7. CONTROLUL NEDISTRUCTIV AL MATERIALELOR 7.1. Defectoscopia cu ultrasunete 1. Scopul lucrrii Cunoaterea metodologiei i aparaturii necesare controlului cu ultrasunete a materialelor (conform STAS 6914-90). Defectoscopia ultrasonic se aplic pieselor metalice i nemetalice cu scopul punerii n eviden a defectelor interioare ale materialului. n acelai timp, se poate stabili cu o anumit aproximaie, mrimea i poziia defectelor n material. 2. Noiuni teoretice Ultrasunetele sunt vibraii ale mediilor elastice cu frecvene mai mari de 20 KHz. Tehnica actual permite obinerea unor vibraii cu frecvene de pn la 1300 MHz. Elementele de baz n producerea ultrasunetelor sunt generatorul de ultrasunete i palpatorul. Ultrasunetele pot fi generate prin procedee mecanice, termice, electrodinamice, magnetostatice sau piezoelectrice i sunt utilizate n controlul nedistructiv datorit unor proprieti pe care le posed, cum sunt: se propag prin medii omogene cu o vitez constant a crei valoare depinde de caracteristicile mediului respectiv i tipul undelor. Viteza de propagare v, a undelor longitudinale printr-o bar metalic este dat de relaia: v = radical din E/, unde: E - reprezint modulul de elasticitate; densitatea materialului. sunt absorbite de mediul pe care l strbat atenundu-le intensitatea iniial ,,I0 n funcie de lungimea drumului parcurs ,,X i de coeficientul de atenuare ,, . Acest coeficient este n funcie de frecvena vibraiei ultrasonice i mrimea cristalului piezoelectric. Intensitatea undelor ultrasonice la ieirea lor din mediul strbtut este dat de relaia: -2x Ia = I 0 e unde: Ia este intensitatea undelor la ieirea din mediul strbtut. i schimb direcia la suprafaa de separare a dou medii prin reflexie sau refracie; ocolirea prin difracie a obstacolelor (defectelor), la lungimi de und mai mari dect dimensiunea iradiat a obstacolului. Vibraiile ultrasonice pot fi ntreinute, adic emise n mod continuu de ctre un generator, sau pot fi emise sub form de impulsuri cu o anumit durat i la intervale regulate de timp. Generarea ultrasunetelor prin efect piezoelectric. Unele cristale supuse unor eforturi de compresiune sau ntindere dup anumite direcii dezvolt pe suprafeele lor sarcini electrice ce au valori egale i de semn contrar. Valoarea sarcinilor electrice depinde de mrimea efortului aplicat Fig.7.1 asupra cristalului, iar semnul plus sau minus depinde de tipul deformaiei (ntindere sau compresiune). Dac un asemenea cristal se gsete ntr-un cmp electric, el se va deforma n funcie de sarcinile electrice ce se gsesc pe o parte sau pe cealalt a cristalului. Acest lucru arat c efectul piezoelectric este ireversibil Palpatorul este format din ansamblul traductorului piezoelectric cu montura sa. Traductorul piezoelectric este dispozitivul care transform energia electric n energie mecanic i invers. El trebuie s fierealizat astfel nct zgomotul intern s nu perturbe interpretarea indicaiilor obinute pe ecran n raport cu sensibilitatea aleas. Materialele piezoelectrice cel mai des utilizate n defectoscopie sunt cuarul i materialele ceramice sinterizate.Dac traductorul este perpendicular pe suprafaa piesei, undele ultrasonice emise sau recepionate sunt longitudinale i palpatorul se numete drept sau normal (fig. 7. 1a). Acest traductor este format din suportul 1, corpul de amortizare 2, inductorul 3, stratul de protecie 4 i mufa de legtur 5. Dnd traductorului o anumit nclinaie fa de suprafaa piesei supus examinrii, undele ultrasonice emise sau recepionate sunt i ele nclinate cu un anumit unghi fa de normala la aceast suprafa i, n acest caz, undele se consider transversale, iar palpatorul se numete nclinat sau unghiular (fig. 7. 1b). Acest palpator se compune din traductorul 1, electrozii de contact 2, masa fonoabsorbant 3, pana de cuplare 4, conductorii 5, fia de legtur 6 i carcasa 7. Dac palpatorul este paralel cu suprafaa piesei undele ultrasonice se vor propaga la nivelul acesteia numindu-se unde de suprafa. La alegerea palpatorului se are n vedere forma piesei de examinat, caracteristicile presupuse ale defectelor, starea suprafeei materialului etc. Cuplantul. Ultrasunetele se propag bine prin medii solide i lichide. n aer undele transversale nu se propag, iar cele longitudinale se atenueaz cu mare rapiditate. De aceea, startul de aer dintre palpator i pies apare ca un ecran ultrasonic. Pentru a nltura acest inconvenient, ntre pies i palpator se introduce un mediu de cuplare sub form de past, lichid sau semilichid (ulei mineral, glicerin, mercur), numit cuplant. 3. Desfurarea rezultatelor lucrrii, prelucrarea i interpretareaMetodele de analiz aplicate n defectoscopia ultrasonic sunt: Metoda prin transmisie Se folosesc dou palpatoare dintre care unul de emisie i altul de recepie (fig.7. 2). Metoda presupune o poziionare riguroas a palpatoarelor unul n raport cu cellalt i din aceast cauz metoda este mai rar utilizat.Fig.7.2 Metoda rezonanei Const n transmiterea undelor ultrasonice printr-un material de grosime d, cu ajutorul unui traductor (fig. 7.3). Prin modificarea frecvenei se modific lungimea de und a impulsului , iar n pies apar unde staionare de rezonan, atunci cnd este satisfcut relaia: d = K(/2), unde K este un numr oarecare (o, 1, 2....). Metoda prin impuls reflectat Aceast metod utilizeaz un palpator normal (fig.4 a) sau unul unghiular (fig.4 b) care ndeplinete att funcia de emisie, ct cea de recepie. n aceste imagini se disting urmtoarele elemente: 1 pies, 2 defect, 3 razele fasciculului, 4 cuplant, 5 palpator, 6 mufe, 7 cablu de comenzi, 8 ecran, 9 ecou iniial, 10- ecou de defect, 11- ecou de fund. Impulsurile sunt transmise intermitent prin piesa de examinat, iar n timpul dintre dou emisii sunt recepionate semnalele reflectate. Ecoul generat de defectul 10 se gsete ntre ecoul iniial 9 i ecoul de fund 11. Metoda se aplic la msurareaFig.7.3grosimii pereilor metalici fa de care nu exist acces dect printr-o parte i la stabilirea defectelor din interiorul materialelor.Fig.7.4 Cele mai utilizate metode pentru detectarea defectelor cu ajutorul ultrasunetelor sunt: Controlul ultrasonic prin metoda impulsului reflectat (metoda ecoului). Modul de lucru utilizat la detectarea unor defecte cu ajutorul ultrasunetelor depinde de poziia presupus a defectului, de forma piesei i de procedeul de control adoptat. Aproape toate aparatele lucreaz pe principiul reflexiei impulsurilor. n conformitate cu aceast metod palpatorul trebuie aplicat pe pies n aa fel nct s se realizeze un contact ct mai intim i continuu ntre cele dou elemente. De aceea, ntre palpator i pies se intercaleaz un strat de ulei mineral ce are rolul de cuplant. Suprafaa de examinat trebuie s fie neted, fr reziduri i fr urme de oxizi sau impuriti. Pentru oel i aliaje de aluminiu frecvena de lucru cea mai potrivit este de 2,5 MHz. Metoda utilizeaz un palpator normal care ndeplinete funcia dubl de emitor i receptor. Se realizeaz montajul din figura 7.3 a, dup care se regleaz i se calibreaz aparatul ultrasonic n aa fel nct s se observe pe ecranul defectoscopului ecoul de fund Ef, ecoul iniial Ei i ecoul defectului Ed situat ntre cele dou ecouri (iniial i de fund). Cunoscnd lungimea piesei L, calibrm imaginea pe ecranul defectoscopului i aplicm legea proporiilor mrimilor msurate pe defectoscop i pies, conform relaiei: l/L = x/X. Din aceast relaie se poate determina distana la care se gsete defectul, astfel: l = L(x/X). Rezultatele determinrilor se trec n tabelul 7.1 Tabelul 7.1 Material l x Observaii Nr. L X prob [mm [mm [mm] [mm] ] ] Controlul mbinrilor sudate mbinrile sudate se examineaz n funcie de grosime, tipul mbinrii, geometria i natura materialului de baz folosit. Examinarea se face de regul pe suprafee plane i curbe cu palpatoare 0 0 monocristal de unde transversale, cu unghiuri de reflexie cuprinse ntre 35 i 80 . Grosimeambinrilorsudate este cuprins ntre 16 i 150 mm. Defectele detectabile n mbinrile sudate se clasific n defecte longitudinale i transversale fa de axa de simetrie a mbinrii sudate. n figura 7.5 este prezentate modul de examinare a unei mbinri sudate. Prin deplasarea palpatorului perpendicular pe cordonul de sudur din poziia 1n poziia 3 se examineaz sudura pe contur, de sus n jos, iar prin deplasri combinate de-a lungul custurii se examineaz tot cordonul de sudur. Se pot astfel determina defecte n cordonul de sudur, cum ar fi: goluri de sudur; ptrunderi incomplete ale materialului n rostul mbinrilor sudate; incluziuni de zgur care apar n funcie de calitatea sudurii.Fig.7.51 17.2. Defectoscopia cu raze X 1. Scopul lucrrii Punerea n eviden a defectelor interioare ale pieselor metalice sudate, turnate, matriate sau laminate printr-un contro nedistructiv cu raze X a acestora. Principalele defecte puse n eviden prin aceast metod (STAS 6606/1-86) sunt: incluziuni, goluri de turnare, fisuri, segregaii etc. La mbinrile sudate, controlul rentgenografic este de nenlocuit, deoarece poate pune n eviden incluziunile de gaze sau zgur din cordonul de sudur, suduri incomplete, fisuri etc., care pot deveni periculoase n timpul funcionrii. 2. Noiuni teoretice Identificarea defectelor interne, conform acestei metode, se bazeaz pe absorbia razelor X de ctre diferite corpuri (fig.7 a). Razele X sunt absorbite de material conform urmtoarei relaii: -D I = I0 e unde: este coeficient de absorbie liniar, care este cu att mai mare cu ct densitatea corpului de -1 material este mai mare [cm ]; D este drumul strbtut de razele X prin pies [cm]; I intensitatea razelor X la ieirea din material; I0 intensitatea razelor X la intrarea n pies. Dac un fascicul de raze X, emis de sursa 1 la intensitatea I0, trece prin piesa 2 care are grosimea D i coeficientul de absorbie liniar fr s ntlneasc un defect. Atunci intensitatea razelor X -D la ieirea din pies va fi I = I0e . n cazul n care fascicolul ntlnete un defect cu grosimea d i coeficientul de absorbie 1, intensitatea lui la ieirea din pies va fi: -[(D-d)+ d] I = I0e Unde 1 este coeficientul de atenuare liniar al radiaiei la trecerea lui prin defect. Fcnd raportul I/I1, se obine: (- )s I/I1 = e Prin logaritmare i neglijarea lui 1 n raport cu se obine: Smin = Ln(K-1) Coeficientul K este definit ca diferena de nnegrire minim sesizabil cu ochiul liber i are valoarea K = 0,02. Valoarea coeficientului este n funcie de grosimea i marca materialului i poate fi luat din tabel sau determinat cu ajutorul relaiei:= e-E = e/1,45E0,8/1, 25, pen tru o el; , pentru cu pru; , pen tru al umin iu.= e-E0,32/0,52Se poate observa c I > I1 La ieirea din pies, intensitatea razelor X este diferit n funcie de grosimea ei i de eventualele defecte ntlnite (fig.7.6 b). Regiunea nnegrit 3 din figura 7.6 a reprezint un defect care are o densitate mai mare dect piesa, iar regiunea alb 4 din aceeai figur reprezint un defect cu densitatea normal a corpului.Defectoscopia cu raze X const n studierea acestor diferene de intensitate cu ajutorul metodeiFig.7.6. fotografice, luminiscenei sau prin metoda ionizrii. Metoda cea mai des utilizat este metoda radiografic. Ea se bazeaz pe faptul c defectele din piesa expus apar nnegrite pe un film fotografic.Aceast metod urmrete obinerea imaginii structurii macroscopice a materialului examinat cu ajutorul radiaiilor X i nnegrirea acestei imagini pe un film. Astfel, pe film apare imaginea intern a materialului controlat, scond n eviden neomogenitatea macroscopic a acestuia. Pentru punerea n eviden a conformaiei interioare a unui corp este necesar ca acesta s fie aezat astfel nct poriunea care intereseaz a fi examinat s se intersecteze perpendicular cu direcia de propagare a radiaiilor. n figura 7.7 se prezint schematic principiul acestei metode. Sursa de radiaii S trimite fascicolul conic de radiaii prin piesa 1 pe care o traverseaz i o impresioneaz pe filmul 22. Imaginea 5 reprezint o seciune transversal prin pies. Se poate observa c zonele mai subiri sau cu pori 3, creeaz o imagine Fig.7.7 radiant mai intens i produc pe film imagini nchise. Zonele mai groase sau incluziunile metalice 4 au un efect culoare mai deschis. contrar, de Utilizarea acestei metode este condiionat de complexitatea aparaturii i de energiile radiaiilor X, obinute la diferite aparate. n general. Se utilizeaz aparate cu tensiuni de lucru cuprinse ntre 800 i 400 KV. Cele mai utilizate surse de producere a radiaiilor X sunt tuburile bazate pe principiul tubului Coolidge. 3. Desfurarea lucrrii n funcie de forma i mrimea piesei de examinat, se alege mrimea filmului sau numrul de expuneri necesare pentru acoperirea zonei ce urmeaz a fi examinat. De obicei, fascicolul de radiaii trebuie s aib axa de simetrie plasat n centrul filmului i perpendicular pe ea. n funcie de mrimea filmului se alege distana focal i care trebuie s fie de minim 1,5 ori diametrul cmpului examinat. Se pregtete piesa de examinat printr-o curire mecanic, chimic sau electrochimic, dup care se aeaz filmul ct mai aproape de zona examinat i se supune radiaiei. Se determin apoi parametrii de lucru i timpul de expunere. Pentru micorarea timpului de expunere se utilizeaz ecrane ntritoare din plumb. Dup expunere, filmul se developeaz, se fixeaz i se usuc dup care se prelucreaz i se interpreteaz rezultatele. 4. Interpretarea rezultatelor i menionri n buletinul de analiz Ca urmare a efectului fotochimic produs de radiaii penetrante, rezult imaginea radiografic. O calitate bun a imaginii se poate obine numai cunoscnd factorii care o influeneaz. Cu ct diferena de nnegrire este mai mare, cu att contrastul este mai pronunat i permite depistarea mai uoar a defectelor din pies. Sensibilitatea metodei radiografice se apreciaz dup mrimea minim a defectului detectat. Ea depinde, n primul rnd, de grosimea materialului examinat. Notnd cu d grosimea defectului i cu D grosimea piesei, sensibilitatea metodei radiografice se determin cu relaia: s = (d/D)100 Defectele cele mai des ntlnite sunt: Sufluri (incluziuni de gaze). Ele apar pe imaginile radiografice sub forma unor pete nnegrite, cu densitate de nnegrire mijlocie, contur neregulat i contrast ridicat. Incluziuni solide (zgur, incluziuni metalice). Ele apar sub form de pete ntunecate cu densitate de nnegrire mijlocie, contur neregulat i contrast mai sczut ca i la sufluri. Lipsa de topire. Este o consecin a cantitii de cldur insuficient n zona sudurii i, n acest caz, materialul depus poate rmne nelegat de metalul de baz. n imaginile radiografice ea apare ca o zon ntunecat cu densitate mare de nnegrire, contrast ridicat, contur regulat i de form alungit. Fisurile. Ele pot fi longitudinale, transversale, ramificate i stelate. Pe radiografii apar sub forma unor linii subiri, cu densitate de nnegrire mare, contur neregulat i contrast sczut.n buletinul de control se vor specifica: tipul i parametrii de lucru ai sursei de radiaii; tipul i dimensiunile filmului; valoarea i calitatea imaginii obinute; defectele puse n eviden.7.3. Defectoscopia cu raze gama 1. Scopul lucrrii Punerea n eviden, cu ajutorul radiaiilor gama, a defectelor interioare (incluziuni, retasuri, pori, sufluri, fisuri, suduri neptrunse etc.) din piesele turnate, forjate sau sudate. Radiaiile gama se caracterizeaz printr-o energie mare i o lungime de und mic. Puterea de ptrundere printr-un material a razelor gama este mai mare dect a razelor X. 2. Noiuni teoretice Este o metod de control nedistrucriv (STAS 6606/1-86), care se bazeaz pe dependena dintre penetrarea radiaiei gama i structura macroscopic a materialului. Elementul principal al acestei metode l constituie sursa de radiaii gama care este o surs radioactiv natural. Metoda de control este rspndit deoarece instalaiile sunt de dimensiuni mici, destul de simple i portabile, putnd fi utilizate att n atelier ct i n afara lui. Radiaiile gama au o putere de penetrare mare, asigur un contrast bun i permit controlul pieselor de grosime apreciabil. Dezavantajul metodei poate fi considerat sensibilitatea radiografiei care este inferioar celei cu raze X. Iradierea cu sursele gama nu poate fi ntrerupt, motiv pentru care utilizarea, manipularea i depozitarea acestora reclam msuri severe pentru asigurarea proteciei personalului. Sursele de radiaii gama utilizate la controlul nedistructiv sunt surse radioactive. Izotopii radioactivi pot fi obinui prin fuziune, activare sau reacii nucleare. Majoritatea izotopilor radioactivi se prepar prin activare deoarece sunt mai ieftini. Prin activare, izotopii se obin introducnd materiale stabile n fluxuri de neutroni unde, dup un timp, are loc emisia de fotoni gama. Orice surs radioactiv este nchis ntr-un nveli de protecie etan i inactiv numit capsul care prezint o rezisten suficient de mare pentru a mpiedica, n condiii normale de utilizare, orice dispersie sau mprtiere a materialului radioactiv coninut i orice posibilitate de contaminare. Ca surs radioactiv se folosesc pastile de Co60, Ir92. Cs137, Tm170. Instalaiile pentru gamagrafie sunt de mai multe tipuri dar au, n principiu, aceleai elemente. n figura 7.8 se prezint schematic o instalaie de gamagrafie. Prile principale ale unei instalaii sunt containerul i dispozitivul de comand. Containerul 1 este compus dintr-un bloc de protecie din plumb, titan sau uraniu srac ce are prevzut la interior un canal n care se pstreaz sursa 2 montat ntr-oFig.7.8 capsul articulat de un ax flexibil 7 i prevzut cu un sistem de obturare. Sistemul de comand este compus dintr-o carcas 9 n care este montat o roat ce acioneaz cablul special 3 la rotirea manivelei 6. Cablul 3 se cupleaz cu axul flexibil 7 i transport sursa din poziia 2a pn n poziia 2c n capul de iradiere 5 (colimatorul). Cablul 3 este direcionat prin tubul de cauciuc 4 i este legat prin sistemul de cuplare 8 de axul flexibil 7. Lungimea cablului difer de la o variant constructiv la alta.Dup terminarea radiografiei sursa de radiaii este retras n container.3. Desfurarea lucrrii n general, la controlul cu raze gama se respect aceleai reguli ca i la defectoscopia cu raze X 0 fixndu-se ca valoare limit pentru raza incident cu pelicula fotosensibil unghiul de 80 . Cnd se lucreaz cu surse deschise se pot examina mai multe piese. Pentru a avea certitudinea c radiografia obinut red detaliile din interiorul materialului, suprafaa piesei supuse controlului trebuie s fie curat i fr defecte vizibile. Curirea suprafeelor se poate face mecanic, chimic sau electrochimic. Pentru identificare se folosesc simboluri i indicative (cifre i litere de plumb, indicatoare de calitate). n figura 7.9 a este prezentat modul de examinare a unei suduri la o eav cu diametrul mai mare de 89 mm cu iradierea unui singur perete, iar n figura 7.9 b examinarea unei suduri la o eav cu diametrul mai mic de 89 mm cu iradierea a doi perei. n aceste imagini se identific sursa de radiaii S, filmul 1, simbolul 2, indicatorul de calitate 3 i divergena fasciculului 2.Fig.7.94. Interpretarea rezultatelor Interpretarea rezultatelor se face ca i la defectoscopia cu raze X. Valorile privind calitatea piesei sunt impuse prin standardul sau documentaia tehnic a produsului. n finalul operaiei de control sencheie un buletin de control care trebuie s cuprind date referitoare la timpul i parametrii de lucru ai sursei de radiaii, tipul filmului, geometria de expunere, valoarea de calitate a imaginii obinute etc.7.4. Defectoscopia magnetic 1. Scopul lucrrii Punerea n eviden a defectelor de suprafa i din imediata apropiere a suprafeei semifabricatelor trase, laminate, forjate, prelucrate prin achiere etc. Aceste defecte sunt de tipul fisurilor, exfolierilor, incluziunilor, suflurilor etc. Aceast metod de control se aplic numai pentru detectarea defectelor pieselor din materiale feromagnetice (STAS 8539-85). 2. Noiuni teoretice Defectoscopia magnetic se bazeaz pe trecerea unui cmp magnetic sau electric printr-un material feromagnetic. Dac n material exist defecte, liniile fluxului magnetic ocolesc aceste defecte (le nconjoar). Punerea n eviden a defectului se face cu ajutorul unei pulberi feromagnetice foarte fine care va fi reinut tocmai n locurile cu discontinuiti, pentru a restabili propagarea fluxului magnetic pe drumul cel mai scurt. Posibilitatea folosirii unor metode magnetice de control nedistructiv depinde de proprietile magnetice ale materialelor. Materialele feromagnetice pstreaz magnetismul dup ncetarea aciunii cmpului magnetizat i au permeabilitatea magnetic dependent de mrimea cmpului de magnetizare. Dac se schimb mrimea cmpului de magnetizare ncepnd de la zero i se msoar inducia B se obine curba de dependen din figura 7.10 a. Pe poriunea Fig.7.10 a-b, dependena induciei B de mrimea cmpului coercitiv H arat o tendin spre saturare magnetic a materialului. Micornd tensiunea cmpului dup atingerea saturaiei, se constat c inducia nu revine la valoarea iniial, curba cptnd aspectul b-c-d-e. Dup parcurgerea ciclului de magnetizare, se obine curba histerezis (fig.7.10-b), specific materialelor feromagnetice. Mrimea Hc se numete for coercitiv i este folosit n practic la controlul Fig.7.11 magnetic. Cmpul coercitiv este o variabil care depinde de un numr de factori, cum ar fi: natura materialului, omogenitatea i duritatea sa, geometria piesei etc. Orice discontinuitate existent ntr-o pies magnetizat va produce o perturbare a cmpuluiFig.7.12 magnetic, iar un defect de suprafa va crea un pol nord i unul sud la marginile sale (fig.7.11). O parte din liniile de cmp vor iei n afara materialului, (fig.7.12), producnd un cmp de scpri (de dispersie).Cmpul magnetic de scpri apare datorit faptului c liniile de cmp ocolesc discontinuitatea (defectul) deoarece ea prezint un obstacol cu permeabilitate magnetic mic. Mrimea cmpului magnetic de scpri depinde n mod direct de orientarea defectului n raport cu liniile de for ale cmpului magnetic. Magnetizarea pieselor n Fig.7.13 vederea controlului magnetic se face prin urmtoarele metode: Magnetizarea longitudinal sau polar Aceast metod poate fi realizat cu ajutorul unui magnet sau a unui electromagnet care induce fluxul magnetic n piesa de controlat, sau cu ajutorul unei bobine n care se induce piesa de controlat (fig.7.13). Magnetizarea transversal Curentul electric care trece printr-un conductor liniar produce un cmp magnetic circular n jurul conductorului, iar liniile cmpului magnetic sunt perpendiculare pe direcia curentului (fig.4.14). Sensibilitatea metodelor depinde de o serie de factori, cum ar fi:Fig.7.14 permeabilitatea magnetic a materialului; intensitatea de magnetizare; mrimea i poziia defectelor; forma piesei.3. Desfurarea lucrrii Defectoscopul magnetic, din punct de vedere al posibilitilor de magnetizare, dispune n general de dou circuite de magnetizare cuplabile succesiv sau simultan. Piesa de analizat PE se aeaz ntre contactele defectoscopului astfel ca suprafaa se aezare s fie ct mai mare i contactul ct mai intim (fig.7.15). Defectoscopul din aceast figur este un defectoscop TOS tip IV. Aparatul alimentat cu curent continuu prin intermediul a dou transformatoare Tr. I i Tr. II, poate furniza curent direct piesei supuse controlului sau unui redresor R. n primul caz, n jurul pieselor ia natere un cmp magnetic circular necesar detectrii defectelor longitudinale. n al doilea caz, redresorul furnizeaz un curent continuu electromagnetului EM al crui miez este nchis de piesa de examinat PE i n care se induce un cmp magnetic longitudinal necesar punerii n eviden a defectelor transversale. n timpul examinrii, o pomp P refuleaz peste pies o suspensie de pulbere magnetic n ulei sau petrol. Suspensia este format din petrol sau ulei mineral foarte fluid n care se introduce, ntr-o proporie de 2040 grame la litru, o pulbere magnetic format din oxizi de fier de tipul Fe3O4 avnd o granulaie ct mai fin. Pentru uurarea observrii depunerilor de pulbere se pot folosi pulberi colorate obinute prin reacii chimice (oxidare, clorinare etc.), fluorescente obinute prin acoperirea piesei controlate cu vopsea de contrast. Dup detectarea defectelor piesa se demagnetizeaz deoarece magnetismul remanent mare ar putea duna funcionrii piesei, precum i pentru ndeprtarea pulberii magnetice de pe pies. Demagnetizarea se poate face prin aezarea piesei de-a lungul liniilor unui cmp magnetic creat de obobin alimentat cu curent alternativ sau continuu.Fig.7.15 4. Interpretarea rezultatelor i meniuni n buletinul de analiz Aglomerrile de pulberi aprute pe suprafaa piesei supus controlului poart denumirea de indicaie. Indicaiile pot proveni de la un defect sau de la o alt cauz, cum ar fi magnetizarea neadecvat a piesei controlate, caz n care indicaiile sunt false. Fisurile rezultate n urma clirii, forjrii sau matririi creeaz n mod obinuit depuneri compacte de pulberi sub form de linii frnte sau drepte. Fisurile fine genereaz linii drepte sau uor curbate, iar cantitatea depunerilor depinde de mrimea defectului. La mbinrile sudate, indicaiile se prezint sub forma unor linii ntrerupte sau punctate. n buletinul de ncercare se vor specifica: felul metodei de control; distana dintre electrozi; tipul pulberii magnetice; tipul lichidului suspensiei.7.5. Controlul pieselor cu ajutorul lichidelor penetrante 1. Scopul lucrrii Defectoscopia cu lichide penetrante este o metod de control nedistructiv a materialelor metalice sau nemetalice prin care se urmrete punerea n eviden a defectelor de suprafa sau din imediata vecintate a suprafeei i care comunic cu exteriorul (SR ISO 9916-95). 2. Noiuni teoretice Controlul cu lichide penetrante const n aplicarea pe suprafaa supus controlului a unui lichid cu caliti bune de penetrare care ptrunde n discontinuitile superficiale i le pune n eviden prin contrast, cum ar fi: pori, fisuri, crpturi i rupturi, se produce datorit efectului de capilaritate (fig.7.16). Developarea penetrantului are loc datorit efectului de absorbie care, tot prin capilaritate, va absorbi o parte din lichidul penetrant reinut n defect i va scoate n eviden locul i forma defectului. Pentru aplicarea acestei metode se folosete un set de lichide penetrante, compus din: degresant, penetrant i developant. Cu ajutorul lor pot fi detectate trei categorii de defecte i anume:Fig.7.16 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 sau violet; Metode radioactive, la care defectele se pun n eviden prin impresionarea unui film de ctre substane radioactive. Metoda activrii cu ultrasunete, la care penetrabilitatea este asigurat cu ajutorul vibraiilor ultrasonice produse de emisia acestora n mediul de penetrare. Lichidele penetrante utilizate se clasific dup urmtoarele criterii Dup contrast, n: penetrani colorani; penetrani fluoresceni; penetrani radioactivi. Dup solubilitate, n: penetrani solubili n ap; penetrani solubili n solveni organici; penetrani cu postemulsionare. Cel mai frecvent se utilizeaz penetratorii colorani i fluoresceni, solubili n ap. Cei solubili n solveni organici sunt calitativ superiori celor solubili n ap. Developanii utilizai sunt fie sub form de pulbere, fie sub form de suspensie. n principiu, controlul cu lichide penetrante presupune parcurgerea mai multor etape, aa cum sunt prezentate i n figura 7.17.Fig.7.17 a) regtirea suprafeei supus controlului. Ea are drept scop ndeprtarea murdriei, oxizilor i substanelor grase de pe suprafaa probei, astfel nct s se asigure accesul penetrantului la cavitile defecte, cu condiia de a nu se produce nchiderea sau mascarea defectelor. b) Depunerea penetrantului pe suprafaa de controlat (penetrarea). Operaia const n aplicarea i meninerea penetrantului, pe suprafaa piesei, o perioad de timp necesar ptrunderii acestuia n defectele existente n material. Timpul de meninere se numete timp de penetrare i este specific fiecrui lichid penetrant. c) ndeprtarea excesului de penetrant de pe suprafaa controlat se face cu ajutorul unui solvent specific penetrantului. O parte din lichidul penetrant rmne n cavitile defectelor. d) Developarea se realizeaz prin depunerea, pe suprafaa controlat, a unui developant care nu este altceva dect o substan cu capacitate mare de absorbie a lichidelor. De obicei, aceast substan este o pulbere foarte fin care poate fi depus pe suprafaa piesei prin pulverizare sau prin presrare. Pentru a se putea pune prin pulverizare, aceast pulbere se gsete n suspensie ntr-un lichid uor volatil. La scoaterea n eviden 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 pe developantul depus pe pies indic prezena defectului i, ntr-o anumit msur, mrimea i forma lui. e) Examinarea defectelor observate i nregistrate. 3. Desfurarea lucrrii Operaiile ce trebuie efectuate pentru obinerea unor rezultate concludente sunt: Pregtirea suprafeei. Suprafaa de control trebuie s fie uscat i curat de oxizi, zgur, nisip, pan, grsimi, uleiuri, vopsea i impuriti 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 uscarea suprafeelor cu jet de aer cald pentru a nu rmne solveni n defecte. Aplicarea penetrantului. Se depune pe suprafaa de examinat un strat subire i uniform de penetrant. Depunerea se poate face prin pulverizare, imersie, pensulare sau prin reinere electrostatic. Timpul de penetrare este n funcie de calitatea penetrantului, materialul examinat i temperatur. El este cuprins ntre 5 i 20 minute pentru cei solubili 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 n solveni organici. Operaia se execut pn la dispariia fondului colorat sau fluorescent. Ea se efectueaz numai dup trecerea timpului de penetrare sau de emulsionare. Suprafaa se usuc natural sau prin suflare cu aer cald. Aplicarea developantului. Developantul de tip pulbere se aplic prin presrare, pulverizare sau electrostatic, urmrindu-se obinerea unui strat ct mai uniform i fin. Developanii de tip suspensie se aplic prin pulverizare, imersie sau pensulare. Cei mai des folosii developani solizi sunt oxidul demagneziu, silicagelul, talcul, creta etc. Timpul de developare poate fi cuprins ntre 0,5 i 1 din timpul de penetrare. Pulberea trebuie s aib o granulaie fin, cuprins ntre 4 i 5 m.Examinarea suprafeelor. Se face n funcie de metoda de control aplicat. Suprafeele controlate cu penetrani colorani se face la lumin difuz iar la cele controlate fluorescent se examineaz n lumin ultraviolet. 4. Interpretarea rezultatelor i meniuni n buletinul de analiz Defectele liniare, cum sunt unele fisuri, suprapunerile i lipsa de ptrundere a materialului apar sub form de linii continui. Fisurile redeschise apar sub form de linii ntrerupte iar fisurile fine, de oboseal sau la rece, apar sub form de linii punctate. Porii apar sub form de puncte izolate sau grupate. Poziia i forma defectelor se poate nregistra prin fotografiere sau schiare. n buletinul de analiz se va specifica: tipul lichidelor penetrante i productorul temperatura mediului ambiant i a piesei examinate; modul de curire a piesei; timpul de penetrare; eventualele defecte identificate.