Kiinnittimiä käytetään tällä hetkellä laajalti tekniikan aloilla, kuten koneissa, rakentamisessa, siltojen ja öljyntuotannossa. Suurten rakenteellisten osien perusyksikkönä monissa kiinnikkeissä on vikoja, kuten halkeamia, korroosiota, kuoppia ja ihmisen aiheuttamia vaurioita työn aikana, ja halkeamavirheet aiheuttavat erittäin suuren osan ja haitallisuutta, mikä uhkaa vakavasti olemassa olevaa rakennetta ja organisaation turvallisuus ja luotettavuus.
Halkeamien havaitseminen on mekaanisen rakenteen havaitseminen ja arvioiminen sen selvittämiseksi, onko halkeamia, ja sitten halkeaman sijainti ja laajuus. Nykyaikaisen koneiden valmistuksen, elektronisen tekniikan ja tietotekniikan nopean kehityksen myötä rikkomattomia testaustekniikoita on kehitetty huomattavasti, ja myös halkeamien havaitsemismenetelmiä on kehitetty nopeasti. Tässä artikkelissa esitellään ensin perinteiset halkeamien havaitsemismenetelmät ja tämän perusteella esitetään yhteenveto moderneista rikkomattomista havaitsemismenetelmistä, jotka perustuvat aallonanalyysiin ja sähkömagneettisiin (pyörrevirta) pulsseihin, ja tuodaan esiin kiinnittimien halkeamien havaitsemismenetelmien kehityskohteet ja suuntaukset.
1. Perinteinen halkeamien havaitsemismenetelmä
On olemassa monia perinteisiä halkeamien havaitsemismenetelmiä, jotka voidaan jakaa kahteen luokkaan: tavanomainen havaitseminen ja epätavanomainen havaitseminen. Tavanomaisiin testausmenetelmiin kuuluvat pyörrevirta-, tunkeutumistestaus, magneettihiukkastestaus, röntgen- ja ultraäänitestaus; epätavanomaisiin testausmenetelmiin kuuluvat akustinen säteily, infrapunatestaus ja laser-holografinen testaus.
(1) Rutiinitestausmenetelmät
Tällä hetkellä yleinen yksinkertainen halkeamien havaitseminen tekniikan aloilla, kuten koneissa, rakentamisessa ja öljyntuotannossa, käyttää kaikki tavanomaisia havaitsemismenetelmiä. Eri tarkastusmenetelmät hyväksytään eri laitoksille. Esimerkiksi ultraäänitarkastusta käytetään pääasiassa metallilevyjen, putkien ja tankojen, valukappaleiden, takomoiden ja hitsien sekä siltojen, kotelorakenteiden ja muiden betonirakenteiden tarkastamiseen; röntgentarkastuksia käytetään pääasiassa koneisiin, valukappaleiden ja hitsien havaitseminen aseiden, laivanrakennuksen, elektroniikan, ilmailu- ja avaruusteollisuuden, petrokemian jne. aloilla; magneettihiukkastestausta käytetään pääasiassa metallivalukappaleisiin, vanteisiin ja hitseihin; magneettisten hiukkastestausta käytetään pääasiassa metallivaluissa, vanteissa ja hitsissä. Tunkeutumistestausta käytetään pääasiassa ei-rautametallien ja rautametallien valukappaleisiin, takomoihin, hitsausosiin, jauhemetallurgian osiin ja keramiikkaan, muoveihin ja lasituotteisiin; pyörrevirtatestausta käytetään pääasiassa johtavien putkien, tankojen ja johtojen virheiden havaitsemiseen ja testaamiseen. Materiaalien lajittelu. Kiinnittimien halkeamien havaitsemiseen voidaan käyttää ultraäänitestausta ja pyörrevirtatestausta. Esimerkiksi kokeellisessa tutkimuksessa parhaisimmista pyörrevirta-ilmaisuparametreista kiinnittimien pienille halkeamille on saatu paras ilmaisuparametriosa, jossa pienten halkeamien pyörrevirtailmaisuparametrit ja vaihesignaali ovat lineaarisia, mikä voi parantaa havaitsemista pienten tankojen halkeamien ja ulkoisen tyypin tarkkuus Kiinnittimen pyörrevirtatestausparametrien valinnalla on tärkeä ohjaava rooli. Pyörrevirtailmaisimella on kuitenkin monia häiriötekijöitä ja se vaatii erityistä signaalinkäsittelytekniikkaa. Lisäksi on olemassa Karitsan aaltojen etenemisen energiaspektrirakenteen halkeamien havaitsemismenetelmä, jolla on voimakkaan tunkeutumiskyvyn, korkean herkkyyden, nopean ja kätevän ominaisuuden ominaisuudet, mutta joskus esiintyy sokeita alueita, tukoksia ja lähietäisyyksiä ei löydy. Löydettyjä vikoja on vaikea kuvata laadullisesti ja määrällisesti. Useimmissa kiinnikkeissä käytetään magneettisten hiukkasten havaitsemista ja fluoresoivien virheiden havaitsemista. Tunnistustehokkuus on suhteellisen korkea, mutta se kuluttaa työvoimaa ja aineellisia resursseja ja vahingoittaa ihmisten terveyttä. Samaan aikaan inhimillisten tekijöiden vuoksi tarkastukset jäävät usein jäämättä.
(2) Epätavanomaiset havaitsemismenetelmät
Kun tavanomaisilla testausmenetelmillä ei saavuteta vaadittua tarkoitusta kiinnittimien halkeamien varalta, voidaan harkita epätavanomaisia testausmenetelmiä. Tässä on kolme yleisesti käytettyä epätavanomaista halkeamien havaitsemismenetelmää.
1) Akustinen päästötekniikka. Tämä tekniikka on kypsin painelaitteiden halkeamien havaitsemisessa. Se on saavuttanut ihanteelliset tulokset paineastioiden ja paineputkien turvallisuuden arvioinnissa. Sitä on myös kehitetty voimakkaasti ilmailu-, komposiittimateriaalien jne. Halkeamien havaitsemiseksi. Pyörivien koneiden halkeamadiagnoosissa on tapahtunut tiettyä kehitystyötä pääasiassa pyörivien akselien, hammaspyörien ja laakerihalkeamien väsymishalkeamien havaitsemisessa. Akustisen säteilyn etuna on, että se on dynaaminen havaitsemismenetelmä. Akustisen säteilyn havaitsema energia tulee itse testattavasta kohteesta sen sijaan, että se tuotettaisiin rikkomattomilla testauslaitteilla, kuten ultraääni- tai röntgentestauksella. Akustisten päästöjen havaitseminen on erittäin herkkä vikoille ja voi havaita ja arvioida aktiivisen vikatilan koko rakenteessa. Haittana on, että materiaali vaikuttaa suuresti havaitsemiseen; havaintohuoneeseen vaikuttaa sähkömelu ja mekaaninen melu; paikannustarkkuus ei ole korkea, ja halkeamien tunnistaminen voi antaa vain rajallista tietoa.
2) Infrapunatunnistus. Käytetään pääasiassa voimalaitteissa, petrokemian laitteissa, mekaanisen prosessointiprosessin havaitsemisessa, palon havaitsemisessa, viljelylajikkeissa sekä materiaalien ja komponenttien vikojen rikkomattomassa havainnassa. Infrapuna-ainetta rikkomattoman testaustekniikan etuna on, että se on kosketukseton testaustekniikka, jolla on suuri pitkän matkan avaruusresoluutio, turvallinen ja luotettava, ihmiskeholle vaaraton, korkea herkkyys, laaja tunnistusalue, nopea nopeus ja ei vaikutusta testattavalle esineelle. Infrapuna-ilmaisun haittana on, että havaitsemisherkkyys liittyy lämpösäteilyyn, joten testikappaleen pinta ja taustasäteily häiritsevät sitä, ja vian koko ja hautautunut syvyys vaikuttavat siihen. Alkuperäisen testikappaleen resoluutio on heikko, eikä vian muotoa ja kokoa voida mitata tarkasti. Ja sijainti, testitulosten tulkinta on monimutkaisempaa, tarvitaan vertailustandardi ja testioperaattori on koulutettava.
3) Laser-holografinen tunnistus. Käytetään pääasiassa kennorakenteeseen, komposiittimateriaalien tarkastukseen, kiinteään rakettimoottorin kuoreen, eristekerrokseen, pinnoitekerrokseen ja ponneaineen viljan rajapintavikojen tarkastukseen, painetun piirilevyn juotosliitoksen laadun tarkastukseen ja paineastian väsymishalkeamien tarkastukseen jne. Sen etuja ovat kätevä havaitseminen, korkea herkkyys, testattavalle esineelle ei aseteta erityisvaatimuksia ja vikojen kvantitatiivinen analyysi. Haittana on, että syvästi haudatut debondiviat voidaan havaita vain, kun debondointialue on melko suuri. Lisäksi laser-holografinen tunnistus suoritetaan enimmäkseen pimeässä huoneessa, ja tarvitaan tiukkoja tärinäneristystoimia, mikä ei edistä paikan päällä tapahtuvaa havaitsemista ja jolla on tiettyjä rajoituksia.
2. Moderni halkeamien havaitsemisen uusi tekniikka
Tieteen ja tekniikan nopean kehityksen myötä koneenrakennuksen, rakentamisen ja öljyntuotannon kaltaisilla tekniikan aloilla on yhä korkeammat vaatimukset halkeamien havaitsemiselle. Siksi on tullut esiin monia uusia halkeamien havaitsemismenetelmiä. Signaalinkäsittelyyn ja sähkömagneettisen (pyörrevirtaisen) pulssin rikkomattomaan testaukseen perustuvat halkeamien havaitsemismenetelmät ovat uusia tekniikoita, joita käytetään yleisesti nykyaikana.
(1) Aallonanalyysiin perustuva halkeamien havaitsemismenetelmä
Signaalinkäsittelytekniikan kehittyessä on syntynyt signaalinkäsittelyyn perustuvia halkeamien havaitsemismenetelmiä, mukaan lukien aika-, taajuus- ja taajuusalueen menetelmät, mukaan lukien Fourier-muunnos, lyhytaikainen Fourier-muunnos, WignerVille-jakelu ja Hilbert -Huang-muunnos (HHT) , sokean lähteen erottaminen jne. Niistä aallonanalyysimenetelmä on edustavin. Suoraan aallonanalyysiä käyttävät halkeamien tunnistusmenetelmät voidaan jakaa kahteen seuraavaan tyyppiin:
1) Aika-alueen vasteeseen perustuva analyysimenetelmä. Sisältää menetelmän aika-alue-hajoamiskartan yksittäisten pisteiden käyttämiseksi, menetelmän aallokkerrointen muutoksen käyttämiseksi ja menetelmän energian muutoksen käyttämiseksi aallon hajotuksen jälkeen. Aikavyöhykevasteeseen perustuvan analyysimenetelmän tarkoituksena on löytää hetki, jolloin halkeamavauriot tapahtuvat.
2) Paikalliseen vasteeseen perustuva analyysimenetelmä. Sen on korvattava aika-alueen vastesignaalin aika-akseli spatiaalisen sijainnin spatiaalisella koordinaatti-akselilla ja käytettävä avaruusalueen vastetta aallonanalyysin tulona. Alueellisen vasteen analyysimenetelmän perusteella halkeaman sijainti voidaan määrittää. Itse wavelet-menetelmä pystyy arvioimaan vain ajankohdan, jolloin vahinko tapahtuu tai missä vahinko tapahtuu, ja ensimmäisellä on enemmän sovelluksia. Jos haluat tunnistaa pienet halkeamat, sinun on yhdistettävä wavelet muihin menetelmiin halkeamien havaitsemiseksi.
(2) Sähkömagneettisen (pyörrevirtaisen) pulssin tuhoamaton testaus
Sähkömagneettinen tekniikka yhdistää monia toimintoja, kuten ultraäänitestauksen, pyörrevirtakuvantamisen, matriisipyörrevirta- ja pulssipyörrevirtatestauksen, muodostaen uuden modernin sähkömagneettisen testaustekniikan. Yleisiä halkeamien havaitsemistekniikoita ovat pulssi pyörrevirtatestaus, pulssi pyörrevirtainen lämpökuvantamistekniikka, pulssi pyörrevirta ja sähkömagneettisen akustisen muuntimen (EMAT) kaksoisanturin rikkomaton testaus ja metallimagneettisen muistin testaustekniikka.
Pulssipyörrevirta käyttää pulssivirtaa kelan virittämiseen, analysoi havaintokoettimen indusoiman aika-alueen transienttivastesignaalin ja valitsee signaalin huippuarvon, nollan ylitysajan ja huippuajan halkeaman kvantitatiivisesti. Yang Binfeng Kansallisesta puolustustekniikan yliopistosta ja muut ovat käyttäneet kokeita osoittaakseen, että pulssi pyörrevirta pystyy havaitsemaan kvantitatiivisesti eripituiset halkeamat testikappaleessa vain yhdellä skannauksella; Jotkut tutkijat käyttävät harmonisten kelojen vaihtoehtoista tekniikkaa pulssipyörrevirta-ilmaisun suorittamiseen ja käyttävät omaa sähkökenttäänsä. Kokonaisen sähkökentän aiheuttama muutos sähköisen dipolin muodossa on suurempi kuin johtimen muutos mitattuna magneettikentän anturi, ja halkeaman alueen sähköisen dipolin jakautumistiheyden havaitaan havaitsevan halkeaman.
Pulssisen pyörrevirran haittana on, että muut tekijät (kuten nostovaikutus) vaikuttavat pulssi pyörrevirtasignaalin huippuarvoon, ja pulssi pyörrevirta-anturin ilmaisukyky vaikuttaa halkeamien havaitsemiseen.
Pulssivapaat pyörrevirtaiset kuvantamislaitteet käyttävät keloja tarkastusantureina. Jotkut ihmiset käyttävät Hall-antureita tarkastusantureina. Viime vuosina super-kvanttihäiriölaitteita on alettu soveltaa rikkomattomien tarkastusten kentällä. Pulssisen pyörrevirtaisen lämpökuvantamistekniikan käyttö eliminoi nostovaikutuksen muissa havainnoissa ja välttää kuvantamistulosten vääristymisen.
Jotkut tutkijat käyttävät Gaussin säteen kaltaista YNG-laseria tunkeutuakseen metallilevyn pintaan pulssipyörrevirran ja sähkömagneettisen akustisen anturin ilmaisutekniikan avulla halkeaman tunnistamiseksi ultraääniaaltomuodon äkillisellä muutoksella tai taajuuden äkillisellä kasvulla aaltomuodon komponentti, kun laser säteilyttää halkeamaa. .
3. Halkeilututkimuksen kuumat kohdat
Tällä hetkellä kiinnikkeiden halkeamien havaitseminen jatkuu vain perinteisillä havaitsemismenetelmillä. Havaintotekniikan kehittämiseksi ja käytännön ongelmien ratkaisemiseksi halkeamavaurioiden tunnistamisen kuumat kohdat keskittyvät pääasiassa kahteen seuraavaan näkökohtaan: Yksi on harkita epävarmuutta Vaikuttamisen tilastollinen tunnistamismenetelmä, toinen on kiinnittimien mikrohalkeamien tunnistaminen.
Halkeamavaurioiden havaitsemisessa on monia epävarmuustekijöitä, joten järjestelmän tunnistamisongelman ratkaisemiseksi ehdotetaan tilastollista päättelymenetelmää. Vahinkojen tunnistamistutkimuksen nopean kehityksen myötä todennäköisyys- ja tilastoteoriaan perustuvien vahinkojen tunnistamismenetelmien tutkimusta on syvennetty. Tällä hetkellä tämän menetelmän tärkeimmät tutkimusalat ovat järjestelmän tunnistaminen ja mallintunnistus.
On olemassa menetelmiä kiinnittimien mikrohalkeamien havaitsemiseksi, kuten ICT-tekniikkaan perustuva mikrohalkeamien havaitseminen ja laseravusteinen lämmitykseen perustuva laser ultraäänierotusmenetelmä mikrohalkeamien tunnistamiseksi, mutta niillä kaikilla on rajoituksensa. Esimerkiksi ICT-tekniikkaan perustuvan mikrohalkeamien havaitsemisen rajoitus on, että kerätyn kuvan harmaa arvo eroaa taustan harmaasta arvosta. Jos harmaa arvo ei ole paljon erilainen kuin taustan harmaa arvo, yksityiskohtia on vaikeampaa erottaa. Kuvanlaatu vaikeuttaa kuvan hankkimista ja asettaa samalla korkeammat vaatimukset kuvan jälkikäsittelylle. Lisäksi, kun VG Studio MAX -ohjelmistoa käytetään mikrohalkeamien poimimiseen, on välttämätöntä poimia kaikki mikrohalkeamat sisältävä tila, mikä on epävarmaa. Laseravusteisen lämmityksen perusteella mikrohalkeamien tunnistamisen rajoitus on, että toiminta on monimutkaisempi eikä sitä voida havaita ankarissa ympäristöissä, joten sitä on vielä kehitettävä.
Yhteiskunnan ja talouden jatkuvan kehityksen myötä kiinnittimien halkeamien havaitsemismenetelmien vaatimukset ovat yhä korkeammat. Sen on täytettävä reaaliaikaisen verkkotunnistuksen, korkean herkkyyden, yksinkertaisen toiminnan ja ulkoisten häiriöiden kestävyyden vaatimukset. Sitä voidaan käyttää ankarissa ulkoisissa ympäristöissä. Tehdä työtä; havaitse nopeasti ja tarkasti halkeaman sijainti, koko, leveys, syvyys ja kehityssuuntaus; havaintotulos voidaan näyttää kuvatilassa ja analysoida; se yhdistää nopean tunnistusnopeuden, korkean hyötysuhteen ja intuitiiviset tulokset.
