CHƯƠNG 5 KỸ THUẬT GIÁ SÁT KHUYẾT TẬT VÀ KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY 5 1 MỞ ĐẦU Để giám sát các khuyết tật bên trong và trên bề mặt của một số chi tiết máy mà không phá hủy chúng, người ta dùng nhiều phương.
CHƯƠNG KỸ THUẬT GIÁ SÁT KHUYẾT TẬT VÀ KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY 5.1 MỞ ĐẦU Để giám sát khuyết tật bên bề mặt số chi tiết máy mà không phá hủy chúng, người ta dùng nhiều phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT – Non Destructive Testing) khác như: phương pháp kiểm tra dòng Eddy, kiểm tra siêu âm, kiểm tra tia X… 5.1.1 Mục đích Giám sát khuyết tật kiểm tra không phá hủy nhằm: a) Cải tiến công nghệ sản xuất Phương pháp NDT thường dùng để kiểm tra chất lượng sản phẩm Trong trình sản xuất, nhiều sản phẩm bị khuyết tật phải kiểm tra cải tiens công nghệ sản xuất để nâng cao chất lượng thành phần hạn chế bậc khuyết tật sản phẩm b) Giảm chi phí sản xuất Cần đầu tư chi phí áp dụng phương pháp NDT Nhưng chi phí cho phương pháp nhiều so với chi phí cho việc sử chữa hư hỏng mà nguyên nhân gây phôi khâu không giám sát, kiểm tra trước đưa vào gia công c) Tăng độ tin cậy Áp dụng phương pháp NDT vào sản xuất để kiểm tra chất lượng sản phẩm cải thiện chất lượng độ tin cậy sản phẩm phương pháp giúp phát khuyết tật phôi sản phẩm 5.1.2 Phân loại mức độ gây hại khuyết tật a) Phân loại khuyết tật - Rãnh tập trung ứng suất * Rãnh nơi mà hình dạng bề mặt vật liệu bị thay đổi đột ngột Khi vật liệu có rãnh bị tác động ngoại lực ứng suất đáy rãnh lớn nhiều so với giá trị ứng suất tính vật liệu khơng có rãnh Hiện tượng gọi tập trung ứng suất hay gọi hiệu ứng rãnh * Tỷ lệ ứng suất đáy rãnh ứng suất danh nghĩa gọi hệ số tập trung ứng suất Hệ số tập trung ứng suất liên quan đến hình dạng rãnh, không liên quan đến loại vật liệu kích cỡ rãnh Khi hình dạng rãnh nhon giống vết nứt hệ số tập trung ứng suất tăng nhanh khả phá hủy vật vật liệu cao * Áp dụng phương pháp NDT để phát tồn rãnh - Khuyết tật mối hàn Thường vết nứt, tạp chất xỉ, rỗ khí… phát phương pháp NDT * Vết nứt: + Vết nứt mối hàn khuyết tật nghiêm trọng số khuyết tật mối hàn Dựa vào nhiệt độ, người ta chia vết nứt làm hai loại: vết nứt nóng vết nứt lạnh + Ở nhiệt độ cao, kim loại chỗ mối hàn hay chỗ bị ảnh hưởng nóng chưa đơng đặc Ở khoảng nhiệt độ kim loại có độ dẻo thấp nên xuất vết nứt vết nứt gọi “vết nứt nóng” + Khi nhiệt độ mối hàn giảm xuống 300 oC xuất “ vết nứt lạnh” Các “ vết nứt lạnh” xuất do: khí H sinh mối hàn, tượng co rút, tập trung ứng suất rãnh tượng biến cứng kim loại vị trí hàn khu vực bị ảnh hưởng nhiệt gây Để phát “vết nứt lạnh”của mối hàn phải tiến hành kiểm tra phương pháp NDT chậm 24 sau hàn * Tạp chất xỉ: Khi hàn có phần xỉ hàn tồn bên mối hàn mà không lên Tạp chất xỉ thường nhỏ phân bố * Rỗ khí xảy kim loại hàn đơng đặc trước khí CO2 H2 bay b) Mức độ gây hại khuyết tật Các khuyết tật sản phẩm làm thay đổi tính sản phẩm khả chịu tải, độ bền, tuổi thọ… Độ bền giảm Độ bền chi tiết có khuyết tật phụ thuộc vào hình dạng hướng khuyết tật Khuyết tật có hình trịn giảm độ bền kết cấu theo tỉ lệ giảm diện tích bề mặt cắt Khuyết tật dài mảnh làm giảm độ bền theo mức độ tập trung ứng suất Khuyết tật bề mặt nguy hiểm khuyết tật bên chúng thuộc loại kích cỡ Nếu vật liệu có khuyết tật có kim loại hàn thừa bền mặt tập trung ứng suất xảy điểm Vì nên làm kim loại hàn thừa mối hàn điều quan trọng Vật liệu bị phá hủy - Mỏi kim loại *Vật liệu thường bị phá hủy ứng suất lớn Nhưng ứng suất nhỏ tải trọng tĩnh tác động nhiều lần đến vật liệu xuất vết nứt Vết nứt lớn dần cuối vật liệu bị phá hủy Đó tượng mỏi kim loại Nghiên cứu tượng quan trọng thiết bị quay, thiết bị rung… *Trường hợp hư hỏng kim loại bị pháhuyr mỏi gây lớn nhiều so với hư hỏng tải trọng tĩnh gây - Gãy mòn gãy dẻo * Khi vật liệu bị tác động ứng suất ứng suất đàn hồi biến dạng dẻo xảy vật liệu khơng thể trở trạng thái ban đầu Sau đó, vết nứt xuất kim loại bị phá hủy Hiện tượng phá hủy vật liệu chia làm hai loại: gãy mòn gãy dẻo Gãy mòn: tượng vật liệu bị phá hủy lực bên ngồi tác động khơng có biến dạng dẻo khơng có co thắt vị trí gãy Hiện tượng dễ xảy vật liệu cứng gang Gãy dẻo: tượng phá hủy xảy sau biến dạng dẻo Hiện tượng thường xảy với vật liệu dẻo thép 5.2 KIỂM TRA BẰNG TỪ TÍNH 5.2.1 Ứng dụng phương pháp từ tính bảo trì Từ tính tính chất vài kim loại, chủ yếu sắt, thép hợp kim chúng Các vật liệu có khả hút đẩy mảnh sắt thép khác Trong mẫu kiểm tra từ hóa, có vết nứt khuyết tật bền mặt hay bề mặt đươcf từ thơng bị biến dạng xuất rị rỉ từ thơng Nhờ tính chất từ thông mà phương pháp kiểm tra hạt từ áp dụng rộng rãi công tác bảo trì Phương pháp sử dụng để phát vết nứt khuyết tật bề mặt hay gần bề mặt chi tiết khác như: sắt, thép mối hàn Độ nhạy phương pháp cao, phát vết nứt nhỏ bề mặt Kích thức nhỏ vết nứt phát là: dài 1mm sâu 0,025mm Phương pháp từ tính áp dụng để kiểm tra chi tiết làm vật liệu có khả từ hóa như: cần trục, cấu nang dạng tấm, búa, đục pit tông, giằng, chân cánh quạt tuabin hơi… Các hạt từ tập hợp vết nứt Hình 5.1: Vị trí vết nứt phát triển 5.2.2 Các yêu cầu trình tự để kiểm tra Các yêu cầu tiến hành kiểm tra khuyết tật phương pháp hạt từ là: - Những chi tiết hay mẫu cần kiểm tra phải có khả từ hóa - Bề mặt cần kiểm tra cần phải làm - Cường độ từ trường phải thích hợp - Những chi tiết sau kiểm tra cần phải khử từ Qui trình kiểm tra gồm bước sau đây: - Làm bề mặt cần kiểm tra - Quyết định có nên sử dụng mực hay không - Sơn lên bề mặt chi tiết lớp sơn màu trắng neus dùng mực từ khơng có huỳnh quang Nếu dùng mực từ có huynhg quang khơng cần màu tương phản cần sử dùng tia cực tím - Từ hóa nhưnghx chi tiết haymaaux cần kiểm tra - Quan sát đánh dấu - Làm sạch, sau quay chi tiết góc 90o thử lại - Quan sát vết nứt phân tích - Khử từ - Lập kế hoạch bảo trì Ngay sau hồn thành cơng việc kiểm tra, chi tiết hay mẫu kiểm tra cần phải khử từ Đối với số chi tiết đem gia công sau kiểm tra, khơng khử từ kim loại tập trung lại phá hủy dụng cụ cắt bề mặt chi tiết 5.3 KIỂM TRA BẰNG CHẤT THẤM MÀU Nguyên lý phương pháp kiểm tra cho chất thấm màu xâm nhập vào vết nứt bề mặt chi tiết Sau đó, phun chất tạo màu lên chi tiết kiểm tra vết nứt màu tương ứng 5.3.1 Sử dụng dầu bột phấn Dầu nóng phấn thường dùng để kiểm tra sơ sản phẩm đúc Chi tiết kiểm tra nhúng vào dung dịch dầu nóng khoảng 10 – 15 phútddeer dầu thấm vào khe nứt hay lỗ xốp bề mặt cần kiểm tra Sau bề mặt phải lau chùi băbgf bột giặt hay mạt cưa trước phủ nên màng phấn Dầu thấm khe nứt bănts đầu với màng phấn làm vết nứt Nhược điểm phương pháp không phát vết nứt nhỏ nên dùng để kiểm tra phôi hay chi tiết không quan trọng 5.3.2 Sử dụng chất thấm màu Chất thấm dạng thuốc nhuộm màu đỏ nhà sản xuất cung cấp dạng hộp Mỗi hộp có bốn lọ gồm: thuốc tẩy gỉ, chất thấm, thuốc tẩy thấm chất tạo màu Để kiểm tra vết nứt chất màu cần thực theo trình tự sau: Vệ sinh bề mặt: bề mặt kiểm tra phải tẩy rửa sạch, phải đảm bảo loại bỏ hoàn toàn chất dầu, mỡ chất gỉ sét Trước bôi chất thấm, cần phải xịt chất tẩy gỉ lên bề mặt chi tiết, sau chùi vải bề mặt hồn tồn khơ Bơi trơn chất thấm: sau lau sạch, người ta xịt chất thấm khắp bề mặt, để yên khoảng 15 đến 30 phút chất thấm đivaof khe nứt Chú ý răng: nhiệt độ bề mặt chi tiết kiêm tra phải thấp không chát thấm khô việc kiểm tra không thành công Làm chất thấm dư: phun thuốc tẩy chất thấm lên bề mặt, sau chùi vải khô, phải chùi thật nhiều lần đến không cịn chất bẩn vải Bơi chất tạo màu chất thấm: Đến lúc này, người ta phun lớp mỏng chất cầm màu lên bề mặt chi tiết Khoảng 15 phút sau, hình dạng nứt, rỗ bề mặt màu đỏ Hình 5.2: Bơi chất thấm lên bề mặt chi tiết Hình 5.3: Vết nứt phát 5.3.3 Sử dụng chất thấm phát quang Khi sử dụng chất phát quang tương phản khuyết tật vật liệu nên cần kiêm tra thể rõ nét Để sử dụng chất thấm phát quang bề mặt chi tiết cần kiểm tra phải làm clo –êtylen Trong ngành hàng không, chất thấm phát quang thường sử dụng để kiêm tra chi tiết đa số chi tiết ngành chế tạo từ vật liệu khơng có từ tính Phương pháp dùng để kiểm tra chi tiết như: truyền, cánh tuabin, van, sản phẩm đúc, mối hàn… Ưu điểm phương pháp: - - Có thể kiểm tra chỗ Có thể kiểm tra vết nứt đo mỏi phát mà không cần tháo rời phận cần kiểm tra Không cần sử dụng chất tạo màu Các chất thấm thường chất độc, dễ cháy dễ bay nên phải có qui định chặt chẽ bảo quản sử dụng chất thấm 5.4 KIỂM TRA BẰNG DỊNG EDDY Kiểm tra dịng Eddy ngày phổ biến cơng nghiệp khả nang đáp ứng nhanh nhạy Phương pháp dùng để kieme tra khuyết tật chi tiết dạng ống, dạng chi tiết quay tốc độ cao Sau ưu nhược điểm phương pháp này: Ưu điểm: - Có thời gian đáp ứng nhanh - Có độ nhạy cao - Thích nghi với q trình tự động hóa - Tương thích với máy tính - Khơng cần tiếp xúc với mẫu kiêm tra - Gọn nhẹ - Nhược điểm: - Chỉ áp dụng với vật liệu dẫn điện - Không đáp ứng tốt với bề mặt gồ ghề - Có kết kiểm tra thay đổi theo khả lọc nhiều ngươì thực - Bị giới hạn diện tích bề mặt kiểm tra 5.4.1 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động thiết bị kiểm tra dòng điện Eddy dựa nguyên lý cảm ứng từ Hình 5.4: Ngun lý máy đo dịng Eddy Dịng điện xoay chiều chạy cuộn dây kích thích máy kiểm tra làm phát sinh từ trường cảm ứng Từ trường tạo dòng điện khối vật liệu dẫn điện đặt cạnh Dịng điện gọi dịng Eddy Khi gắn cuộn dây lên mẫu kiểm tra, có dịng điện Eddy phát sinh mẫu Cường độ dòng điện Eddy khác tương ứng với loại vật liệu khác Trong trình di chuyển đầu dò bề mặt vật cần kiêm tra, có vết nứt hay khuyết tật cường độ dòng Eddy giảm tỷ lệ với chiều sâu vết nứt Sự thay đổi giúp xác định vị trí vết nứt hay khuyết tật Phương pháp dùng dòng Eddy thường sử dụng bảo trì máy bay, ngành lượng hạt nhân số ngành cơng nghiệp khác Hình 5.5: Khuyết tật phát Kỹ thuật dùng cho vật liệu sắt từ lẫn không sắt từ, loại vật liệu khác nhau, cần dùng đầu dò khác Khi kiêm ttra loại vật liệu nên hiệu chỉnh dụng cụ Ngồi ra, phương pháp dùng dịng điệ n Eddy cịn sử dụng để phát khuyết tật vật liêuj chi tiết dạng hình ống Bộ chuyển đổi dịch chuyển ống khuyết tật vật liệu, có 5.4.2 Kiểm tra đường ống Phương pháp dùng dòng điện Eddy sử dụng cách hiệu để kiểm tra đường ống , máy trao đổi nhiệt hay tụ điện bơbin Ngồi ưu điểm thiết bị đơn giản so với thiết bị khác hoạt động kiêm tra, phương pháp đặc biệt ưa chuộng khơng địi hỏi nhiều tính an toàn thực trường hợp tia γ hay tia X Kiểm tra dòng Eddy khơng cần chuẩn bị bề mặt ngồi chu đáo làm sạch, tẩy sơn hay mài láng giống trường hợp kiểm tra chất thấm màu 10 ... phát triển 5.2.2 Các yêu cầu trình tự để kiểm tra Các yêu cầu tiến hành kiểm tra khuyết tật phương pháp hạt từ là: - Những chi tiết hay mẫu cần kiểm tra phải có khả từ hóa - Bề mặt cần kiểm tra. .. nứt hay khuyết tật Phương pháp dùng dòng Eddy thường sử dụng bảo trì máy bay, ngành lượng hạt nhân số ngành công nghiệp khác Hình 5.5: Khuyết tật phát Kỹ thuật dùng cho vật liệu sắt từ lẫn không. .. hại khuyết tật Các khuyết tật sản phẩm làm thay đổi tính sản phẩm khả chịu tải, độ bền, tuổi thọ… Độ bền giảm Độ bền chi tiết có khuyết tật phụ thuộc vào hình dạng hướng khuyết tật Khuyết tật