تست غیر مخرب

NDT ،بازیگر یک نقش مهم در تضمین هزینه موثر عملیات ایمنی و قابلیت اطمینان از کارخانه با استفاده از نتیجه گیری در انجمن است.NDT در اندازه های بزرگ از فضاهای صنعتی قابل استفاده است و در تقریبا هر مرحله در تولید یا سیکل عمر بسیاری از اجزاء مورد استفاده است. کاربرد اصلی ان در جو زمین،تولید نیروی قوی،قطعات خودرو،راه اهن،پتروشیمی و بازارهای خط لوله است.NDT بیشترین استفاده کاربردی را در جوشکاری دارد.آن در جوشکاری یا قالب یک ماده یا شیی جامد خیلی سخت گیر است،برای ان که هیچگونه ریسکی در انجام ندادن وظیفه اش ،همچنین در ازمایش ساخت و تولید و هنگام استفاده در اغلب موارد ضروری ندارد.

موارد استفاده از تست غیر مخرب NDT
‌تشخیص عیوب
عیوب بسیار خطر‌ناک، عیوبی‌ که می‌توانند خیلی سریع رشد کرده و باعث تخریب قطعه و از کار افتادگی آن شوند مانند حفرات بزرگ و ترک‌های عمیق.
عیوب کم خطر، عیوبی که وجودشان مضر است اما خطرناک نیستند. این گونه عیوب، معمولاً در طرح مد نظر گرفته می‌شوند‌.
عیوب مفید، عیوبی که وجودشان مفید است مانند نابجایی، رسوب.

منشا وجود عیوب
عیوب ذاتی، عیوبی‌ که در ماده اولیه وجود دارند (عیوبی که ناشی از فرآیند تولید هستند مانند عیوب حاصل از ریخته گری، شمش‌ها) از این نوع عیوب می‌توان به حفرات گازی، ناخالصی‌ها و … اشاره کرد‌.
عیوب ساختی، به آن دسته از عیوبی که در حین ساخت قطعه به وجود می‌آیند، اطلاق میشود.
عیوب سرویسی، این عیوب در حین کار و سرویس به وجود می‌آیند، از این دسته عیوب می‌توان به خستگی، خزش و … اشاره کرد.

عیوب ریخته گری‌
تحت شرایط عملی ریخته گری قطعات تولید شده همواره حاوی عیوبی مانند تخلخل، مواد نا خواسته غیر یکنواخت و ترک خوردگی هستند. هفت نوع اصلی عیوب ریخته گری شامل موارد زیر هستند.

-خطای ابعاد و اندازه
-خطای ترکیب و تمرکز غلظت (اختلاف‌های فازی ترکیبی)
-بی شکلی ناشی از ریختن
-عیوب گازی
-عیوب مواد جامد
-عیوب انقباضی ناشی از تغییر حجم در حالت مایع و جامد
-عیوب انقباضی در فاز جامد
-خطای ابعاد

ابعاد و اندازه قطعه ریختگی بیشتر تحت شرایط ساخت و طرح مدل یا قالب قرار دارد. عوامل اصلی بروز چنین عیوبی به شرح زیر است.

-جفت نشدن قسمت‌های قالب یا ماهیچه
-خراب شدن قسمتی از قالب
-انطباق قطعه مورد نظر با سرعت سرد شدن
-چفت نشدن قسمت‌های قالب و ماهیچه ‌یا جابجایی ماهیچه‌ها که بیشتر ناشی از خرابی و از کار افتادگی مدلها و عدم دقت و مهارت کارگر در تولید است.
-خارج کردن مدل در اثر ضربات متوالی که باعث بزرگ شدن قالب میشود.
-عدم مقاومت نسبی ماسه قالب، نرم
-کوبیدن و عدم شکل گیری ماسه
-بزرگ بودن ماهیچه‌ها
-رطوبت زیاد و یا کم بودن ماسه از جمله عواملی است که تاثیر مطلق در خراب شدن یا بزرگ شدن قالب دارد.
علاوه بر آن ماسه ریز که باعث ایجاد سطوح زبر و خشن میشود و دقت سطوح را کم می‌نمایید‌.

خطای ترکیب و اختلاف فازی و ترکیبی

بیشتر خطاهای ترکیبی از یک عامل عمده (اتلاف فلز و یا سایر عناصر در جریان مذاب) ناشی میشود. در حالی که استفاده از مواد شارژ با ترکیب نادرست نیز عامل موثری در ایجاد خطای ترکیبی است. عیوب ناشی از دو عامل فوق با دقت در جریان تهیه مذاب بر طرف میشود. در حالی که تمرکز غلظت (Segregation) تقریباً علتی است متالوژیکی که در حین انجماد حاصل میشود و به عواملی نظیر سرعت انجماد و چگونگی رشد کریستال‌ها بستگی دارد و به دو نوع درشت (ماکرو(و ریز )میکرو) تقسیم می‌شود.

در مورد آلیاژهایی که دارای عناصر متشکله نامعلوم در حالت مایع هستند، پدیده رسوب تحت نیروی وزن متفاوت علاوه بر جدایش موجب ایجاد اشکالات ترکیبی در قطعه میشود که فقط با به هم زدن و مخلوط کردن مداوم مایع و سرعت انجماد تا حدودی قابل برطرف کردن است. همچنین این عیوب با عملیات حرارتی به نام همگن سازی (Homogenization) که عبارتست از ‌حرارت دادن قطعه تا درجه معین و نگهداری آن برای زمانی نسبتاً طولانی و سپس سرد کردن در شرایط تعادلی، قابل بر طرف شدن است.

بی‌شکلی‌های ناشی از ریختن

هنگامی که مذاب وارد قالب میشود باید بتواند محفظه قالب را پر نماید و پوسته و سطح خارجی صاف و بدون وجود مواد قالب را فراهم نماید. عدم توجه به مطالب فوق، عیوب متعدد و خطرناکی را حاصل می‌نماید که باعث عدم استفاده قطعه ریخته گری می‌شود. این عیوب مانند پر نشدن کامل قالب به خصوص در قسمت گوشه‌ها (Misrun) اتصال سرد (Cold laps) و انجماد قسمت‌های مختلف قبل از اتصال به هم (Cold Shut) است که در اثر مسائل مربوط به سیالیت، سیستمهای راهگاهی و بار ریزی، درجه حرارت مذاب حاصل میشود. ظهور گازهای محفظه قالب که به دلیل فقدان هواکش‌ها در محفظه متلاطم میشوند نیز از عوامل دیگری است که در پر نشدن کامل قالب موثر است.

سیال نبودن آلیاژها و وجود اکسیدهای سطحی از عوامل موثر دیگر در تولید عیوب شکل است که در صورت تعبیه سیستم راهگاهی صحیح درجه فوق ذوب و بارریزی مناسب بر طرف میشود.

عیوب گازی

این عیوب بر اثر وجود گازهای باقیمانده در قالب و نهایتاً قطعه منجمد شده به وجود می‌آیند که با ایجاد مک‌های گازی باعث کاهش خواص مکانیکی قطعه ریخته شده میشود و با گاززدایی مناسب، می‌توان این عیب را بر طرف کرد.

وجود مواد جامد ناخواسته

‌مواد ناخواسته غیر فلزی در ایجاد عیوب و کاهش خواص مکانیکی و فیزیکی قطعه ریختگی موثر است و در حالت کلی به دو دسته مواد داخلی‌ (Indigenous inclusion) و مواد خارجی (Exogenous inclusion) تقسیم میشود. مواد خارجی که از نظر اندازه و شکل کاملا” متفاوت بوده و در نتیجه تخریبات مکانیکی مواد نسوز بوته‌ کوره‌ها و قالب حاصل میشود و در حالت کلی توزیع و پخش آن‌ها در حالت مذاب یکنواخت نیست. مواد ناخالص داخلی مانند ناخالصی‌هایی که در خود مذاب وجود دارد مانند اکسید‌ها و نا‌خالصی‌های غیر فلزی.

افزایش فلاکس برای حذف مواد ناخواسته و ایجاد ترکیبات سبک و یا بی ضرر، جلوگیری از ورود هواد به مذاب به وسیله افزایش فلاکس‌های پوششی و احیای اکسید‌ها توسط عناصر دیگر از جمله عواملی است که در کاهش ناخالصی موثر است. از جمله عیوب گازی دیگری که تحت تاثیر مواد خارجی قرار می‌گیرند.

خوردگی و شکستن قالب که توسط جریان مذاب حاصل میشود که علاوه بر وجود مواد ناخالصی‌ها باعث بی‌شکلی قطعه میشود در این مرحله کوبیدن صحیح ماسه و جفت کردن درجه‌ها به صورت صحیح باید مد نظر قرار گیرد.

انبساط قالب‌

هنگامی که قسمتی یا تمام قالب انبساط یابد، ترک‌های ناشی از انبساط در قالب حاصل می‌نماید. فلز مذاب درون حفره‌ها و ترک‌های پدید آمده نفوذ می‌نماید و اغلب ممکن است قسمتی از قالب (ماسه) توسط مذاب احاطه شود‌ یا ممکن است شکل ترک‌هایی را در قطعه ایجاد نماید. علاوه بر مقاومت ماسه قالب به حرارت و پایین بودن ضریب انبساط حرارتی، درصد رطوبت ماسه، وزن مخصوص ماسه پس از کوبیدن و شرایط بارریزی در ایجاد عیوب فوق موثر است. افزایش موادی مانند خاک اره، گرد ذغال و سایر مواد شیمیایی که قادرند ضریب انبساطی قالب را تا حدودی کاهش دهند نیز در برطرف نمودن عیوب انبساطی موثر هستند. همچنین ضریب کوبیدگی ماسه، درصد رطوبت و درصد چسب و مواد اضافی تاثیر بهسزایی داشته است.

زبری سطوح و چسبندگی ماسه‌

یک قالب ایده آل بایستی بتواند سطوحی صاف و یکنواخت و قابل تولید مجدد تهیه نماید که معمولاً ‌در مورد فلزات با نقطه ذوب پایین و وزن مخصوص کم تا حدود زیادی انجام می‌گیرد ولی در مورد فلزات با نقطه ذوب بالا امکان چسبندگی ماسه فراوان است. از طرف دیگر نفوذ فلز مذاب در دیواره‌ها و تخلخل قالب‌های ماسه‌ای نیز عامل دیگری است در ایجاد زبری سطوح که در این مورد اندازه‌های ماسه، پوشش سطح قالب و نسبت کوبیدگی ماسه به وزن مخصوص مایع جزءعوامل موثر هستند.
 

عیوب انقباضی در فاز مایع و فاصله انجماد‌

عیوب انقباضی معمولاً از فقدان فلز مذاب برای جبران کسری‌های ناشی از انقباض در فاز مایع و فاصله انجماد پدید می‌آیند.

تخلخل و ترک خوردگی سطحی‌

حفره‌های انقباضی متشکل در سطوح معمولا” در مرکز حرارتی قطعه حاصل میشوند زیرا به دلیل تماس سطح با دیواره قالب یا محیط و انجماد آن رابطه مذاب درونی و هوا قطع میشود و در این حال فشار کمی در داخل مایع حاصل میشود که در نتیجه پوسته جامد سطحی تحت فشار اتمسفر تغییر شکل می‌دهد که عیوب سطحی نامیده میشوند. این عیوب معمولا” در جریان باریزی با درجه حرارت زیاد حاصل میشود. بطوری که دیواره قالب به سرعت به اشباع حرارتی می‌رسد و در نتیجه سرعت ناحیه‌ای تشکیل پوسته اختلافات زیادی پیدا می‌کند.

عیوب انقباض در فاز جامد‌

سرد شدن قطعه ریختگی از منطقه جامد تا درجه حرارت محیط با انقباض خطی فلزات همراه است.

شکستگی در حالت گرم‌

عبارتست از شکستگی‌های جزیی یا کلی که با شکل نا‌معین و غیر‌یکنواخت و معمولا” در محل اتصال مقاطع ایجاد میشود که در آنها تنش‌های فشاری با تاخیر سرد شدن همراه است. در بعضی حالات شکستگی‌های مذکور کاملا” داخلی بوده و در این حال تشخیص آنها از عیوب انقباض در فاصله انجماد مشکل است.

ترکیب آلیاژ‌

قابلیت ترک خوردگی با چگونگی انجماد و ترکیب آلیاژ متناسب است. چنین تناسبی به فاصله انجماد کوتاه نیاز دارند.

‌اندازه گیری برخی از خواص مواد
خواص فیزیکی، چگالی، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی‌.
خواص مکانیکی، سختی
تشخیص مواردی که قابل دسترس نیستند، مانند اندازه گیری ضخامت پوشش، اندازه گیری سطح مایع درون مخزن، تشخیص لایه‌های زیرین
علل و مزایای استفاده از NDT ‌
کم کردن ضایعات تولید و بهبود تولید
کنترل کیفیت و بهبود خواص قطعه (تولید قطعه با خواص دلخواه)
کاهش هزینه‌ها در اثر کم شدن ضایعات (کاهش قیمت نهایی محصول)
افزایش اطمینان مشتری و سازنده نسبت به محصول تولیدی
افزایش ایمنی کارگر و مشتری
کنترل عملیات حرارتی‌
تایید مونتاژ قطعات
بازرسی قطعات درحال کار
برای تغییر خواص مکانیکی یک قطعه از فرایندهای عملیات حرارتی استفاده می‌شود. قطعه را با یک شیب معین به یک دمای معین برده و سپس خنک می‌کنند که موجب سختی سطحی ،سختی کل و یا انعطاف پذیری آن می‌شود. ‌برای صحت عملیات حرارتی از روش‌های تست غیر مخرب استفاده می‌شود.

کاربردهای عمومی NDT
بازرسی از مواد خام
بازرسی از فرایندهای ثانویه شامل ماشینکاری، جوشکاری، سنگزنی، عملیات حرارتی و ..
بازرسی قطعات در حال تولید شامل ترک‌ها، خوردگی، سایش،آسیب‌های حرارتی و …
ارزیابی و تشخیص عیوب
نشت‌یابی از مخازن یا لوله‌های انتقال
تعیین موقعیت عیوب شامل شکستگی‌ها، ترک‌ها و …
اندازه گیری ابعادی
تخمین و برآورد خواص مکانیکی
کشش و اندازه گیری‌های دینامیکی
تعیین ترکیبات شیمیایی
تعیین ویژگی‌های ساختاری و میکروساختاری