierea de albine, etc. De asemenea i mercurul este un foarte bunmediu de cuplare, ns toxicitatea acestuia i preul destul de ridicat nu-l recomand a fi utilizat.Pentru a ndeplini condiiile de propagare, un cuplant trebuie s ndeplineasc urmtoarelecaracteristici:

- s aib o bun adeziune la suprafaa de examinare pentru a elimina aerul;- s fie omogen, sa nu conin particule solide sau bule de aer;- s nu intre n reacie chimic cu materialul de investigat;

-

sa poat fi uor de ndeprtat de pe suprafaa de investigat

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Ultrasonic_Testing_Machine_showing_readings.jpg

8/13/2019 Curs tec

41/78

41

Instrumente utilizate pentru reglarea i verificareaaparatur i i de investi gare cu ul trasuneteAplicabilitatea extins a testrilor nedistructivecu ultrasunete pentru piese de geometrii diferitea condus la dezvoltarea unei aparaturi complexe cu diverse accesorii, care s se asocieze cuorice tip de verificare i anume:a) blocuri de calibrare, folosite pentru reglarea i verificarea aparatului ultrasonic, altraductorilor i al sistemului de investigare n ansamblu.

b) blocuri de referin, folosite pentru aprecierea mrimii defectelor i pentru verificareaanumitor parametri de lucru ai aparatului.

Bl ocur i de cal i brare

Blocul de calibrare K1 este construit cu scopul de a obine de la suprafee paralele i curbe, dela cele dou guri cu diametrele de 1,5 mm i 50 mm, precum i de la cele dou fante pra cticaten bloc, ecouri de referin bine definite n ceea ce privete distana parcurs n material.

Fig.16. Bloc de calibrare K1

Blocul de calibrare K2, la fel ca i blocul de calibrare K1, este confecionat din oel carbon i s -a impus n practica industrial odat cu utilizarea pe scar tot mai larg a traductoarelorminiaturale nclinate. Acest bloc este folosit pentru controlul mbinrilor sudate.

Fig.17. Bloc de calibrare K2Blocuri de referin

Blocurile de referin sunt n numr foarte mare, au dimensiuni i forme variate, care stabilescanumite cerine pentru un domeniu de verificare bine definit. Pentru realizarea cercetrilorexperimentale proprii n domeniul testrilor nedistructive cu ultrasunete, au fost construite 5

blocuri de referin din aluminiu.

8/13/2019 Curs tec

42/78

42

Fig 18. Blocuri de referin (aluminiu)n figura 18 este prezentt imaginea blocurilor de referin construite pentru etalonarea iverificarea aparatului de investigare cu ultrasunete USLT 2000.

Identificarea factorilor determinanila investigarea ultrasonic a pieselor din materiale

metalice

- definirea domeniului de lucru- alegerea traductorilor- etalonarea scrii de msurare a distanelor- controlul proporionalitii scrii distanelor- reglarea sensibilitii- determinarea zonei moarte a traductorului ultrasonic- corecia punctului zero- verificarea puterii separatoare n adncime- stabilirea mrimii defectului cu ajutorul diagramelor DAC/DGS

Analiza sistemic a procesului de investigare cu ultrasuneteDeoarece, n prezent, majoritatea problemelor legate de producie, fabricaie i tehnologie seafl sub influena unui numr mare de factori tehnici, economici i sociali, atunci aparenecesitatea unei abordri sistemice. La organizarea factorilor care influeneaz procesul deinvestigare cu ultrasunete, se poate observa c o serie de factori sunt considerai intrri, aliiieiri, iar unii sunt considerai factori perturbatori si anume:

Factori perturbatori:- structura materialului i proprietile fizico-chimice;- starea suprafeei de investigat ultrasonic;- geometria i dimensiunile piesei;- viteza de propagare a ultrasunetelor;

-

forma sau orientarea defectelor;- rugozitatea defectelor;- vibraii, zgomot;- temperatur;

Parametrii de intrare:- parametrii de precizie ai sistemului de investigare cu ultrasunete;- parametrii materialului piesei de investigat (compoziie chimic, structur, etc.);- parametrii geometriei suprafeei de examinat (dimensiunile, forma i rugozitatea

suprafeei);- parametrii mediului de cuplare (vscozitate, compoziie chimic);- parametrii sistemului de calibrare (amplificare, domeniu de lucru);

8/13/2019 Curs tec

43/78

43

Parametrii de ieire:- parametrii piesei (grosimea piesei, mrimea stratului durificat);- parametrii defectului (distana pn la defect, mrimea echivalent, tipul defectului);- parametrii ecourilor reflectate (amplitudine, distan, etc.);- diagrama DAC/DGS pentru evaluarea mrimii defectelor;- frecvena i viteza de propagare a ultrasunetelor;

- zona moart a traductorului;- atenuarea ultrasunetelor n material;

L ichide penetrante

Defectoscopia cu lichide penetrante este o metod de control nedistructiv a materialelormetalice sau nemetalice prin care se urmrete punerea n eviden a defectelor de suprafa saudin imediata vecintate a suprafeei i care comunic cu exteriorul (SR ISO 9916-95).Controlul cu lichide penetrante const n aplicarea pe suprafaa supus controlului a unui lichidcu caliti bune de penetrare care ptrunde n discontinuitile superficial i le pune n eviden

prin contrast, cum ar fi: pori, fisuri, crpturi i rupture, producandu-se datorit efectului decapilaritate. Regula de baz pentru aplicarea acestui procedeu in scop defectoscopic esteurmtoarea: intotdeauna defectul trebuie s plece de la suprafa t, intrarea in defect trebuind sfie neacoperit. Substantele chimice folosite trebuie s fie compatibile cu materialul deincercat, netrebuind s-l degradeze.Developarea penetrantului are loc datorit efectului de absorbie care, tot prin capilaritate, vaabsorbi o parte din lichidul penetrant reinut n defect i va scoate n eviden locul i formadefectului. Pentru aplicarea acestei metode se folosete un set de lichide penetrante, compusdin: degresant, penetrant i developant.Cu ajutorul lor pot fi detectate trei categorii de defecte i anume:

- defecte ale materialelor obinute prin turnare, laminare, forjare, tragere etc.; - defecte ale pieselor rezultate n procesul de fabricaie prin sudare, lipire, presare,

achiere etc.;- defecte aprute n procesul de exploatare a pieselor:- fisuri la oboseal, crpturi, rupturi, uzuri etc.

Cele mai folosite metode de control cu lichide penetrante sunt:- metoda colorrii, la care contrastul pentru evidenierea defectelor este un contrast de

culoare roie pe fond alb.- metoda fluorescenei, la care contrastul pentru evidenierea defectelor se obine prin

examinarea n lumin ultraviolet, fiind de obicei galben-verde pe fond nchis sauviolet;

- metode radioactive, la care defectele se pun n eviden prin impresionarea unui film dectre substane radioactive.

-

metoda activrii cu ultrasunete la care penetrabilitatea este asigurat cu ajutorulvibraiilor ultrasonice produse de emisia acestora n mediul de penetrare.Lichidele penetrante utilizate se clasific dup urmtoarele criteria:

- dup contrast, n: penetrani colorani; penetrani fluoresceni; penetrani radioactivi.- dup solubilitate, n:penetrani solubili n ap, penetrani solubili n solveni organic,

penetrani cu post emulsionare.Cel mai frecvent se utilizeaz penetratorii colorani i fluoresceni, solubili n ap Cei solubili n solveni organici sunt calitativ superiori celor solubili n ap . Developaniiutilizai sunt fie sub form depulbere, fie sub form de suspensie. n principiu, controlul culichide penetrante presupune realizarea a apte etape (faze) succesive, figurile 18.

8/13/2019 Curs tec

44/78

8/13/2019 Curs tec

45/78

45

Figura 19-Defecte puse in evidentaDescrierea operati i lor:

- un rol deosebit de important in metoda controlului cu lichide penetrante o are pregtireasuprafeei supus controlului. Ea are drept scop ndeprtarea murdriei, oxizilor isubstanelor grase de pe suprafaa probei, astfel nct s se asigure accesul penetrantuluila cavitile defecte, cu condiia de a nu se produce nchiderea sau mascarea defectelor.

- depunerea penetrantului pe suprafaa de controlat (penetrarea const n aplicarea imeninerea penetrantului, pe suprafaa piesei, o perioad de timp necesar ptrunderii

acestuia n defectele existente n material. Timpul de meninere se numete timp depenetrare i este specific fiecrui lichid penetrant.- indeprtarea excesului de penetrant de pe suprafaa controlat se face cu ajutorul unui

solvent specific penetrantului. O parte din lichidul penetrant rmne n cavitiledefectelor.

- developarea se realizeaz prin depunerea, pe suprafaa controlat, a unui developantcare nu este altceva dect o substan cu capacitate mare de absorbie a lichidelor. Deobicei, aceast substan este o pulbere foarte fin care poate fi depus pe suprafaa

piesei prin pulverizare sau prinpresrare. Pentru a se putea pune prin pulverizare,aceast pulbere se gsete n suspensie ntr-un lichid uor volatil. La scoaterea neviden a defectelor este necesar a se atepta un anumit timp de developare, care este

specific fiecrui developant. Mrimea i aspectul petei de culoare ce apare pedevelopantul depus pe pies indic prezena defectului i, ntr-o anumit msur,mrimea i forma lui.

- examinarea defectelor observate i nregistrate.

Desf urarea lucrriiOperaiile ce trebuie efectuate pentru obinerea unor rezultate concludente sunt:

- pregtirea suprafeei.Suprafaa de control trebuie s fie uscati curat de oxizi,zgur, nisip, pan, grsimi, uleiuri, vopsea i impuriti si se realizeaza prin:

insuflare cu aer sau ap sub presiune;splare cu jet de ap pentru ndeprtarea impuritilor mecanice;splarea cu solveni organici pentru ndeprtarea impuritilor organice(grsimi, uleiuri,vopsele etc.);decaparea n bi acide sau bazice.Dup splare se recomand uscareasuprafeelor cu jet de aer cald pentru a nu rmne solveni n defecte.

- aplicarea penetrantului.Se depune pe suprafaa de examinat un strat subire i uniformde penetrant. Depunerea se poate face prin pulverizare, imersie, pensulare sau prinreinere electrostatic.Timpul depenetrare este n funcie de calitatea penetrantului,materialul examinat i temperatur.El este cuprins ntre 5 i 20 minute pentru ceisolubili n ap.

- ndeprtarea excesului de penetrant.Se face prin cltire cu ap, dac penetrantul este

solubil n ap, sau prin operaii succesive de tergere pentru penetranii solubili nsolveni organici. Operaia se executpn la dispariia fondului colorat sau fluorescent.

8/13/2019 Curs tec

46/78

8/13/2019 Curs tec

47/78

47

Figura 20. Defecte specifice i modul de evidentiere a acestora de ctre developant.

8/13/2019 Curs tec

48/78

48

5.3 METODE DE DETERMINARE A COMPOZITIEI

SI STRUCTURII MATERIALELORO caracterizare complet a unui aliaj sau metal tehnic nu este posibil fr cunoatereacompozitiei i a concentratiei diferitelor elemente de aliere sau impuritti care le compun. Inacest scop sunt folosite la ora actual tot mai mult procedeele analitice instrumentale. Fat demetodele chimico analitice clasice, procedeele de analiz instrumental au avantajul principalde a fi rapide, complet automatizabile i posibil de a fi cuplate la calculator, in vederea

prelucrrii datelor rezultate din incercri. Determinrile calitative (de compozitie) vizeazpunerea in evident a naturii tuturor componentelor dintr-un aliaj metalic, iar determinrilecantitative (de concentratie) vizeaz stabilirea concentratiei componentelor aliajului respectiv.

5.3.1. Analiza spectralAnaliza spectral reprezint un ir de procente de investigare a compozitiei i concentratieisubstantelor i materialelor ce se bazeaz pe cercetarea i analiza fenomenelor ce apar caurmare a actiunii reciproce dintre radiatiile electromagnetice sau/i particule elementare i

proba de analizat. In tabelul 13 sunt prezentate principalele domenii de utilizare aspectroscopiei la materialele metalice. Prin inregistrarea intensit tii (frecventei) semnalelor ceapar ca urmare a acestei interactiuni, in functie de energie (lungime de und), se obtine unspectru. Pierderea sau acceptarea de energie se face numai sub form discret, la nivelulinveliurilor electronice ale atomilor, ceea ce duce la aparitia unor spectre de linii la diferiteenergii (lungimi de und). La molecule, pe lang tranzitiile electronice mai apar i tranzitii derotatie i de vibratie, care genereaz la randul tot spectre specifice.

Tabelul 13. Exemple de utilizare pentru spectroscopiei la materialele metalice .

Metoda

spectroscopic

Materialul

de analizat

Elemente

de analizat

Problematica

analitic

Domenii de utilizare

Spectroscopie deemisie atomic

Metale,aliajemetalice,minereuri,sticl,ceramic,nisipuri deturntorie

Elemente dealiere, urme,metale alcaline,elementealcalinopmantoase

Analiz medie Determinri curente aleelementelor de aliere ianaliza urmelor. Controlde calitate uzinal.Supravegherea automata proceselor metalurgice

prin pregtire special aprobelor - posibilitateadeterminrii elementelorla limita de faz i lalimita de grunte

Spectroscopie deabsorbtie atomic

Oteluri,aliaje

neferoase

Urme ielemente de aliere

Analiz medie Determinri curente aleurmelor i elementelor dealiere in industrie.Analiza urmelor incontrolul calittiimediului

Spectrofotometrie In specialpentrumateriale

anorganice

Urme,elemente dealiere pentru

otel,elemente dealiere la neferoase

Analizaurmelor insensul unei

analize medii

Continutul in elemente,caracterizareamaterialelor

Analiz de Oteluri, Urme,elemente de Analiz medie Determinri curente ale

8/13/2019 Curs tec

49/78

49

fluorescentRontgen

aliajeneferoase

aliere cu numr deordine Z11

urmelor i elementelor dealiere in industrie.Supravegherea automata proceselor metalurgicein industrie. Determinricurente in industria

extractiv de minereuriMicroanaliz cufascicul deelectroni

Fazeintermetalic,semiconductori, aliajeneferoase

Pentru elemente dealiere cu numr deordine Z4

Analiza derepartitie,domenii deomogenitate,compozitiastoechiometric a separrilor

Caracterizareasegregatiilor, investigareaconstructiei limitelor defaz precum ideterminarea

propriettilor tehnologicede interes, studiul

problematicii difuziei latratamente termochimice

Spectroscopie cufotoelectroni Toatetipurile demateriale

Pentru elemente cunumr deordineZ2

Analiz mediei de repartitiein domeniulsuperficial i astraturilorsubtiri

Determinri de suprafatide suprafete deseparare,stareasuprafetei, produse decoroziune

Spectroscopie cuelectroni Auger

Toatetipurilede materiale

Pentru elemente cunumr deordineZ2

Analiza mediei de repartitiein domeniulsuperficial ial suprafetelor

de rupere

Contaminri, procese defragilizare, segregri,normalizri

SpectroscopieMosbauer

In specialpentrumaterialeferoase

In principal Fe iSn

Starea dedeformare,analiza destructur,analiza desuprafat

Coroziune, analiz defaz, separri

Metodele spectroscopice de investigare se pot clasifica conform figurii 21.

8/13/2019 Curs tec

50/78

50

Figura 21. Clasificarea metodelor spectroscopice.Pentru vizualizarea, inregistrarea, examinarea i analiza spectrelor se folosesc aparatespecializate cunoscute sub denumirea de spectroscoape. Indiferent de tipul de spectroscopie,structura unui spectroscop include intotdeauna sursa de radiatie, proba de analizat i sistemul devizualizare i inregistrare, figura 22.

Figura 22. Structura de baz a unui spectroscop; a spectroscop de emisie,bspectroscop de absorbtie.]

5.3.2 Metode electrochimice de analizMetodele electrochimice pentru determinarea compozitiei i concentratiei au la bazfenomenele electrochimice (figura 23).Din punct de vedere al analizei instrumentale, metodeleelectrochimice sunt de preferat altor metode, deoarece prezint avantajul mrimilor de intrarede natur electric, ceea ce permite o prelucrare i o procesare mult mai bun i mai uoar ainformatiei rezultate din msurare. In urma trecerii curentului electric prin solutii de electroliti,la cei doi electrozi au loc reactii de electrod denumite reactii electrochimice. Pe lang reactiileelectrochimice propriu-zise, pe electrod se desfoar i fenomene de transport i fenomene detransfer de cldur, motiv pentru care ansamblul acestor manifestri poart denumirea de

procese de electrod. Procesele de electrod au loc intotdeauna cu transfer de electroni, deci suntreactii de oxidoreducere:

8/13/2019 Curs tec

51/78

51

Figura 23. Clasificarea metodelor electrochimice de analiz

5.3.3 MetalografiaMetalografia este tiinta structurii metalografice a metalelor i aliajelor. Spre deosebire de

chimie, care studiaz compozitia chimic, metalografia studiaz aspecte fizice legate destructur, ajungand pan in domeniul fizicii moleculare i a fizicii descriptive. Studiilemetalografice sunt importante, printre altele, la studiul:

recoacere,imbtranire, recristalizare);

tarea cristalelor);

aturilor superficiale obtinute prin clire superficial, tratamente termochimice,depuneri galvanice, depuneri in vacuum, cordoane de sudur etc.;

gatii, microretasuri, incluziuni de zgur, fisuri,etc.);

In metalografie probele se pot caracteriza;prin:

Analiza microscopic se face cu microscoape optice, cu puterea de mrire de maximum 1200sau cu microscoape electronice cu puterea de mrire de pan la cateva sute de mii de ori.Analiza macroscopic se face cu ochiul liber sau cu lupe sau alte dispozitive optice ce au

puterea de mrite demaxim 15.

Metode electrochimicede analiz

Electrogravimetrie

Coulometrie

Electrografie

Poteniometrie

Voltametrie

Conductometrie

8/13/2019 Curs tec

52/78

52

Analiza microscopicAnaliza microscopic se refer la metodele optice, opto-electronice sau electronice de analizstructural i de microtopografie a suprafetei. Se imparte in dou categorii mari: microscopia optic microscopia electronicScopul microscopiei este acela de a face vizibile clar dou puncte apropiate de pe o prob sau

de pe un obiect, care in mod obinuit nu pot fi distinse cu ochiul omenesc. Analizamicroscopic se efectueaz cu aparate denumite microscoape. Posibilittile unui microscopreferitoare la selectivitate, claritate, ordin de mrire sunt definite printr-o serie de mrimispecifice: rezolutia (puterea de separare pe orizontal); puterea de mrire; rezolutia pe adancime (puterea/adancimea de ptrundere). Rezolu1ia (puterea de separare pe orizontal) reprezint distanta la care pot fi percepute clari distinct dou puncte unul de cellalt:

d=/A=/nsin unde:

- lungimea de und a luminii folosite la iluminare; poate varia intre lungimea de und aluminii albastre (400nm) i lungimea de und aluminii roii (800nm);

n - indicele de refractie al mediului ce se gsete intre prob i lentila obiectivului;poate varia intre indicele de refractie a aerului (n=1) corespunztor microscopieioptice uscate i indici de refractie supraunitari specifici unor substante lichide(microscopie in imersie), cele mai utilizate substan_e fiind uleiul de cedru(n=1,52), iodura de metilen (n=1,74) i monobromnaftalin (n=1,66);

- jumtatea unghiului de deschidere; 2 reprezint unghiul format de dou raze intreele, care pleac dintr-un punct de pe proba de analizat, traverseaz lentila pe la

marginea extrem a acesteia, cu conditia ca ele s ajung in ocular. Teoretic, se poateatinge un unghi de 2=180o. Practic acest unghi dublu poate fi de maxim 2=144o,atunci cand lumina cade perpendicular pe prob;

A apertura (A = nsin); este de regul gravat pe obiectivul optic almicroscopului : A= 0,15; 0,49, etc.

Din analiza relatiei de mai sus rezult c cea mai mare rezolutie se obtine in urmtoareleconditii: folosirea celei mai mici lungimi de und posibile (lumina albastr); folosirea unei substante de imersie (iodur de metilen); folosirea celui mai mare unghi de deschidere (=72o).Puterea de mrire este dat de produsul dintre mrirea optic a obiectivului (Mob) i mrirea

optic a ocularului (Moc)

M = Mob x MocRezolu1ia pe adancime (puterea/adancimea de ptrundere) este definit prin distanta (S) lacare dou puncte de pe prob, situate pe axa optic unul sub cellalt, mai pot fi distinse clar.Adancimea de ptrundere scade cuputerea de mrire i cu creterea aperturii (A):

S=0.07/AM(1+1/M) [mm]

8/13/2019 Curs tec

53/78

53

Microscopia opticMicroscopia optic folosete lumina vizibil, cuprins intre ultravioletul inalt i infraroul jos.Fenomenul de compunere a imaginii microstructurii examinate in ocularul unui microscop, peun film fotografic sau fotoelementul CCD al unei camere de luat vederi este un fenomencomplex, ingloband reflexii, refractii i absorbtii de lumin. Din punct de vedere principial iconstructiv, un microscop optic este un ansamblu optomecanic, ce are ca scop obtinerea unui

ordin de mrire cat mai ridicat, in conditiile unei rezolutii i a unei adancimi de ptrundere catmai bune. Partea optic a microscopului este format din trei elemente principale: obiectivul (partea optic dinspre obiectivul examinat); ocularul (partea optic dinspre ochiul omenesc); sistemul de iluminare.Lumina provenit de la sistemul de iluminare este focalizat spre obiectul de examinat, deunde, prin transmisie sau reflexie, ajunge la ochiul omenesc, cu informatii optice desprestructura sau microtopografia examinat. Microscoapele se impart, in consecint, in doucategorii mari: microscoape cu transmisie (microscoape biologice); microscoape cu reflexie (microscoape metalografice).In general, pentru analiza calitativ a materialelor sunt folosite in exclusivitate microscoape cureflexie. La majoritatea microscoapelor, iluminarea probei se face de sus in jos, figura 24. La

piese de dimensiuni mai mari se folosesc microscoape cu iluminare de jos in sus, care permitaezarea direct a probei pe masa microscopului

Figura 24. Schema optic a microscopului cureflexie i iluminare de sus in jos; 1-prob, 2-

obiectiv, 3-ocular, 4-oglind semitransparent.

In vederea retinerii imaginilor ca document, sunt folosite la ora actual atat aparate fotoanaloge cat i digitale, cele din urm avand posibilitatea racordrii lor directe la calculatoare,

permitand astfel o procesare i o analiz optoelectronic a imaginii, deosebit de util in specialpentru analiza cantitativ. In figura 25 este reprezentat schema de principiu a unui microscopechipat cu camer video i sistem de analiz optoelectronic aimaginii.

8/13/2019 Curs tec

54/78

54

Figura 25. Sistem de analiz optoelectronic a imaginii; 1microscop metalografic, 2 - camerde luat vederi, 3 - monitor, 4,5,6 - calculator, 7imprimant;

Exist situatii concrete cand este necesar studiul microscopic in conditii de temperatur ridicatsau sczut. Asemenea studii sunt utile mai ales in fundamentarea i analiza transformrilor defaz. In acest scop sunt folosite incinte termice sau frigorifice ecranate spre exterior, care suntaezate pemasa microscopului, in momentul atingerii temperaturii dorite realizandu-seexaminarea microscopic a structurii. Camera de inclzire, figura 26, este o incint (1) inchisi vidat, prevzut cu un geam de cuart (2) prin care se realizeaz examinarea probei (3).Inclzirea probei se face fie cu un rezistor, fie cu un inductor (4), iar msurarea temperaturii cuun termocuplu (5) aflat in contact cu proba. Pentru a proteja obiectivul (6) al microscopului de

radiatia termic se sufl aer comprimat, printr-un ajutaj (7), intre obiectiv i geamul decuart.

Figura 26. Schema de principiu a unei camere de inclzire destinat studiului microscopic almetalelor la temperatur ridicat; 1-incint vidat, 2-geam de cuart, 3-proba de studiat, 4-rezistor sau inductor; 5-termocuplu, 6-obiectiv,7-ajutaj cu aer pentru rcirea obiectivului.

De regul, probele pentru studiul microscopic la temperatur ridic