Elementele de fixare sunt utilizate în prezent pe scară largă în domenii de inginerie, cum ar fi utilaje, construcții, poduri și producția de petrol. Ca unitate de bază a pieselor structurale la scară largă, multe elemente de fixare vor avea defecte, cum ar fi fisuri, coroziune, gropi și daune provocate de om în timpul lucrului, iar defectele fisurilor reprezintă o proporție foarte mare și nocivitate, ceea ce amenință serios structura existentă și Siguranța și fiabilitatea organizației.
Detectarea fisurilor este de a detecta și evalua structura mecanică pentru a determina dacă există o fisură și apoi pentru a determina locația și amploarea fisurii. Odată cu dezvoltarea rapidă a producției de mașini moderne, a tehnologiei electronice și a computerelor, tehnologia de testare nedistructivă a fost foarte dezvoltată, iar tehnologia de detectare a fisurilor a fost, de asemenea, dezvoltată rapid. Acest articol introduce mai întâi metodele tradiționale de detectare a fisurilor și, pe această bază, rezumă metodele moderne de detectare nedistructivă bazate pe analiza undelor și impulsurile electromagnetice (curent turbionar) și indică punctele fierbinți și direcțiile dezvoltării metodelor de detectare a fisurilor de fixare.
1. Metoda tradițională de detectare a fisurilor
Există multe metode tradiționale de detectare a fisurilor, care pot fi împărțite în două categorii: detectarea convențională și detectarea neconvențională. Metodele de testare convenționale includ testarea curenților turbionari, testarea penetrantului, testarea particulelor magnetice, testarea radiografică și testarea cu ultrasunete; metodele neconvenționale de testare includ emisia acustică, testarea în infraroșu și testarea olografică cu laser.
(1) Metode de testare de rutină
În prezent, detectarea generală simplă a fisurilor în domenii de inginerie, cum ar fi utilaje, construcții și producția de ulei, toate folosesc metode convenționale de detectare. Sunt adoptate diferite metode de inspecție pentru diferite instituții. De exemplu, inspecția cu ultrasunete este utilizată în principal pentru inspectarea plăcilor metalice, a țevilor și a barelor, a pieselor turnate, a pieselor forjate și a sudurilor, precum și a podurilor, a construcțiilor de carcase și a altor structuri din beton; inspecțiile radiografice sunt utilizate în principal pentru mașini, detectarea pieselor turnate și a sudurilor în domeniul armelor, construcțiilor navale, electronică, aerospațială, petrochimică etc .; testarea particulelor magnetice este utilizată în principal pentru piese turnate, forjate și suduri metalice; testarea particulelor magnetice este utilizată în principal pentru piese turnate, forjate și sudate metalice Testarea penetrării este folosită în principal pentru piese turnate din metale neferoase și feroase, forjate, piese de sudură, piese de metalurgie a pulberilor și produse din ceramică, materiale plastice și sticlă; testarea curenților turbionari este utilizată în principal pentru detectarea defectelor și testarea conductelor, barelor și firelor conductoare. Sortarea materialelor. Pentru detectarea fisurilor de fixare, pot fi utilizate teste cu ultrasunete și teste de curenți turbionari. De exemplu, în cercetarea experimentală privind cei mai buni parametri de detectare a curentului turbionar pentru fisurile mici din elementele de fixare, a fost obținută cea mai bună secțiune a parametrilor de detectare în care parametrii de detectare a curentului turbionar ai fisurilor mici și semnalul de fază sunt liniari, ceea ce poate îmbunătăți detectarea precizia crăpăturilor mici în bare și a tipului extern Selectarea parametrilor de testare a curentului turbionar de fixare are un rol important de ghidare. Cu toate acestea, detectarea curentului turbionar are mulți factori de interferență și necesită o tehnologie specială de procesare a semnalului. În plus, există o metodă de detectare a fisurii structurii spectrului energiei de propagare a undelor de miel, care are caracteristicile unei capacități puternice de penetrare, sensibilitate ridicată, rapidă și convenabilă, dar uneori apar zone oarbe, apar blocaje și fisuri pe distanțe scurte nu pot fi găsite. Este dificil de caracterizat calitativ și cantitativ defectele constatate. Pentru majoritatea elementelor de fixare, se utilizează metode de detectare a particulelor magnetice și de detectare a defectelor fluorescente. Eficiența de detectare este relativ ridicată, dar consumă forță de muncă și resurse materiale și dăunează sănătății oamenilor&# 39. În același timp, din cauza factorilor umani, sunt adesea ratate inspecțiile.
(2) Metode neconvenționale de detectare
La testarea elementelor de fixare pentru fisuri, dacă metodele de testare convenționale nu reușesc să atingă scopul cerut, pot fi luate în considerare metode de testare neconvenționale. Iată trei metode neconvenționale de detectare a fisurilor utilizate în mod obișnuit.
1) Tehnologie de emisie acustică. Această tehnologie este cea mai matură în detectarea fisurilor echipamentelor sub presiune. A obținut rezultate ideale în evaluarea siguranței vaselor sub presiune și a conductelor sub presiune. De asemenea, a fost dezvoltat viguros în detectarea fisurilor materialelor aerospațiale, compozite etc. Pentru diagnosticul fisurilor mașinilor rotative, a existat un anumit grad de dezvoltare, în principal în detectarea fisurilor de oboseală în arborii rotativi, angrenaje și fisuri ale lagărelor. Avantajul emisiei acustice este că este o metodă de detectare dinamică. Energia detectată prin emisie acustică provine de la obiectul testat în sine, mai degrabă decât furnizată de echipamente de testare nedistructive, cum ar fi testarea cu ultrasunete sau radiografică. Detectarea emisiilor acustice este foarte sensibilă la defecte și poate detecta și evalua starea defectelor active în structura în ansamblu. Dezavantajul este că detectarea este foarte afectată de material; camera de detectare este afectată de zgomot electric și zgomot mecanic; precizia poziționării nu este ridicată, iar identificarea fisurilor poate oferi doar informații limitate.
2) Detectarea în infraroșu. Utilizat în principal în echipamente electrice, echipamente petrochimice, detectarea proceselor de prelucrare mecanică, detectarea incendiilor, soiurile de culturi și detectarea nedistructivă a defectelor materialelor și componentelor. Avantajul tehnologiei de testare nedistructivă în infraroșu este că este o tehnologie de testare fără contact cu rezoluție spațială mare la distanță lungă, sigură și fiabilă, inofensivă pentru corpul uman, sensibilitate ridicată, gamă largă de detectare, viteză rapidă și fără impact pe obiectul testat. Dezavantajul detectării în infraroșu este că sensibilitatea de detectare este legată de emisivitatea termică, deci este interferată de suprafața piesei de testare și de radiația de fond și este afectată de dimensiunea și adâncimea îngropată a defectului. Rezoluția piesei de testare originale este slabă, iar forma și dimensiunea defectului nu pot fi măsurate cu precizie. Și locația, interpretarea rezultatelor testului este mai complicată, este necesar un standard de referință și operatorul testului trebuie instruit.
3) Detectarea holografică cu laser. Utilizat în principal pentru structura fagure de miere, inspecția materialelor compozite, carcasa solidă a motorului rachetei, stratul de izolație, stratul de acoperire și inspecția defectului interfeței bobului, inspecția calității îmbinării plăcii cu circuit imprimat și inspecția fisurilor la oboseală a vaselor sub presiune, etc. Avantajele sale sunt detectarea convenabilă, mare sensibilitate, nu există cerințe speciale pentru obiectul testat și analiza cantitativă a defectelor. Dezavantajul este că defectele de îngropare adânc îngropate pot fi detectate numai atunci când zona de dezmembrare este destul de mare. În plus, detectarea holografică cu laser se efectuează în cea mai mare parte într-o cameră întunecată și sunt necesare măsuri stricte de izolare a vibrațiilor, ceea ce nu este favorabil detectării la fața locului și are anumite limitări.
2. Noua tehnologie de detectare modernă a fisurilor
Odată cu dezvoltarea rapidă a științei și tehnologiei, domeniile de inginerie, cum ar fi mașinile, construcțiile și producția de petrol, au cerințe din ce în ce mai mari pentru detectarea fisurilor. Prin urmare, au apărut multe noi tehnologii de detectare a fisurilor. Metodele de detectare a fisurilor bazate pe procesarea semnalului și testarea nedistructivă a impulsurilor electromagnetice (curent turbionar) sunt tehnologii noi utilizate în mod obișnuit în epoca modernă.
(1) Metoda de detectare a crăpăturilor bazată pe analiza wavelet
Odată cu dezvoltarea tehnologiei de procesare a semnalului, au apărut metode de detectare a fisurilor bazate pe procesarea semnalului, incluzând metode de timp, domeniu de frecvență și metode de domeniu de frecvență, inclusiv transformată Fourier, transformată Fourier de scurtă durată, distribuție WignerVille și transformată Hilbert-Huang (HHT) , separarea sursei oarbe, etc. Dintre acestea, metoda de analiză wavelet este cea mai reprezentativă. Metodele de identificare a fisurilor folosind direct analiza wavelet pot fi împărțite în următoarele două tipuri:
1) Metodă de analiză bazată pe răspunsul domeniului de timp. Inclusiv metoda de utilizare a punctelor singulare ale hărții de descompunere a domeniului timp, metoda utilizării schimbării coeficienților de undă și metoda utilizării schimbării energiei după descompunerea undelor. Metoda de analiză bazată pe răspunsul domeniului de timp are ca scop găsirea momentului în care apare deteriorarea fisurilor.
2) Metoda de analiză bazată pe răspunsul spațial. Este să înlocuiască axa timpului semnalului de răspuns al domeniului timpului cu axa de coordonate spațiale a poziției spațiale și să utilizeze răspunsul domeniului spațial ca intrare pentru analiza wavelet. Pe baza metodei de analiză a răspunsului la domeniul spațial, se poate determina locația fisurii. Metoda wavelet în sine poate judeca doar momentul în care are loc dauna sau unde se produce dauna, iar prima are mai multe aplicații. Dacă doriți să identificați fisuri mici, trebuie să combinați wavelet cu alte metode pentru a detecta fisurile.
(2) Testarea nedistructivă a impulsului electromagnetic (curent turbionar)
Tehnologia electromagnetică combină multe funcții, cum ar fi testarea cu ultrasunete, imagistica curentului turbionar, matricea curentului turbionar și testarea curentului turbionar pulsat pentru a forma o nouă tehnologie modernă de testare electromagnetică. Tehnologiile obișnuite de detectare a fisurilor includ testarea curentului turbionar pulsat, tehnologia imagistică termică a curentului turbionar pulsat, testul nedistructiv cu sondă dublă electromagnetică și traductorul acustic electromagnetic (EMAT) și tehnologia de testare a memoriei magnetice metalice.
Curentul turbionar de impuls folosește un curent de impuls pentru a excita bobina, pentru a analiza semnalul de răspuns tranzitoriu în domeniul timp indus de sonda de detecție și pentru a selecta valoarea de vârf, timpul de trecere zero și timpul de vârf al semnalului pentru a detecta cantitativ fisura. Yang Binfeng de la Universitatea Națională de Tehnologie de Apărare și alții au folosit experimente pentru a demonstra că curentul turbionar pulsat poate detecta cantitativ fisuri de diferite adâncimi pe piesa de test cu o singură scanare; unii cercetători folosesc tehnologia alternativă a bobinelor armonice pentru a efectua detectarea pulsată a curentului turbionar și folosesc propriul său câmp electric pentru a conduce Schimbarea formei dipolului electric contribuită de câmpul electric total este mai mare decât schimbarea conductorului măsurată de senzor de câmp magnetic, iar densitatea de distribuție a dipolului electric în zona fisurii se găsește pentru a detecta fisura.
Dezavantajul curentului turbionar pulsat este că valoarea de vârf a semnalului curent turbionar pulsat este ușor afectată de alți factori (cum ar fi efectul de ridicare), iar capacitatea de detectare a sondei curentului turbionară pulsată va afecta detectarea fisurilor.
Instrumentele de imagistică cu curent turbionar pulsat folosesc toate bobinele ca senzori de inspecție. Unii oameni folosesc senzori Hall ca senzori de inspecție. În ultimii ani, instrumentele de super interferență cuantică au început să fie aplicate în domeniul inspecției nedistructive. Utilizarea tehnologiei de imagistică termică cu curent turbionar pulsat elimină efectul de ridicare în alte detecții și evită distorsionarea rezultatelor imagistice.
Unii cercetători folosesc un laser YNG similar cu un fascicul Gaussian pentru a pătrunde pe suprafața foii de metal, folosind curent turbionar pulsat și tehnologie de detectare a traductorului acustic electromagnetic, pentru a identifica fisura prin schimbarea bruscă a formei de undă ultrasonice sau creșterea bruscă a frecvenței component al formei de undă atunci când laserul iradiază fisura. .
3. Punctele fierbinți ale cercetării fisurilor
În prezent, cercetarea privind detectarea fisurilor de fixare rămâne doar pe metodele tradiționale de detectare. Pentru a dezvolta tehnologia de detectare și a rezolva problemele practice de aplicare, punctele fierbinți ale identificării daunelor fisurilor sunt concentrate în principal în următoarele două aspecte: Unul este de a lua în considerare incertitudinea Metoda de identificare statistică a influenței, a doua este identificarea microfisurilor de fixare.
Vor exista multe incertitudini în detectarea daunelor fisurilor, astfel încât se propune o metodă de inferență statistică pentru a face față problemei de identificare a sistemului. Odată cu dezvoltarea rapidă a cercetării identificării daunelor, cercetarea metodelor de identificare a daunelor bazate pe teoria probabilității și a statisticii a continuat să se aprofundeze. În prezent, principalele domenii de cercetare ale acestei metode sunt identificarea sistemului și recunoașterea modelelor.
Există metode pentru detectarea micro-fisurilor în elementele de fixare, cum ar fi detectarea micro-fisurilor bazate pe tehnologia TIC și metoda de captare cu ultrasunete cu laser bazată pe încălzire asistată de laser pentru a identifica micro-fisurile, dar toate au limitările lor. De exemplu, limitarea detectării micro-fisurilor bazată pe tehnologia TIC este că valoarea gri în imaginea colectată este diferită de valoarea gri de fundal. Dacă valoarea gri nu este mult diferită de valoarea gri de fundal, detaliile sunt mai greu de distins. Calitatea imaginii îngreunează achiziția imaginii și, în același timp, prezintă cerințe mai ridicate pentru postprocesarea imaginii. Mai mult, atunci când software-ul VG Studio MAX este utilizat pentru a extrage micro-fisurile, este necesar să extrageți spațiul care conține toate micro-fisurile, ceea ce este incert. Pe baza încălzirii asistate de laser, limitarea identificării microfisurilor constă în faptul că operațiunea este mai complicată și nu poate fi detectată în medii dure, deci nu a fost încă dezvoltată.
Odată cu dezvoltarea continuă a societății și a economiei, cerințele pentru metodele de detectare a fisurilor de fixare sunt din ce în ce mai mari. Trebuie să îndeplinească cerințele de detectare online în timp real, sensibilitate ridicată, funcționare simplă și rezistență la interferențe externe. Poate fi folosit în medii externe dure. Muncă; detectează rapid și cu precizie locația, dimensiunea, lățimea, adâncimea și tendința de dezvoltare a fisurii; rezultatul detecției poate fi afișat în modul imagine și poate fi analizat; integrează viteză de detectare rapidă, eficiență ridicată și rezultate intuitive.
