מחברים נמצאים כיום בשימוש נרחב בתחומי הנדסה כגון מכונות, בנייה, גשרים וייצור נפט. כיחידה בסיסית של חלקים מבניים בקנה מידה גדול, מחברים רבים יהיו עם פגמים כמו סדקים, קורוזיה, בורות ונזקים מעשה ידי אדם במהלך העבודה, וליקויי סדקים מהווים חלק גדול מאוד ונזק, המאיים ברצינות על המבנה הקיים. ובטיחות האמינות של הארגון.
איתור סדקים הוא גילוי והערכה של המבנה המכני כדי לקבוע אם יש סדק ואז קביעת מיקום הסדק והיקפו. עם ההתפתחות המהירה של ייצור מכונות מודרניות, טכנולוגיה אלקטרונית וטכנולוגיית מחשב, טכנולוגיית בדיקות לא הרסנית פותחה מאוד, וטכנולוגיית איתור סדקים פותחה במהירות. מאמר זה מציג לראשונה שיטות גילוי סדקים מסורתיות, ועל בסיס זה, מסכם שיטות זיהוי מודרניות שאינן הרסניות המבוססות על ניתוח גלי ופעימות אלקטרומגנטיות (זרם אדי), ומצביע על הנקודות החמות וכיווני ההתפתחות של שיטות זיהוי סדקים מהודקים.
1. שיטת גילוי סדקים מסורתית
ישנן שיטות גילוי סדקים מסורתיות רבות, אותן ניתן לחלק לשתי קטגוריות: זיהוי קונבנציונאלי וגילוי לא שגרתי. שיטות בדיקה קונבנציונליות כוללות בדיקות זרם מערבולת, בדיקות חודרניות, בדיקת חלקיקים מגנטיים, בדיקות רדיוגרפיות ובדיקות קולי; שיטות בדיקה לא שגרתיות כוללות פליטה אקוסטית, בדיקות אינפרא אדום ובדיקות הולוגרפיות בלייזר.
(1) שיטות בדיקה שגרתיות
נכון לעכשיו, זיהוי סדקים פשוט כללי בתחומי הנדסה כגון מכונות, בנייה והפקת נפט, כולם משתמשים בשיטות גילוי קונבנציונליות. שיטות פיקוח שונות מאומצות עבור מוסדות שונים. לדוגמא, בדיקת קולי משמשת בעיקר לבדיקת לוחות מתכת, צינורות וסורגים, יציקות, פרזולים וריתוכים, כמו גם גשרים, קונסטרוקציות דיור ומבני בטון אחרים; בדיקות רדיוגרפיות משמשות בעיקר למכונות, איתור יציקות וריתוכים בתחומי הנשק, בניית ספינות, אלקטרוניקה, חלל, פטרוכימיה וכו '; בדיקת חלקיקים מגנטיים משמשת בעיקר ליציקות מתכת, פרזול וריתוכים; בדיקת חלקיקים מגנטיים משמשת בעיקר ליציקות מתכת, פרזול וריתוך בדיקות חדירה משמשות בעיקר ליציקות מתכת אל ברזליות ופרזול, פרזול, חלקי ריתוך, חלקי מתכות אבקה וקרמיקה, פלסטיק וזכוכית; בדיקות זרם אדי משמשות בעיקר לגילוי פגמים ובדיקת צינורות מוליכים, סורגים וחוטים. מיון חומרים. לצורך זיהוי סדק מהדק, ניתן להשתמש בבדיקות קולי ובבדיקות זרם אדי. לדוגמא, במחקר הניסוי על הפרמטרים הטובים ביותר לזיהוי זרם החוטם עבור סדקים קטנים במחברים, התקבל החלק הפרמטר הזיהוי הטוב ביותר בו פרמטרי זיהוי זרם העצב של סדקים קטנים ואות הפאזה הם ליניאריים, שיכולים לשפר את הזיהוי דיוק סדקים קטנים בסורגים והסוג החיצוני לבחירת פרמטרים לבדיקת זרם אדי מהווה תפקיד מנחה חשוב. עם זאת, לזיהוי זרם אדי יש גורמי הפרעה רבים ודורש טכנולוגיית עיבוד אותות מיוחדת. בנוסף, קיימת שיטת זיהוי סדקים של מבנה ספקטרום אנרגיית התפשטות גלי כבש, המאפיינת יכולת חדירה חזקה, רגישות גבוהה, מהירה ונוחה, אך לעיתים מתרחשים אזורים עיוורים, מתרחשות חסימות ולא ניתן למצוא סדקים למרחקים קצרים. קשה לאפיין איכותית וכמותית את הליקויים שנמצאו. עבור רוב המחברים, נעשה שימוש בשיטות זיהוי חלקיקים מגנטיים וגילוי פגמים פלואורסצנטיים. יעילות האיתור גבוהה יחסית, אך היא צורכת כוח אדם ומשאבים חומריים ופוגעת בבריאותם של אנשים&# 39. יחד עם זאת, עקב גורמים אנושיים, לעיתים קרובות נבדקות בדיקות.
(2) שיטות איתור לא שגרתיות
בעת בדיקת מחברים לסדקים, אם שיטות בדיקה קונבנציונליות אינן משיגות את המטרה הנדרשת, ניתן לשקול שיטות בדיקה לא שגרתיות. להלן שלוש שיטות גילוי סדקים לא שגרתיות הנפוצות.
1) טכנולוגיית פליטה אקוסטית. טכנולוגיה זו היא הבוגרת ביותר בזיהוי סדקים של ציוד לחץ. היא השיגה תוצאות אידיאליות בהערכת הבטיחות של כלי לחץ וצינורות לחץ. כמו כן, הוא פותח במרץ בזיהוי סדקים של חלל, חומרים מרוכבים וכו 'לצורך אבחון סדקים של מכונות מסתובבות חלה מידה מסוימת של התפתחות בעיקר בזיהוי סדקי עייפות בפירים מסתובבים, הילוכים וסדקי נשיאה. היתרון בפליטה אקוסטית הוא בכך שמדובר בשיטת זיהוי דינמית. האנרגיה המתגלה על ידי פליטה אקוסטית מגיעה מהאובייקט הנבדק עצמו, ולא מסופק על ידי ציוד בדיקה לא הרסני כמו בדיקות קולי או רדיוגרפיה. זיהוי פליטה אקוסטית רגיש מאוד לפגמים ויכול לזהות ולהעריך את מצב הפגמים הפעילים במבנה בכללותו. החיסרון הוא שהזיהוי מושפע מאוד מהחומר; חדר הגילוי מושפע מרעש חשמלי ורעש מכני; דיוק המיקום אינו גבוה, וזיהוי סדקים יכול לתת מידע מוגבל בלבד.
2) זיהוי אינפרא אדום. משמש בעיקר בציוד כוח, ציוד פטרוכימי, איתור תהליכי עיבוד מכני, גילוי אש, זני גידולים, וזיהוי לא הרסני של פגמים בחומרים ורכיבים. היתרון של טכנולוגיית בדיקות אינפרא-אדום שאינה הרסנית היא בכך שמדובר בטכנולוגיית בדיקות ללא מגע עם רזולוציה מרחבית גבוהה למרחקים ארוכים, בטוחה ואמינה, אינה מזיקה לגוף האדם, רגישות גבוהה, טווח זיהוי רחב, מהירות מהירה וללא השפעה על האובייקט הנבדק. החיסרון בזיהוי אינפרא אדום הוא שרגישות הזיהוי קשורה לפליטת החום, ולכן היא מופרעת משטח חתיכת הבדיקה וקרינת הרקע, ומושפעת מגודל ועומק הטמיעה של הפגם. הרזולוציה של מבחן הבדיקה המקורי גרועה, ולא ניתן למדוד במדויק את צורת הפגם וגודלו. והמיקום, הפרשנות של תוצאות הבדיקה מורכבת יותר, נדרש תקן התייחסות ויש צורך להכשיר את מפעיל הבדיקה.
3) איתור הולוגרפי בלייזר. משמש בעיקר למבנה חלת דבש, בדיקת חומרים מרוכבים, מעטפת מנוע רקטה מוצקה, שכבת בידוד, שכבת ציפוי ובדיקת פגמים בממשק גרעין דחף, בדיקת איכות הלחמה של לוח המעגלים המודפסים ובדיקת סדקי עייפות בכלי לחץ וכו '. יתרונותיו הם גילוי נוח, גבוה רגישות, אין דרישות מיוחדות לאובייקט שנבדק וניתוח כמותי של פגמים. החיסרון הוא שניתן לגלות את ליקויי ההתחברות הקבורים עמוק רק כאשר שטח ההתחייבות גדול למדי. בנוסף, איתור הולוגרפי בלייזר מתבצע בעיקר בחדר חשוך, ונדרשים אמצעי בידוד רטט קפדניים, שאינם תורמים לזיהוי במקום ויש להם מגבלות מסוימות.
2. טכנולוגיה חדשה לזיהוי סדקים מודרניים
עם ההתפתחות המהירה של מדע וטכנולוגיה, תחומי הנדסה כגון מכונות, בנייה וייצור נפט מצריכים דרישות גבוהות וגבוהות יותר לגילוי סדקים. לכן, טכנולוגיות רבות לאיתור סדקים צצו. שיטות זיהוי סדקים המבוססות על עיבוד אותות ובדיקות דופק אלקטרומגנטיות (זרם אדי) אינן הרסניות הן טכנולוגיות חדשות הנפוצות בתקופה המודרנית.
(1) שיטת זיהוי סדקים המבוססת על ניתוח גלי
עם התפתחות טכנולוגיית עיבוד האות, צצו שיטות זיהוי סדקים המבוססות על עיבוד אותות, כולל תחום זמן, תחום תדרים ושדות תחום תדרים, כולל טרנספורמציה של פורייה, טרנספורמציה קצרה של פורייה, הפצת WignerVille והפיכת הילברט -הואנג (HHT) , הפרדת מקור עיוור וכו '. ביניהם, שיטת ניתוח הגלים היא הייצוגית ביותר. ניתן לחלק את שיטות זיהוי הסדקים ישירות באמצעות ניתוח גל, לשני הסוגים הבאים:
1) שיטת ניתוח המבוססת על תגובת תחום זמן. כולל שיטת השימוש בנקודות היחידות של מפת הפירוק של תחום הזמן, שיטת השימוש בשינוי מקדמי הגל, ושיטת השימוש בשינוי האנרגיה לאחר פירוק הגל. שיטת הניתוח המבוססת על תגובת תחום זמן מכוונת למצוא את הרגע בו מתרחש נזק לסדקים.
2) שיטת ניתוח המבוססת על תגובה מרחבית. זה להחליף את ציר הזמן של אות תגובת תחום הזמן בציר הקואורדינטות המרחבי של המיקום המרחבי, ולהשתמש בתגובת התחום המרחבי כקלט לניתוח גלי. על סמך שיטת ניתוח התגובה המרחבית, ניתן לקבוע את מיקום הסדק. שיטת הגלולה עצמה יכולה לשפוט רק את הזמן בו הנזק מתרחש או היכן שהנזק מתרחש, ולראשונה יש יותר יישומים. אם אתה רוצה לזהות סדקים קטנים, עליך לשלב בין wavelet לשיטות אחרות לאיתור סדקים.
(2) בדיקות דופק אלקטרומגנטיות (זרם אדי) אינן הרסניות
הטכנולוגיה האלקטרומגנטית משלבת פונקציות רבות כגון בדיקות אולטרסאונד, הדמיית זרם אדי, זרם מערבולת ובדיקת זרם אדים פועמת כדי ליצור טכנולוגיית בדיקות אלקטרומגנטיות מודרניות. הטכנולוגיות הנפוצות לגילוי סדקים כוללות בדיקות זרם אדים פועמות, טכנולוגיית הדמיה תרמית זרם אדים פועמת, זרם אדים פועמת ומתמר אקוסטי אלקטרומגנטי (EMAT) כפול בדיקה ללא הרס וטכנולוגיית בדיקת זיכרון מגנטי מתכתי.
זרם מערבולת דופק משתמש בזרם דופק כדי לרגש את הסליל, לנתח את אות התגובה החולפת של תחום הזמן המושרה על ידי בדיקת הזיהוי, ולבחור את ערך השיא, זמן האפס וזמן השיא של האות כדי לזהות כמותית את הסדק. יאנג בינפנג מהאוניברסיטה הלאומית להגנת הטכנולוגיה ואחרים השתמשו בניסויים כדי להוכיח שזרם חוטף פעום יכול לזהות כמותית סדקים בעומקים שונים על חתיכת הבדיקה בעזרת סריקה אחת בלבד; ישנם חוקרים המשתמשים בטכנולוגיה חלופית של סלילים הרמוניים לביצוע איתור זרם מערבולת פועמת, ומשתמשים בשדה חשמלי משלה בכדי להתנהל. השינוי בצורת הדיפול החשמלי שתרם השדה החשמלי הכולל גבוה מהשינוי במוליך שנמדד על ידי חיישן שדה מגנטי, וצפיפות ההפצה של הדיפול החשמלי באזור הסדק נמצא כדי לזהות את הסדק.
החיסרון של זרם החוטים הפועם הוא שערך השיא של אות זרם העצבול הפועם מושפע בקלות מגורמים אחרים (כגון אפקט הרמה) ויכולת האיתור של בדיקת זרם העצבורת הדופק תשפיע על זיהוי סדקים.
מכשירי הדמיה זרם אדי פועמים משתמשים כולם בסלילים כחיישני בדיקה. יש אנשים שמשתמשים בחיישני הול כחיישני בדיקה. בשנים האחרונות החלו ליישם מכשירים להפרעות קוונטיות על תחום הבדיקה הלא-הרסנית. השימוש בטכנולוגיית הדמיה תרמית עכשווית פועמת מבטל את אפקט ההרמה בזיהויים אחרים ונמנע מעיוות תוצאות ההדמיה.
יש חוקרים שמשתמשים בלייזר YNG הדומה לקורה גאוסית כדי לחדור את פני השטח של יריעת המתכת, תוך שימוש בזרם אדי פועם וטכנולוגיית איתור מתמרים אקוסטיים אלקטרומגנטיים, כדי לזהות את הסדק על ידי שינוי פתאומי של צורת הגל הקולי או העלייה הפתאומית בתדירות. רכיב של צורת הגל כאשר הלייזר מקרין את הסדק. .
3. נקודות חמות של מחקר סדקים
נכון לעכשיו, המחקר בנושא איתור סדקים מהדקים נשאר רק בשיטות זיהוי מסורתיות. על מנת לפתח טכנולוגיית איתור ולפתור בעיות יישום מעשיות, הנקודות החמות של זיהוי נזק לסדקים מרוכזות בעיקר בשני ההיבטים הבאים: האחד הוא לשקול אי וודאות שיטת הזיהוי הסטטיסטית להשפעה, השנייה היא זיהוי של סדקים מהודקים.
יהיו אי וודאויות רבות בזיהוי נזקי סדקים, ולכן מוצעת שיטת מסקנה סטטיסטית לטיפול בבעיית זיהוי המערכת. עם התפתחותם המהירה של מחקר לזיהוי נזקים, המחקר על שיטות זיהוי נזקים המבוססות על תורת ההסתברות והסטטיסטיקה המשיך להעמיק. נכון לעכשיו, תחומי יישום המחקר העיקריים בשיטה זו הם זיהוי מערכת וזיהוי תבניות.
ישנן שיטות לאיתור סדקים במיקרו-מחברים, כגון זיהוי מיקרו-סדקים המבוסס על טכנולוגיית ICT ושיטת לכידת לייזר מבוססת חימום בעזרת לייזר בעזרת לייזר לזיהוי מיקרו-סדקים, אך לכולם יש מגבלותיהם. לדוגמא, המגבלה בזיהוי מיקרו סדקים המבוססת על טכנולוגיית ICT היא שערך האפור בתמונה שנאספה שונה מערך האפור ברקע. אם הערך האפור אינו שונה בהרבה מהערך האפור ברקע, קשה יותר להבחין בפרטים. איכות התמונה מקשה על רכישת התמונה ובמקביל מעלה דרישות גבוהות יותר לעיבוד תמונה לאחר מכן. יתר על כן, כאשר משתמשים בתוכנת VG Studio MAX לחילוץ המיקרו-סדקים, יש צורך לחלץ את החלל המכיל את כל המיקרו-סדקים, דבר שאינו ודאי. בהתבסס על חימום בעזרת לייזר, המגבלה בזיהוי מיקרו-סדקים היא שהפעולה מסובכת יותר ולא ניתנת לאיתור בסביבות קשות, ולכן היא טרם פותחה.
עם ההתפתחות הרציפה של החברה והכלכלה, הדרישות לשיטות זיהוי סדקים מהדקים הולכות וגדלות. עליו לעמוד בדרישות של זיהוי מקוון בזמן אמת, רגישות גבוהה, פעולה פשוטה ועמידות בפני הפרעות חיצוניות. ניתן להשתמש בו בסביבות חיצוניות קשות. עֲבוֹדָה; לזהות במהירות ובמדויק את המיקום, הגודל, הרוחב, העומק ומגמת הפיתוח של הסדק; ניתן להציג את תוצאת הזיהוי במצב תמונה וניתן לנתח אותה; הוא משלב מהירות איתור מהירה, יעילות גבוהה ותוצאות אינטואיטיביות.
