تجهیزات اندازه گیری -بازرسی چشمی

تجهیزات اندازه گیری

بازرسی چشمی ،بازرسی چشمی جوش ، بازرسی چشمی VT،گیج بازرسی چشمی VT

بازرسی چشمی

تست چشمی شاید قدیمی ترین و رایج ترین تست غیرمخرب بوده و دارای کابردهای صنعتی و تجاری بسیاری است . پرسنل مجری این تست ، دستورالعمل های مشخصی را تعقیب کرده که از انواع ساده تا بسیار پیچیده دارای تنوع است. برخی از دستورالعمل های مزبور شامل مقایسه قطعات استاندارد با نمونه های تولیدی است. تکنیک های تست چشمی در کنار کلیه تست های غیرمخرب بکار رفته و به دو شاخه اصلی تست چشمی مستقیم (Direct Visual Testing) و تست چشمی غیرمستقیم (Remote Visual Testing) تقسیم می گردد. این شرکت علاوه بر تست چشمی مستقیم،  با در اختیار داشتن انواع تجهیزات مدرن تست چشمی غیرمستقیم ، طیف وسیعی از خدمات را در سطح صنعت کشور ارائه می دهد.

بازرسی چشمی (Visual Test) یا VT معمول ترین نوع تست های غیر مخرب است. این روش ساده دارای کاربرد آسان و سریع است و معمولا با قیمت تمام شده پایین انجام می شود هر چند که یک قطعه توسط روش های دیگر NDT تست شود، یک بازرسی چشمی باید روی قطعه انجام شود. یک بازرسی چشمی ساده در روی قطعه می تواند عیوب سطحی بزرگ را شناسایی کرده و بلافاصله قطعه را رد کند و به طبع آن در زمان و هزینه صرفه جویی کند، در غیر این صورت با صرف هزینه و زمان زیاد و با روش های پیچیده تر این نتیجه بدست آید. اغلب، تست در اتصالات جوش شده برای پیدا کردن عیوب کوچک انجام می شود. برای این منظور، بازرسی چشمی با دقت خیلی بالا مورد استفاده قرار می گیرد، با اختراع وسایلی مانند دوربین های CCD، میکروپروسسورها و کامپیوترها، بازرسی چشمی با قیمت تمام شده کمتر و اطمینان بیشتری انجام می شود. می توان از روش هایی مثل پروسس تصویر، شناسایی ساختار و رد یا قبول کردن قطعات به صورت اتوماتیک در زمانی که تعداد قطعات مورد آزمایش زیاد باشد، استفاده کرد. بازرسی چشمی دارای کاربردهای وسیعی در بازرسی مواد خام ریخته گری و مواد جوشکاری شده می باشد هر چند به خاطر دادن اطلاعات مفید در مراحل مختلف جوشکاری، این روش در جوشکاری از اهمیت بیشتری برخوردار است. بسیاری از خصوصیات جوش را بعد از اتمام جوشکاری و با نگاه کردن به جوش می توان فهمید ولی با بازرسی چشمی در حین مراحل جوشکاری اطلاعات بیشتری را می توان در مورد جوش به دست آورد. برای بسیاری از جوش هایی که حساسیت زیادی ندارند سلامت جوش به صورت اولیه با بازرسی چشمی جوش باید، قبل از جوشکاری، در حین جوشکاری و بعد از اتمام جوش انجام گیرد.

بازرسی حیوانات کوچک ، بازرسی طیور ، دامپزشکی بازرسی ، بازرسی صنعت ، باربری ، امنیت خانه ، خودرو ،  مکانیک ، Exterminators ، لوله کش ، تهویه مطبوع ، لوله کشی و بازرسی ، حمل ونقل هوایی ، دریایی ، Locksmiths ، برق.

   بازرسی چشمی ای زد AZ QVGA

تجهیزات بازرسی چشمی (Visual Test Equipment) عبارتند از :

 1 - میکروسکوپ

 2 - بوروسکوپ

 3 - اندوسکوپ

 4 - بوروسکوپ نوری قابل انعطاف

 5 - تلسکوپ

 6 - دیفرکتوسایت یا دی سایت        

بازرسی چشمی بدون استفاده از وسایل بازرسی

 در بازرسی چشمی یک قطعه یک بازرس کارآزموده می تواند اطلاعات زیر را در مورد قطعه به دست آورد:

 1 - شرایط کلی قطعه.

 2 - وجود یا عدم وجود لایه های اکسیدی و مواد و محصولات خوردگی روی سطح قطعه.

 3 - وجود یا عدم وجود انواع ترک ها (جهت و محل قرارگیری ترک ها با توجه به مناطق مختلف جوش ها فرق می کند).

 4 - حفره های گازی سطح قطعه مناطق پر شده توسط جوش طرح کلی بستر جوش و جهت گیری احتمالی بین بستر جوش و فلز پایه.

 5 - منابع پتانسیلی برای ضعف های مکانیکی مثل شیارهای تیز با عدم انطباق و غیره.

 6  -اطلاعات به دست آمده در بازرسی چشمی می تواند کمک مهمی در سایر تست ها باشد.

ابزارهای نوری مورد استفاده در بازرسی چشمی

 استفاده از ابزار بصری در بازرسی چشمی سودمند است و به دلایل زیر استفاده از آن ها توصیه می شود:

 1 - بزرگ کردن عیوبی که توسط چشم غیر مسلح دیده نمی شوند

 2 - برای مناطقی که امکان دسترسی به آن ها وجود ندارد امکان بازرسی چشمی را فراهم می آورد.

در انجام بازرسی چشمی دانستن نوع عیبی که احتمال به وجود آمدن آن است و هم چنین مشخص کردن مناطقی که احتمال عیب در آن ها وجود دارد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از ذره بین ها و چراغ ها در محل های مناسب، توصیه می شود. کل منطقه مورد بازرسی باید از لحاظ تمیز بودن سطح، وجود اجسام خارجی، محصولات خوردگی یا آسیب های وارده مورد بازرسی قرار گیرد. در بسیاری از موارد منطقه مورد نظر بازرسی چشمی باید قبل از بازرسی به صورت کامل تمیز کاری شود.

میکروسکوپ

 یک میکروسکوپ چشمی شامل ترکیبی از انواع لنز ها است که برای بزرگ کردن تصویر یک جسم کوچک به کار می روند. برای بزرگ کردن تصویر جسم مورد نظر، آن را در جلوی لنزهای میکروسکوپ قرار می دهند. فاصله بین لنز و چشم تا وقتی که جسم در فاصله کانونی لنز قرار گیرد و یک تصویر خوب از جسم داشته باشد قابل تنظیم است. ساده ترین نوع میکروسکوپ دارای یک لنز می باشد که اغلب آن را به نام ذره بین می شناسیم. قابلیت بزرگنمایی یک ذره بین با توجه به رابطه M=25/f بدست می آبد که در این رابطه f فاصله کانونی عدسی می باشد. 25 یک ضریب ثابت است که نشان دهنده مقدار متوسط حداقل فاصله ای می باشد که جسم با چشم غیر مسلح دیده می شود.

در یک عدسی که فاصله کانونی آن برابر 12.5 سانتی متر است با استفاده از فرمول M=25/f می توان گفت: قدرت بزرگنمایی عدسی 2 برابر است. فاصله کانونی ذره بین و فاصله آن تا قطعه تقریبا برابر می باشند، به فضایی که توسط ذره بین قابل روئت است در اصطلاح میدان دید می گویند. در یک ذره بین معمولی، میدان دید کمتر از فاصله کانونی آن می باشد. انتخاب یک ذره بین با میدان دید مناسب از اهمیت خاصی برخوردار است. برای مثال: اگر یک قطعه بزرگ مورد بازرسی قرار گیرد. زمان لازم برای بازرسی با یک ذره بین با قدرت بزرگ نمایی 20 برابر خیلی زیاد است. روش درست بازرسی، استفاده از یک ذره بین با قدرت بزرگنمایی کم و علامت گذاری نقاط مشکوک و سپس استفاده از ذره بین قویتر در این نقاط می باشد. واژه عمق میدان برای نشان دادن فاصله ای می باشد که عدسی می تواند بدون خراب شدن کیفیت تصویر جسم، از جسم دور یا به آن نزدیک شود. در سایر فاصله ها، جسم در فاصله کانونی قرار نمی گیرد و تصویر واضحی ندارد. عمق میدان همراه با قدرت عدسی ها به صورت نسبی تغییر می کند. این عمق در عدسی های با قدرت بزرگنمایی کم، زیاد می باشد و با افزایش قدرت بزرگنمایی عدسی ها کاهش می یابد.عیوب کوچک و ریزه کاری های روی سطح را خیلی راحت تر می توان توسط میکروسکوپ دید، میزان حد بالای بزرگنمایی در میکروسکوپ ها در محدوده x10 می باشد. میکروسکوپ های چشمی برای ارزیابی ترک ها با توجه به شکل ترک ها و جهت قرارگیری آن ها مورد استفاده قرار می گیرند. در مرحله اول از میکروسکوپ با قدرت بزرگنمایی 2 تا 20 برابر استفاه می شود در حالی که در مرحله دوم از میکروسکوپ با قدرت بزرگنمایی 100 تا 500 برابر استفاده می شود. در مراحل بعد در صورت نیاز از میکروسکوپ با قدرت حدود 1500 تا 2000 برابر استفاده می شود.

پیشرفت در تکنولوژی میکروسکوپ ها باعث شده که امروزه از میکروسکوپ ها در بسیاری از خطوط بازرسی در صنایع مختلف استفاده وسیع بشود. استفاده از پروژکتورها در بازرسی باعث خستگی کمتر چشم و افزایش قدرت اپراتور در بازرسی تعداد بیشتری از قطعات کوچک می شود. حتی می توان یک دوربین 35 میلیمتری هم روی هر میکروسکوپ نصب کرد که به راحتی می تواند تصویر گرفته شده را روی یک دیوار تاریک بیاندازد. بزرگنمایی میکروسکوپ و ماکروسکوپ با توجه به ساخت و مدل آن می تواند از 3 تا 3000 برابر تغییر کند
 

بوروسکوپ 

بوروسکوپ در حقیقت وسیله ای برای دیدن فضای داخلی لوله های باریک و قطر داخلی لوله ها است. بوروسکپ شامل یک سیستم روشن کننده است که از ترکیب تعدادی عدسی و یک صفحه نمایش دهنده درست شده و تصویر را با بیشترین قابلیت موجود به بیننده نشان می دهد. منبع نور یا جلوی عدسی جسمی یا در بالای آن قرار می گیرد تا بتواند نور مورد نیاز برای بازرسی چشمی را فراهم کند. هر چقدر عدسی های بوروسکپ بیشتر شوند نور تصویر مورد نظر کمتر می شود زیرا مقدار بیشتری از نور در عدسی ها مصرف می گردد . بوروسکپ ها در مدل های مختلف از قطر 2.5 تا 19 میلی متر و در متراژهای مختلف وجود دارند. معمولا و به صورت یک قاعده کلی، قطر بوروسکپ به قطر داخلی سوراخ یا لوله مورد بازرسی بستگی دارد. طول بوروسکپ ها معمولا با فصله بین نقطه دسترسی و نقطه مورد بازرسی تعیین می شود. سیستم های تصویری در بوروسکپ ها طوری طراحی شده اند تا بتوانند تصاویر مستقیم، عمود، تصویر با زاویه تقریبا 180 درجه نسبت به جلوی بووسکوپ یا تصاویر مایل را برای بیننده تولید کنند. انتخاب زاویه بازرسی توسط نوع عیب و محل آن، انجام می شود. در اغلب بوروسکوپ ها فضای قابل دید توسط بوروسکپ ها تقریبا یک دایره با قطر 25 میلی متر در فاصله 25 میلی متری جسم می باشد. برای یک بزرگنمایی خاص، اندازه میدان دید، معمولا با قطر تغییر میکند. انواع بوروسکپ های مستقیم خطی و بوروسکپ ها با مفصل قابل انعطاف در دو امتداد با قدرت تفکیک بالا و بزرگنمایی x2 با میدان دید 35 و 80 درجه را نشان می دهد.

  

اندوسکپ

اندوسکپ خیلی شبیه بوروسکپ است با این تفاوت که این وسیله دارای سیستم های بصری بهتر و یک منبع نور با شدت قوی می باشد. هم چنین از انواع زوایای دید می تواند استفاده شود ویژگی منحصر به فرد اندوسکپ فاصله کانونی ثابت 4 میلی متری آن می باشد در زمانی که نوک اندوسکپ در فاصله 4 میلی متری از سطح جسم مورد بازرسی قرار می گیرد، بزرگنمایی در حدود 10 برابر از جسم به دست می آید. ویژگی فاصله کانونی ثابت و فوکوس نشدن اندوسکپ باعث می شود که در نقاطی که احتیاج به دقت بیشتری برای بازرسی نیاز است از اندوسکپ به جای بوروسکپ استفاده شود اندوسکوپ ها در قطرهای مختلف تا 1.7 میلی متر و در طول های متنوع از 100 تا 1500 میلی متر وجود دارند.

بوروسکپ نوری قابل انعطاف

بوروسکپ قابل انعطاف در اطراف گوشه ها و کنج ها و در داخل راهروهایی که پیچ ها و تغییر جهت های بسیاری در آن ها وجود دارد استفاده می شود. یک غلاف فولادی به حالت مارپیچ روی فیبرهای نوری کشیده شده است و از تصویری که توسط این فیبرها از عدسی جسمی به عدسی چشمی منتقل می شود محافظت می کند. این وسیله برای به دست آوردن تصاویر شفاف و واضح از قسمت های داخلی قطعات که در حالت عادی امکان دسترسی به آن ها نمی باشد، مورد استفاده قرار می گیرد. قابلیت کنترل از راه دور و انعطاف بالای فیبروسکوپ امکان استفاده از این وسیله را در قطعات با پیچ و خم های پیچیده و زیاد داده است. قسمت انتهای این وسیله، قابلیت انعطاف توسط اپراتور از راه دور را دارد. اکثر وسایل دارای عدسی جسمی با زوایه دید 100 درجه و نوک هدایت شونده با زاویه 90 ± درجه می باشند این وسایل دارای یک دسته فیبر نوری برای انتقال تصاویر و قابلیت کنترل فاصله کانونی برای به دست آوردن تصاویر شفاف و زاویه دید وسیع می باشند. طول کاری این وسایل از 60 تا 365 سانتی متر متغیر است و قطر آن ها از 0.3 تا 12.5 میلی متر متغیر می باشد.   

از قابلیت تفکیک بالای دوربین های CCD تعبیه شده در فیبروسکپ ها می توان برای بازرسی سطح داخل لوله ها استفاده کرد دوربین هادر انواع مختلف دید به صورت مستقیم یا دید از کنار با حداقل منطقه دید 50 درجه همراه با 4 مفصل با زاویع 120 درجه که قابلیت حرکت با جوی استیک یا کنترل کننده های دستی را دارند، یافت می شوند. یک منبع نور مناسب و یک سیستم کنترل کننده داخل لوله مورد نظر را روشن می کند. کنترل اتوماتیک، نور را به صورت خود به خود برای بدست آوردن بیشترین روشنایی تنظیم می کند. تصاویر در یک مونیتور رنگی با قابلیت تفکیک بالا و قدرت فریز کردن تصاویر برای مشاهده جزئیات تصاویر نشان داده می شود. علاوه برآن تصاویر در یک حافظه سخت افزاری ذخیره می شوند تصاویر را می توان به صورت فایل کامپیوتری در آورد و به کامپیوترهای دیگر انتقال داد. تمام اطلاعات را می توان داخل ریپورت ها و مدارک داخل نرم افزارهای ویندوز ذخیره کرد و هم چنین اطلاعات تصویری را می توان برای به دست آوردن کنتراست و رزولوشن مناسب پروسس کرد.

تلسکوپ

از تلسکوپ برای به دست آوردن یک تصویر بزرگ از جسمی که فاصله زیادی از چشم دارد استفاده می شود و از این وسیله می توان برای بازرسی چشمی سطوحی که غیر قابل دسترسی هستند استفاده کرد. این وسیله شامل دو عدسی می باشد که به عنوان عدسی جسمی و چشمی نام گذاری شده اند از این وسیله می توان به همراه پیروسکپ برای دیدن سطوح پنهان نیز استفاده کرد. معمولا برای این منظور از تلویزیون مدار بسته نیز می توان استفاده کرد.

دیفرکتوسایت یا دی سایت

دی سایت یک روش برای دیدن خرابی های سطی و پستی و بلندی های روی سطح در اندازه های کوچک 10 میکرو متر است. این روش یک روش با قابلیت پاسخ دهی همزمان با تست است و استفاده ویژه ای در بازرسی سریع ساختارهای بزرگ دارد، ساختار (دی – سایت) شامل یک منبع نوری، یک صفحه منعکس کننده و جسم مورد بازرسی است. هم سطوح صاف و هم سطوح منحنی قابل بازرسی با این روش هستند ولی سطحی که مورد بازرسی قرار می گیرد. باید سطحی منعکس کننده باشد. روش دی – سایت بر اساس اصول هندسی نور کار می کند. در صورتی که یک سطح صاف همراه با یک فرورفتگی در روی آن مورد بازرسی قرار گیرد. شعاع نوری که به سطح فرورفتگی برخورد می کند کج می شود و این شعاع نوری که مسیر آن کج شده در نقطه ای غیر از تصویر نقطه مورد نظر و در تصویر سطح اطراف نقطه مورد نظر روی صفحه منعکس کننده برخورد می کند صفحه منعکس کننده از تعداد زیادی بستر شیشه ای که نور را منعکس می کند تشکیل شده است و این صفحه تمام دسته های نوری که به آن برخورد می کند را به همان نقاط اولیه خود بازتاب می دهد. بنابراین تمام سطح مورد بازرسی به غیر از نقطه فرورفتگی روشن می شود و نقطه مورد نظر به صورت یک لکه تاریک مشخص می شود. این اثر در انعکاس از صفحه منعکس کننده، به نام اثر دی – سایت شناخته می شود. این روش با افزایش میزان و شدت نور در یک طرف عیب و کاهش نور در طرف مقابل عیب باعث مشخص شدن عیب می گردد. روش دی سایت به طور موثری فرورفتگی های غیر قابل دید مثل سوراخ هایی که در اثر کار سرد به وجود می آیند و هم چنین ترک ها و خوردگی فلزات را ثبت می کند.

هولوگرافی لیزری و اندازه گیری میزان تصادم

هولوگرافی روشی است که بدون استفاده از عدسی، اطلاعاتی به صورت دو بعدی از یک جسم تهیه می کند که در مراحل بعدی از این اطلاعات برای درست کردن مدل سه بعدی از جسم مورد نظر استفاده می شود. یک شعاع نوری سه بعدی فضای زیادی را در یک هولوگرام نشان می دهد که در این تصویر عمق نیز به صورت مجازی نشان داده می شود. یک شعاع موازی نور به صورت لیزر در اثر انعکاس و شکست در یک جدا کننده پرتو به دو قسمت تقسیم می شود، هر کدام از این دو شعاع نوری توسط دو فیلتر جداگانه پراکنده می شوند. یکی از آن ها به جسم، تابیده می شود و ممکن است توسط آینه ها باز هم تفکیک شود. شعاع نوری دوم یا شعاع اصلی به صورت مستقیم به صفحه تابیده می شود و نور منعکس شده از جسم در آن تداخل می کند. هولوگرافی که در محل مربوطه تشکیل می شود حاوی اطلاعاتی درباره مقدار و فاز موج نوری منعکس شده از جسم می باشد علاوه بر آن دارای تصویری سه بعدی از جسم است. بعد از تابش که ممکن است از چند هزارم ثانیه تا چند ثانیه طول بکشد، هولوگرام حاضر می شود. پروسس کردن صحیح ورق های هولوگرافی نیز موازی سایر مراحل تهیه هولوگرافی می باشد. نتایج به دست آمده به استفاده از دستورالعمل های تولید بستگی دارد. برای تولید دوباره تصویر در هولوگرام، کافی است که شعاع نوری اولیه را دوباره به هولوگرام بتابانیم که در اثر شکست نور در شبکه هولوگرافی، مجموعه ای از موج ها که در زمان های مختلف ثبت شده، در آن واحد دوباره تولید می شود. به محض اینکه یک تصویر ثبت شود یک اثر (فشار، دما، ...) روی جسم گذاشته می شود و سپس دوباره تصویر ثبت می شود وقتی که بعد از مدتی این دو موج، (همراه هم)، دوباره ساخته می شوند این دو موج در یکدیگر تداخل کرده و یک تصویر حاشیه دار مشاهده می شود که به تغییر شکل جسم بستگی دارد. انواع روش های ساخت هولوگرام شامل این موارد است:

 1- دو تابش غیر همزمان

 2 - تابش همزمان

 3 - روش فشرده

 4 - روش میانگین زمانی

روش دو تابش غیر همزمان در هولوگرافی انتخاب مناسبی برای بازرسی مخازن تحت فشار مخصوصا مناطق جوش، آنالیز تنش و کرنش، آنالیز ارتعاش، تابیدن دقیق و اندازه گیری ابعادی می باشد.

در حین انجام جوشکاری در اثر عدم مهارت جوشکار یا نداشتن اطلاعات لازم جوشکاری ممکن است بسیاری از عیوب در جوش به وجود بیایند. برای اطمینان از اینکه فاکتورهایی مثل خستگی پرسنل بر کار جوشکار ماهر اثر نمی گذارد نیاز به بازرسی و تست جوش ها می باشد هم چنین برای نشان دادن کیفیت، استحکام و خواص مورد نظر، جوش باید تست گردد.

بازرسی چشمی در هنگامی که جوشکاری انجام می شود و بعد از آن باعث بالا رفتن کیفیت جوش می شود و بعد از تکمیل آن، اطلاعات زیر را در اختیار بازرس می گذارد.

-     آیا نفوذ و ذوب به صورت کامل بین فلز پایه و فلز جوش انجام گرفته؟

-     آیا نشانه ای از وجود سوختگی لبه جوش در امتداد مرز جوش و فلز پایه وجود دارد؟

-     با نگاه کردن به ریشه جوش های V یا U شکل می توان فهمید آیا نفوذ در اتصال به میزان لازم انجام شده؟

-     آیا تاج جوش حالت مناسب (محدب) دارد یا حالت مقعر دارد؟ در حالت مقعر، به علت عدم وجود فلز جوش لازم  در گره   جوش، باعث ضعیف شدن جوش می گردد.

-     آیا ابعاد جوش درست است؟ (به وسیله گیج اندازه گیری می شود).

-      مطابقت جوش ها با اندازه های تعیین شده، آماده سازی ها و کنترل مراحل آماده سازی جوش.

-     مقبول بودن ظاهر جوش با توجه به عواملی مثل: ظاهر گرده جوش، پاشش های جوش، سوختگی لبه جوش و روی هم افتادگی جوش.

-     مشاهده عیوب و ترک ها در سطح قابل مشاهده جوش.

-    عدم نفوذ در ریشه یا نفوذ بیش از اندازه در ریشه.

-     سوراخ های کوچک ولی عمیق، حفره های گازی، تورق در انتهای ورق.

-    حوضچه های مذاب شبیه دهانه آتشفشان، حالت غیر طبیعی موج های گرده جوش و غیره.

یک گیج چند منظوره کوچک توسط انجمن بین المللی جوش طراحی شده است که قادر به اندازه گیری ضخامت تا 20 میلی متر، زاویه پخ جوش از 60 تا صفر درجه اندازه گیری تاج جوش، عمق سوختگی لبه جوش، اندازه گیری میزان گلوی جوش و مقدار پای جوش (Leg) (در جوش های Tشکل ) و اندازه گیری میزان عدم انطباق در جوش های سر به سر می باشد.

با وجود اینکه بازرسی چشمی روش ارزشمندی است ولی برای پیدا کردن عیوب زیر سطحی روش مورد اعتمادی نیست. بنابراین برای تصمیم گیری در مورد سلامت جوش، علاوه بر اطلاعاتی که در مورد سطح جوش به دست می آید، باید اطلاعاتی در مورد کیفیت درون جوش نیز داشته باشیم با استفاده از ابزار دیدن و اندازه گیری ابعاد جوش در بازرسی چشمی، قابلیت این روش بازرسی به طور قابل توجهی افزایش پیدا می کند.

با وجود پیشرفت های بسیار زیاد در وسایل بازرسی چشمی تاکنون هیچ کامپیوتری برای انجام عمل تصمیم گیری به جای مغز انسان به وجود نیامده است. داشتن اطلاعات مهندسی در مورد روش جوشکاری نیز کمک شایانی در شناسایی مناطق خیلی حساس یا مناطق معیوب است.

وسایل زیادی مثل ذره بین های کوچک جیبی تا میکروسکوپ ها و چراغ های کوچک تک رنگ و دوربین های CCD برای افزایش محدوده کار بازرسی چشمی وجود دارند. دوربین های کوچک ثابت و قابل انعطاف برای بازرسی چشمی در مناطقی که غیر قابل دسترس هستند (کوچکتر از 1 میلی متر) و هم چنین برای حفظ سلامت بازرس در بازرسی های ابتدایی NDT، مورد استفاده قرار می گیرند. راحتی و آسایشی که با استفاده از وسایل بازرسی جوش برای بازرس به دست می آید همراه با کاهش خستگی ناشی از کار بازرسی باعث افزایش اطمینان به کار بازرسی چشمی می گردد. اولین دستور کاری در بازرسی چشمی روشن کردن قطعه مورد نظر با نور است که معمولا بازرسی در نقاط روشن انجام می گیرد. سپس قطعه توسط چشم مورد بازرسی قرار می گیرد. با وجود اینکه وسایلی که در بازرسی چشمی مورد استفاده قرار می گیرند، خیلی ساده می باشند اما داشتن نور کافی در این نوع بازرسی لازم است، سطح قطعه کار نیز قبل از انجام بازرسی باید به صورت کامل تمیز شده باشد.

چشم انسان به خاطر قدرت دید و مشاهده عالی آن با ارزش ترین ابزار در بازرسی های NDT می باشد حساسیت چشم انسان با تغیر طول موج های نوری تغییر می کند. در شرایط معمولی بیشترین حساسیت چشم انسان به نور زرد مایل به سبز با طول موج 5560 آنگستروم می باشد. چشم انسان دارای دید خوبی در رنج های گسترده و شرایط مختلف می باشد و نمی تواند معیار مناسبی برای تشخیص اختلاف روشنایی های مختلف باشد، مگر در شرایط خاص، برای بازرسی چشمی نور مناسب 800 تا 1000 لوکس از شرایط مهم می باشد. به دلیل خطاهای ناشی از کاهش توانایی تشخیص در اثر خستگی، شخص نباید بیش از مدت 2 ساعت به صورت پیوسته بازرسی چشمی را انجام دهد.

علی اصغر سرابیان مقدم –مربی کارگاه جوشکاری –مرکز 14 قوچان فروردین 1400

ترک در جوشکاری

ترک در جوش( Cracking )

  ترک : ترک ناپیوستگیهای صفحه ای ( دو بعدی ) است که بر اثر پاره شدن فلز جوش و فلز پایه ایجاد می شود. ترک فلز جوش می تواند در شرایط پلاستیک ( ترک گرم ) پدید آید و هم می تواند توسط شکست هنگامی که فلز سرد شده است ( ترک سرد ) بوجود آید. 

  ترکیب شیمیایی مواد مصرفی٬ پارامترهای جوشکاری٬ طراحی قطعه و محل اتصال و شرایط عملی و تکنیکی در جوشکاری می تواند سبب تشدید یا تقلیل نوع خاصی از ترک شود.

انواع ترک که در مناطق مختلف قطعة جوش داده شده بوجود می آید :

A-            ترکیدگی در حوضچة جوش یا دهانة انتهایی( Weld Metal Crater Cracking)

B-                  ترک عرضی در جوش ( Weld Metal Transverse Cracking)

C-            ترک عرضی در منطقة مجاور جوش (H.A.Z Transverse Cracking )

D-               ترک طولی در فلز جوش (Weld Metal Longitudinal Cracking )

E-                              ترکیدگی زبانه یا گوشه ای ( Toe Cracking )

F-                       ترکیدگی زیر فلز جوش (Under Bead Cracking )

G-                         ترکیدگی در خط ذوب (Fusion Line Cracking )

H-                 ترک ریشة فلز جوش ( Weld Metal Root Cracking )

  یکی از عوارض مهم ترک شکسته شدن قطعه بدون تغییر فرم پلاستیکی است که شکست ترد نامیده می شود. این نوع شکست در ابتدا بسیار کند بوده و پس از ادامة آن تا حد معینی پیشرفت بسیار سریع است و ترک بوجود آمده در زمان کوتاه بدون نیاز به تنش ادامه یافته و شکست به وقوع می پیوندد.

  ترک گرم ( Hot Cracking ) : ترک گرم در دماهای بالا و معمولاً در هنگام جوشکاری یا بلافاصله پس از آغاز انجماد فلز جوش رخ می دهد. (ترک گرم معمولاً بالای 650 درجة سانتیگراد در حین جوشکاری یا سرد شدن ایجاد می شود.) در اثر نفوذ هوا و اکسیده شدن سطح ترک در درجه حرارت نسبتاً بالا و غالباً مقطع ظاهری شکست در ترکیدگی های گرم قهوه ای می باشد. 

 دو شرط لازم است تا در دامنه انجماد در جوش ترک گرم ایجاد شود که عبارتند از : اولاً نرمی و انعطاف پذیری فلز به اندازه کافی نباشد و ثانیاً تنش پیچشی ایجاد شده بین کریستال های جامد ناشی از انقباض از تنش شکست فلز در آن درجه حرارت تجاوز کند.

  عوامل بوجود آورندة ترک گرم عبارتند از :

1-بیش از حد بودن مقدار گوگرد ، فسفر و قلع در فلز مبنا.

2-علت بوجود آمدن ترک در فلزات غیر آهنی می تواند وجود عناصر گوگرد یا روی باشد.

3-روش نامناسب قطع قوس.

4-کوچک بودن سطح مقطع گردة جوش در مقایسه با سطح فلز مبنا در پاس ریشه.

  ترک گرم معمولاً در جوشهای با نفوذ و عمیق زیاد رخ دهد و در صورت عدم اصلاح می تواند از لایه های بعدی هم گذر کند.

روشهای پیشگیری از ترک گرم عبارتند از :

1-             پیش گرم کردن به منظور کاهش تنشهای انقباضی جوش.

2-  به کار بردن گاز محافظ پاکیزه و غیر آلوده در جوشکاری با گاز.

3-  افزایش مساحت سطح مقطع گردة جوش.

4-  تغییر طرح و شکل گردة جوش.

5-  استفاده از فلز مبنایی که دارای حداقل عناصر ایجاد ترک گرم هستند.

6-  در جوشکاری فولادها ، استفاده از فلزات پر کربن که دارای مقدار منگنز بالا نیز می باشند . 

  ترک سرد ( Cold Cracking ) : هنگامی که ترک در عرض دهانه ها ادامه می یابد و علائمی دال بر تمایل پیشرفت ترک در مرز دانه ها مشاهده نشود٬ به احتمال زیاد ترک از نوع سرد یا زیر خط انجماد است. از دمای 316 درجه سانتیگراد به پایین ممکن است بعد از یک ساعت٬ چند روز و حتی چندین هفته پس از جوشکاری ترک هایی ایجاد و رشد یابند که آنها را ترک های سرد می گویند.

  عوامل بوجود آورندة ترک سرد عبارتند از : 

1-ترد و سخت شدن منطقة مجاور جوش مثلاً با سریع سرد کردن.

2-ایجاد و پیشرفت تنش های واکنشی و پسماند.

3-هیدروژن تردی.

4-مهار اضافی اتصال.

روشهای پیشگیری از بوجود آمدن ترک سرد :

1-استفاده از پیش گرم کردن که باعث کاهش نرخ سرد شدن می شود.

2-استفاده از پس گرم که این مورد هم باعث کاهش نرخ سرد شدن می گردد و هم فرصت لازم را برای خروج گاز هیدروژن فراهم می آورد.

3-انتخاب فولاد مناسب که قابلیت سختی پذیری کمتری داشته باشد.

4-برطرف کردن موارد و عناصری که باعث تولید هیدروژن می شوند مثلاً رطوبت و روغن.

5-استفاده کردن از الکترودهای کم هیدروژن.

  ساختار میکروسکوپی فولاد قطعه کار یکی از فاکتورهای مهم در ترک سرد است که بر روی شروع و پیشرفت ترکیدگی تأثیر بسزا می گذارند. ساختار میکروسکپی می تواند خود بتنهایی یا با فاکتورهای دیگر نظیر " هیدروژن تردی " و یا سایر تنش ها شرایط بوجود آمدن ترک سرد را فراهم کند. بطور کلی هر نوع ساختار میکروسکوپی را که پایین آورندة نرمش فلز باشد حساسیت جوش و منطقة مجاور آن را برای ایجاد ترک های سرد تشدید می کند.

علی اصغر سرابیان مقدم –مربی چوشکاری

مرکز فنی وحرفه ای قوچان فروردین 1400

عیوب درجوشکاری - بازرسی چشمی

مقدمه

چون مواد و فلزات تشکیل‌ دهنده و جوش‌ دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه‌ای را که ایجاد می‌کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟ آیا می‌توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد

عیوب جوشکاری

 روی هم افتادگی (انباشتگی جوش در کناره‌ها( overlap or over - roll

نقصی در کنار یا ریشه جوش که به علت جاری شدن فلز بر ری سطح فلز پایه ایجاد می شود بدون اینکه ذوب و جوش خوردن با آن ایجاد شود. 

علت                        

1.       سرعت حرکت کمتر از حالت نرمال یا طبیعی

2.       زاویه نادرست الکترود 

3.       استفاده از الکترود با قطر بالا

4.       آمپراژ خیلی کم

نتیجه

عوامل فوق کاری مانند بریدگی کناره دارد و یک منطقه تمرکز تنش از فلز جوش ترکیب نشده ایجاد می‌کند.

سوختگی یا بریدگی کناره جوش Underecut

شیاری در کنار یا لبه جوش که بر سطح جوش و یا بر فلز جوشی که قبلا را سبب شده است قرار دارد.

علت

1.       آمپر زیاد

2.       طول قوس زیاد

3.       حرکت موجی زیاد الکترود

4.       سرعت بسیار زیاد حرکت جوشکاری

5.       زاویه الکترود خیلی به سطح اتصال متمایل بوده است.

6.       سرباره با ویسکوزیته زیاد

نتیجه

عوامل فوق موجب یک منطقه تمرکز و یک منطقه مستعد برای ایجاد ترک خستگی می‌شود.

آخالهای سرباره Slag inclusion

به هر ماده غیر فلزی که در یک اتصال جوش بوجود می‌آید آخالهای سرباره می‌گویند؛ این آخالها می‌توانند در رسوب جوش نقاط ضعیفی ایجاد کنند.

علت

1.       پاک نشدن مناسب سرباره از پاسهای قبلی

2.       آمپراژ ناکافی

3.       زاویه یا اندازه الکترود نادرست

4.       آماده سازی غلط

نتیجه

آخالهای سرباره استحکام سطح مقطع جوش را کاهش می‌دهند و یک منطقه مستعد ترک ایجاد می‌کنند.

ذوب ناقص L.O.F Lack of fusion 

عدم اتصال بین فلز جوش و فلز پایه یا بین پاسهای جوش

علت  

1.       استفاده از الکترودهای کوچک برای فولاد ضخیم و سرد

2.       آمپراژ ناکافی

3.       زاویه الکترود نامناسب

4.       رعت حرکت بسیار زیاد

5.       سطح کثیف (پوسته نورد ، لکه ، روغن و ...)

نتیجه

اتصال جوش را ضعیف می‌ماند و به یک منطقه مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود.

تخلخل Porosity

تخلخل سوارخ یا حفره‌ای‌ است که به صورت داخلی یا خارجی در جوش دیده می‌شود. تخلخل می‌تواند از الکترود مرطوب ، الکترود روکش شکسته یا از ناخالصی روی فلز پایه ایجاد شود. همچنین به نامهای (مک لوله‌ای) ، (مک سطحی) و (سوراخهای کرمی) نیز شناخته می‌شود.

سایر علتها

1.       سطح فلز پایه آلوده مثل آلودگیهای روغن ، غبار ، لکه یا زنگار

2.       مرطوب بودن روکش الکترود

3.       محافظت گازی ناکافی قوس

4.       فلزات پایه با مقادیر بالای گوگرد و فسفر

نتیجه

به شدت استحکام اتصال جوش شده را کاهش می‌دهد. تخلخل سطحی به اتمسفر خورنده اجازه می‌دهد که فلز جوش را مورد حمله قرار دهد و موجب نقص در آن شود.

همراستا نبودن اتصال جوش Join misagnment

این مشکل معمولا همراستا و همسطح نبودن قطعاتی که به هم جوش می‌شوند نامیده می‌شوند. عدم همراستایی یک مشکل معمول در آماده سازی روشهای لب به لب است و هنگامی ایجاد می‌شود که صفحات ریشه و صفحات اتصال از فلز پایه در محل درست خود برای جوشکاری قرار نگرفته‌اند.

علت

1.       مونتاژ نادرست قطعاتی که باید جوش شوند.

2.       خال جوشهای ناکافی که می‌شکند یا بست زدن ناکافی که موجب حرکت می‌شود.

نتیجه

همراستا بودن جدی است، زیرا نقص در ذوب لبه ریشه موجب ایجاد مناطق تمرکز تنش می‌شود در سرویس دهی موجب شکست خستگی زود رس اتصال می‌شود.

نفوذ ناقص L.O.P Lack of pentertation

عدم نفوذ کامل فلز جوش به ریشه اتصال

علت

1.       آمپر بسیار پائین

2.       فاصله ریشه ناکافی

3.       استفاده از الکترود با قطر بالا

4.       سرعت حرکت زیاد

نتیجه

سرعت جوش را ضعیف می‌کند و به مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود.

ترک جوش Weld cracking

انواع مختلفی از عدم اتصال ممکن است در جوش یا مناطقی که تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند، رخ دهد. جوشها ممکن است دارای تخلخل ، آخالهای سرباره یا انواع ترکها باشند. تخلخل و آخالهای سرباره شاید در جوش تا حدی قابل قبول باشد اما ترکها در جوش هرگز قابل قبول نمی‌باشند. وجود ترک در جوش یا در مجاورت جوش نشانگر این مسئله می‌باشد که حتما مشکلی در حین کار وجود داشته است. بررسی دقیق ترکها ، تعیین علت اجاد آنها و نیز راههای جلوگیری از آنها را برای ما امکان پذیر می‌سازد. در ابتدا ما باید به این مسئله توجه داشته باشیم که بین ترک و شکست تفاوت قائل شویم. منظور ما از ترک ، پدیده‌ای است که در اثر عواملی مانند انجماد ، سرد شدن و تنشهای داخلی که به علت انقباض جوش می‌باشد ایجاد می‌گردد. ترکهای گرم ، ترکهایی می‌باشند که در دماهای بالا رخ می‌دهند و معمولا به انجماد ربط دارند.ترکهای سرد ترکهایی هستند که بعد از اینکه جوش به دمای اطاق رسید، رخ دهد و ممکن است حتی به HAZ رابط داشته باشد. بیشتر ترکها در اثر تنشهای فیزیکی انقباض که معمولا با کشیدن یا تغییر شکل جسم همراهی باشد در هنگام سرد شدن جوش رخ می‌دهد، ایجاد می‌شوند، اگر انقباض محدود شود، این تنشهای فیزیکی کرنشی ، تنش داخلی پسماند را بوجود می‌آورند که این تنهای پسماند منجر به ایجاد ترک می‌شوند. در واقع دو نیروی مخالف وجود دارد:

1.       تنشی که بوسیله انقباض ایجاد می‌شود.

2.       استحکام و سختی فلز پایه

تنشهای ناشی از انقباض با افزایش حجم فلزی که تحت انقباض قرار گرفته است، افزایش می‌یابد. جوشهایی در ابعاد بزرگ و فرآیندهایی با نفوذ زیاد کرنشهای انقباضی را افزایش می‌دهند. تنشهایی که در اثر کرنشهای انقباضی ایجاد می‌شود با افزایش استحکام فلز پر کننده و فلز پایه افزایش می‌یابد. همچنین وقتی که استحکام تسلیم افزایش باید تنش پسماند نیز افزایش می یابد.

1.       ضرورت جوشکاری

2.       پیشگرم

3.       دمای بین پالسی

4.       عملیات حرارتی پس از جوش

5.       طراحی اتصال

6.       روشهای جوشکاری

7.       مواد پر کننده

ترک به صورت خط مرکزی

ترک به صورت خط مرکزی در مرکز یک پاس جوش معین قرار دارد. اگر انتهایی کپاس جوش داشته باشیم و اینپالیدرمرکز اتصال باشد آنگاه این ترکمرکزی در مرکزاتصال نیز رار خواهد داشت. در مورد پاس های چند تای که چندین پاس در هر لایه وجود دارد ترک مرکزی از نظر هندسیب ممکن است در مرکز اتصال قرار نداشته باشد. ار چه اغلب دیده می شود که در مرکزاتصال قرار دارد. علت ترک مرکزی یکی از سه پدیده زیر می باشد:

1.       ترکی که ناشی از جدایش و تفکیک باشد.

2.       ترکی که مربوط به شکل گرده جوش می‌باشد.

3.       ترکی که مربوط به تغییرات سطحی می‌باشد.

متأسفانه تمام سه پدیده فوق خودشان را در قالب یک نوع آشکار می‌کنند و تشخیص دادن ترک مشکل می‌باشد. علاوه بر این ، تجربه‌ها نشان داده‌اند که اغلب 2 یا حتی 3 پدیده فوق با یکدیگر برهمکنش داده و در ایجاد ترک مؤثرند. در واقع درک مکانیسم اصلی هر یک از انواع ترکهای مرکزی به ما کمک می‌کنند تا به دنبال راه حلی برای از بین بردن ترک باشیم.

ترک مرکزی ناشی از جدایش

این ترکها وقتی رخ می‌دهد که ترکیباتی با نقطه ذوب پایین نظیر فسفر ، روی ، مس و گوگرد در نقاط خاصی در حین فرآیند سرد شدن جدایش یابند. در حین فرآیند انجماد ، ترکیباتی با نقطه ذوب پایین در فلز مذاب به نواحی مرکزی اتصال رانده می‌شود چون آنها تا آخرین ترکیباتی هستند که شروع به انجماد می‌کنند و جوش در این نواحی تمایل به تفکیک و جدایش می‌یابد. در جوشکاری می‌توان از الکترودهایی با مقادیر بالای منگنز استفاده تا بتوانیم بر تشکیل سولفید آهن با نقطه ذوب پایین غلبه کنیم. متأسفانه این مفهوم نمی‌تواند برای مواد غیر فرار دیگری بجز گوگرد بکار رود.

ترک مرکزی ناشی از شکل گرده جوش

نوع دوم ترک مرکزی ، ترک ایجاد شده در اثر شکل پالس جوش می‌باشد، این ترک در فرآیندهایی که همراه با نفوذ عمیق می‌باشند نظیر فرآیند FCAW , SAWتحت محافظ CO2 دیده می‌شود. وقتی که یک پالس جوشکاری دارای عمق بیشتری نسبت به هضم آن جوش (در نمای سطح مقطع) باشد. برای رفع این نوع ترک ، پالسهای جوش باید دارای عرضی حداقل برابر با عمق باشد. توصیه می‌شود که نسبت پهنای جوش به عمق آن برابر با 1 به 14/1 به 1 باشد تا این نوع ترک رفع شود. اگر از پالسهای چندتایی استفاده شود هر پاس دارای پهنای نبت به عمق آن باشد، یک جوش فاقد ترک خواهیم داشت. وقتی که یک ترک مرکزی بخار شکل پاس تحت بررسی است، تنها راه حل این است که نسبت پهنای جوش به عمق آنرا تغییر دهیم. این موضوع شاید در برگیرنده آن باشد که تغییری در طراحی اتصالها داشته باشیم. از آنجایی که عمق جوش تابعی از نفوذ می‌باشد شاید مفید باشد که مقدار نفوذ را کاهش دهیم بدین منظور می‌توانیم از آمپرهای پایینتر و الکترودهایی با قطرهای بالاتر استفاده کنیم. راهکارهای فوق دانسیته جریان را کاهش می‌دهد و مقدار نفوذ را محدود می‌کند.

ترک مرکزی ناشی از شرایط سطحی جوش

آخرین مکانیسمی که سبب ایجاد ترک مرکزی می‌باشد تغییر شرایط سطحی می‌باشد. وقتی جوشهایی با سطح مقعر ایجاد می‌شود تنشهای ناشی از انقباضهای داخلی موجب می‌شود که سطح جوش کشیده شود. برعکس وقتی که سطح جوش محدب باشد نیروی ناشی از انقباضهای درونی موجب می‌شود که سطح جوش فشرده می‌شود. سطح جوش مقعر ، اغلب ناشی از ولتاژهای بالای قوس می‌باشد. کمی کاهش در ولتاژ قوس موجب می‌شود که گرده جوش به حالت محدب تغییر شکل دهد و تمایل به ترک حذف گردد. سرعتهای حرکت بالا نیز ممکن است به این موضوع کمک کند و کاهش در سرعت حرکت جوشکاری ، مقدار پراکندگی توسط جوش را افزایش می‌دهد و سطح جوش به صورت محدب تغییر حالت می‌دهد. جوشکاری در حالت قائم سر پایین باعث ایجاد این نوع ترک می‌شود. جوشکاری در حالت قائم رو به بالا می‌تواند از بروز این نوع ترک جلوگیری نماید.

ترک منطقه متأثر از جوش

ترک منطقه متاثر از جوش (HAZ) بوسیله جدایشی که بلافاصله مجاور گرده جوش رخ می‌دهد مشخص می‌شود، اگر چه این نوع ترک مربوط به فرآیند جوشکاری می‌باشد با این حال ترکی است که در روی پایه رخ می‌دهد نه درخود جوش. این ترک به نام تک مجاور جوش ، ترک گوشه‌ای یا ترک تأخیری نیز نامیده می‌شود. چون این ترک بعد از اینکه فولاد در دمای f ْ400 انجماد یافته است رخ می‌دهد ترک انجمادی نیز نامیده می‌شود و چون با هیدروژن نیز همراه می‌باشد ترک همراه با هیدروژن نیز نامیده می‌شود. برای اینکه ترک HAZ رخ دهد سه شرط باید بطور همزمان برقرار باشد:

1.       باید مقدار کافی هیدروژن وجود داشته باشد.

2.       جوش باید به حد کافی نفوذ پذیر باشد.

3.       باید به حد کافی تنشهای داخلی یا پسماند وجود داشته باشد.حذف یکی از سه شرط فوق معمولا باعث می‌شود که این نوع ترک از بین برود. در جوشکاری ، یک راه برای حذف این نوع ترک این است که دو یا سه متغیر (مقدار جوش نفوذ پذیر جوش) را محدود کنیم. هیدروژن از منابع مختلفی می‌تواند وارد جوش شد. رطوبت و ترکیبات آلی منابع اصلی هیدروژن در جوش می‌باشند. هیدروژن می‌تواند در فولاد ، الکترود ، ترکییبات روپوش الکترود و در آتمسفر وجود داشته باشد.

ترک عرضی

ترک عرضی ترک متقاطع نیز نامیده می‌شود. ترکی است که در جهت عمود بر طول جوش ایجاد می‌شود. این نوع ترک از انواعی است که اغلب در جوشکاری با آن مواجه می‌شویم و معمولا جوشی که دارای استحکام بالاتری در مقایسه با فلز پایه می‌باشد دیده می‌شود. این نوع ترک می‌تواند همراه با هیدروژن نیز باشد و کل ترک منطقه متأثر از جوش HAZ که پیشتر شرح داده شد ناشی از مقدار بالای هیدروژن ، تنشهای پسماند و ریز ساختارهای حساس می‌باشد. فرق عمده بین این دو ترک این می‌باشد که ترک عرضی در فلز جوش نتیجه تنش پسماند طولی می‌باشد. چنانچه پاس جوشکاری بصورت طولی انقباض یابد، فلز پایه در مقابل این نیرو مقاومت می‌کند و در واقع دچار تراکم و فشردگی می‌شود. استحکام بالای فلز پایه‌ای که در مجاورت جوش می‌باشد در برابر فشردگی ناشی از انقباض جوش مقاومت می‌کند و در واقع فشرده شدن جوش را محدود می‌کند. بخاطر ممانعتی که فلز پایه به عمل می‌آورد، تنشهای طولی در جوش گسترش می‌یابد.وقتی با ترکهای عرضی مواجه می‌شویم باید سطح هیدروژن و شرایط نگهداری الکترودها را مد نظر داشته باشیم. در مورد ترک عرضی ، کاهش استحکام فلز جوش معمولا یکی از راهکارهای حذف این نوع ترک می‌باشد. تأکید زیادی بر روی فلز جوش وجود دارد چون فلز پر کننده به تنهایی ممکن است جوشی رسوب دهد که دارای استحکام پایینتری باشد و نیز تحت شرایط عادی فلزی نرم باشد. البته با تأثیر عناصر آلیاژی استحکام جوش بالا می‌رود و از نرمی آن کاسته می‌شود. استفاده از جوشهایی با استحکام پایینتر ، یک راه حل مؤثر در کاهش ترک عرضی مؤثر می‌باشد، البته به شریطی که استحکام جوش با استانداردهای تعریف شده مطابقت داشته باشد.

پیچیدگی

پیچیدگی یا اعوجاج تا حدی در تمام انواع جوشکاری وجود دارد، در بسیاری موارد آنقدر کوچک است که به سختی قابل رؤیت است، ولی در بعضی موارد باید پیش از جوشکاری به اعوجاجی که متعاقبا ایجاد می‌شود توجه کرد. مطالعه و بررسی اعوجاج بسیار پیچیده است و آنچه در ادامه آمده خلاصه است: علل اعوجاج هنگامی که فلز تحت بار ، کرنش می‌کند یا حرکت می‌کند و تغییر شکل می‌دهد: تحت بار گذاری ضعیف فلزات بصورت الاستیک باقی می‌مانند. (به شکل اصلی خود باز می‌گردند یا پس از اینکه بار برداشته شد شکل می‌گیرند) که این تحت عنوان محدوده الاستیک شناخته می‌شود. تحت بار خیلی زیاد ، فلزات تا حدی تحت تنش قرار می‌گیرند که دیگر به شکل اول خود باز نمی‌گردند یا شکل نمی‌گیرند و این نقطه (نقطه تسلیم) نامیده می‌شود (تنش تسلیم).فلزات با حرارت دیدن انبساط می‌یابند و وقتی سرد می‌شوند منقبض می‌شوند، فلزات در حین جوشکاری گرم و سرد می‌شوند که موجب تنشهای بالای ناگهانی و اعوجاج می‌شوند. اگر این تنشهای زیاد از محدوده الاستیک بگذرند و از نقطه تسلیم نیز رد شوند، برخی پیچیدگیهای دائمی در فلز پدید می‌آید، تنش فلز در دمای بالا کاهش می‌یابد. اعوجاج اثر ناخواسته انبساط و انقباض فلز حرارت دیده است.

انواع پیچیدگی

سه نوع اصلی پیچیدگی وجود دارد:

1.       زاویه‌ای

2.       طولی

3.       عرضی

کنترل پیچیدگی می‌تواند در سه مرحله انجام گیرد:

قبل از جوشکاری

حین جوشکاری

بعد از جوشکاری

کنترل پیچیدگی قبل از جوشکاری توسط روشهای زیر انجام می‌شود:

1.       خال جوش زدن

2.       گیره ، بست و نگهدارنده

3.       پیشگرم کامل و سرتاسری

4.       مونتاژ اولیه مناسب

کنترل اعوجاج پس از جوشکاری:

1.       سرد کردن آرام

2.       صافکاری شعله‌ای (حرارت دهی معکوس)

3.       آنیل کردن

4.       تنش زدایی

5.       نرمال کردن

6.       صافکاری مکانیکی

در سازه‌های فلزی ساختمان معمولا روشهای 1و2 بیشتر اعمال می‌گردد و سایر روشها در کارهای صنعتی بیشتر کاربرد دارند.

آنیل کردن

یک پروسه عملیات حرارت است که برای نرم کردن فلزات جهت کل سرد یا ماشین کاری بکار می‌رود، قطعه یا کار نهائی معمولا در کوره تا دمای بحرانی (برای فولاد با 0.52% کربن حدود Cْ 820 - 723) حرارت داده می‌شود و سپس به آرامی سرد می‌شود.

تنش زدائی

حرارت دهی یکنواخت قطعات جوش شده تا دمایی زیر دمای بحرانی است که با سرد کردن آرام دنبال می‌شود، این پروسه نقطه تسلیم فلز را کاهش می‌دهد، لذا تنشهای باقی مانده در قطعه کاهش می‌یابد.

نرمال کردن

پروسه‌ای برای ریز کردن ساختار دانه‌ای فلز است که موجب بهبود مقاومت آن در برابر شوک و خستگی می‌شود. در نرمال کردن قطعات جوش شده تا بالای ‌دمای بحرانی (Cْ 820 برای فولاد با کربن 0.25% (تقریبا یک ساعت برای هر nm 25 ضخامت حرارت می‌بیند و سپس در هوا سرد می‌شود (مستقیم کاری). 

اصول بازرسی چشمی

چهارشنبه 9 فروردین ماه سال 1385 ساعت 8:21 PM

مقدمه: در بسیاری از برنامه های تدوین شده توسط سازنده جهت کنترل کیفیت محصولات،از آزمون چشمی به عنوان اولین تست و یا در بعضی موارد به عنوان تنها متد ارزیابی بازرسی ،استفاده می شود.اگر آزمون چشمی بطور مناسب اعمال شود،ابزار ارزشمندی می تواند واقع گردد. بعلاوه یافتن محل عیوب سطحی، بازرسی چشمی می تواند بعنوان تکنیک فوق العاده کنترل پروسه برای کمک در شناسایی مسائل و مشکلات مابعد ساخت بکار گرفته شود.آزمون چشمی روشی برای شناسایی نواقص و معایب سطحی می باشد.نتیجتا هر برنامه کنترل کیفیت که شامل بازرسی چشمی می باشد،باید محتوی یک سری آزمایشات متوالی انجام شده در طول تمام مراحل کاری در ساخت باشد.بدین گونه بازرسی چشمی سطوح معیوب که در مراحل ساخت اتفاق می افتد،میسر میشود.

قبل از جوشکاری. قبل از جوشکاری ،یک سری موارد نیاز به توجه بازرس چشمی دارد که شامل زیر است:

مرور طراحی ها و مشخصات Wps 

چک کردن تاییدیه پروسیجرها و پرسنل مورد استفاده  PQR     

بنانهادن نقاط تست

نصب نقشه ای برای ثبت نتایج

مرور مواد مورد استفاده

چک کردن ناپیوستگی های فلز پایه

چک کردن فیت آپ و تراز بندی اتصالات جوش

چک کردن پیش گرمایی در صورت نیاز

اگر بازرس توجه بسیار دقیقی به این آیتم های مقدماتی بکند،می تواند از بسیاری مسائل که بعدها ممکن است اتفاق بیافتد،جلوگیری نماید.مساله بسیار مهم این است که بازرس باید بداند چه چیزهایی کاملا مورد نیاز می باشد.این اطلاعات را می توان از مرور مستندات مربوطه بدست آورد.با مرور این اطلاعات،سیستمی باید بنا نهاده شود که تضمین کند رکوردهای کامل و دقیقی را می توان بطور عملی ایجاد کرد.

نقاط نگهداری.

باید بنا نهادن نقاط تست یا نقاط نگهداری جایی که آزمون باید قبل از تکمیل هر گونه مراحل بعدی ساخت انجام شود، در نظر گرفته شود. این موضوع در پروژه های بزرگ ساخت یا تولیدات جوشکاری انبوه،بیشترین اهمیت را دارد.

روشهای جوشکاری. مرحله دیگر مقدماتی این است که اطمینان حاصل کنیم آیا روشهای قابل اعمال جوشکاری ،ملزومات کار را برآورده می سازند یا نه؟مستندات مربوط به تایید یا صلاحیت های جوشکاران هر کدام بطور جداگانه باید مرور شود.طراحی ها و مشخصات معین می کند که چه فلزهای پایه ای باید به یکدیگر متصل شوند و چه فلز پرکننده باید مورد استفاده قرار گیرد.برای جوشکاری سازه و دیگر کاربردهای بحرانی،جوشکاری بطور معمول بر طبق روشهای تایید شده ای که متغیرهای اساسی پروسه را ثبت می کنند و بوسیله جوشکارانی که برای پروسه ،ماده و موقعیتی که قرار است جوشکاری شود،تایید شده اند،انجام می گیرد.در بعضی موارد مراحل اضافی برای آماده سازی مواد مورد نیاز می باشد.بطور مثال در جاهایی که الکترودهای از نوع کم-هیدروژن مورد نیاز باشد،وسایل ذخیره آن باید بوسیله سازنده در نظر گرفته شود.

 موادپایه. قبل از جوشکاری ، شناسایی نوع ماده و یک تست کامل از فلزات پایه ای مربوطه باید انجام گیرد.اگر یک ناپیوستگی همچون جدالایگی صفحه ای وجود داشته باشد و کشف نشده باقی بماند روی صحت ساختاری کل جوش احتمال تاثیر دارد.در بسیاری از اوقات جدالایگی در طول لبه ورقه قابل رویت می باشد بخصوص در لبه هایی که با گاز اکسیژن برش داده شده است.

مونتاژ اتصالات. برای یک جوش،بحرانی ترین قسمت ماده پایه،ناحیه ای است که برای پذیرش فلز جوشکاری به شکل اتصال،آماده سازی می شود.اهمیت مونتاژ اتصالات قبل از جوشکاری را نمی توان به اندازه کافی تاکید کرد.بنابراین آزمون چشمی مونتاژ اتصالات از تقدم بالایی برخوردار است. مواردی که قبل از جوشکاری باید در نظر گرفته شود شامل زیر است:

زاویة شیار (Groove angle) 

دهانه ریشه (Root opening)

ترازبندی اتصال (Joint alignment)

پشت بند (Backing)

الکترودهای مصرفی (Consumable insert)

تمیز بودن اتصال (Joint cleanliness)

خال جوش ها (Tack welds)

پیش گرم کردن (Preheat)

هر کدام از این فاکتورها رفتار مستقیم روی کیفیت جوش بوجود آمده،دارند.اگر مونتاژ ضعیف باشد،کیفیت جوش احتمالا زیر حد استاندارد خواهد بود.دقت زیاد در طول اسمبل کردن یا سوار کردن اتصال می تواند تاثیر زیادی در بهبود جوشکاری داشته باشد.اغلب آزمایش اتصال قبل از جوشکاری عیوبی را که در  استاندارد محدود شده اند را آشکار می سازد،البته این اشکالات ،محلهایی می باشند که در طول مراحل بعدی بدقت می توان آنها را بررسی کرد.برای مثال،اگر اتصالی از نوع T (T-joint) برای جوشهای گوشه ای(Fillet welds)، شکاف وسیعی از ریشه نشان دهد،اندازه جوش گوشه ای مورد نیاز باید به نسبت مقدار شکاف ریشه افزوده شود. بنابراین اگر بازرس بداند چنین وضعیتی وجود دارد،مطابق به آن ،نقشه یا اتصال جوش باید علامت گذاری شود، و آخرین تعیین اندازه جوش به درستی شرح داده شود.

حین جوشکاری. در حین جوشکاری،چندین آیتم وجود دارد که نیاز به کنترل دارد تا نتیجتا جوش رضایتبخشی حاصل شود.آزمون چشمی اولین متد برای کنترل این جنبه از ساخت می باشد.این می تواند ابزار ارزشمندی در کنترل پروسه باشد.بعضی از این جنبه های ساخت که باید کنترل شوند شامل موارد زیر می باشد:

(1)    کیفیت پاس ریشه جوش()                                                       weld root bead

(2)    آماده سازی ریشه اتصال قبل از جوشکاری طرف دوم

(3)    پیش گرمی و دماهای میان پاسی

(4)    توالی پاسهای جوش

(5)    لایه های بعدی جهت کیفیت جوش معلوم

(6)    تمیز نمودن بین پاسها

(7)    پیروی از پروسیجر کاری همچون ولتاژ،آمپر،ورود حرارت،سرعت.

هر کدام از این فاکتورها اگر نادیده گرفته شود سبب بوجود آمدن ناپیوستگی هایی می شود که می تواند کاهش جدی کیفیت را در بر داشته باشد.

 پاس ریشه جوش.  شاید بتوان گفت بحرانی ترین قسمت هر جوشی پاس ریشه جوش می باشد.مشکلاتی که در این نقطه وجود دارد...

در نتیجه بسیاری از عیوب که بعدها در یک جوش کشف می شوند مربوط به پاس ریشه جوش می باشند.بازرسی چشمی خوب روی پاس ریشه جوش می تواند بسیار موثر باشد.وضعیت بحرانی دیگر ریشه اتصال در درزهای جوش دو طرفه هنگام اعمال جوش طرف دوم بوجود می آید. این مساله معمولا شامل جداسازی سرباره(slag) و دیگر بی نظمی ها توسط تراشه برداری(chipping)،رویه برداری حرارتی(thermal gouging) یا سنگ زنی(grinding) می باشد.وقتی که عملیات جداسازی کاملا انجام گرفت آزمایش منطقه گودبرداری شده قبل از جوشکاری طرف دوم لازم است.این کار به خاطر این است که از جداشدن تمام ناپیوستگی ها اطمینان حاصل شود.اندازه یا شکل شیار برای دسترسی راحت تر به تمام سطوح امکان تغییر دارد.

پیش گرمی و دماهای بین پاس. پیش گرمی و دماهای بین پاس می توانند بحرانی باشند و اگر تخصیص یابند قابل اندازه گیری می باشند.محدودیت ها اغلب بعنوان می نیمم،ماکزیمم و یا هر دو بیان می شوند.همچنین برای مساعدت در کنترل مقدار گرما در منطقه جوش،توالی و جای تک تک پاسها اهمیت دارد .بازرس باید ازاندازه و محل هر تغییر شکل یا چروکیدگی(shrinkage) سبب شده بوسیله حرارت جوشکاری آگاه باشد. بسیاری از اوقات همزمان با پیشرفت گرمای جوشکاری اندازه گیری های تصحیحی گرفته می شود تا مسائل کمتری بوجود آید.

 آزمایش بین لایه ای . برای ارزیابی کیفیت جوش هنگام پیشروی عملیات جوشکاری،بهتر است که هر لایه بصورت چشمی آزمایش شود تا از صحت آن اطمینان حاصل شود.همچنین با این کار می توان دریافت که آیا بین پاسها بخوبی تمیز شده اند یا نه؟ با این عمل می توان امکان روی دادن ناخالصی سرباره در جوش پایانی را کاهش داد.بسیاری از این گونه موارد احتمالا در دستورالعمل جوشکاری اعمالی،آورده شده اند.

در این گونه موارد،بازرسی چشمی که در طول جوشکاری انجام می گیرد اساسا برای کنترل این است که ملزومات روش جوشکاری رعایت شده باشد.

 بعد از جوشکاری. بسیاری از افراد فکر می کنند که بازرسی چشمی درست بعد از تکمیل جوشکاری شروع می شود.به هر حال اگر همه مراحلی که قبلا شرح داده شد،قبل و حین جوشکاری رعایت شده باشد،آخرین مرحله بازرسی چشمی به راحتی تکمیل خواهد شد.از طریق این مرحله از بازرسی نسبت به مراحلی که قبلا طی شده و نتیجتا جوش رضایت بخشی را بوجود آورده اطمینان حاصل خواهد شد. بعضی از مواردی که نیاز به توجه خاصی بعد از تکمیل جوشکاری دارند عبارتند از:

(1) ظاهر جوش بوجود آمده

(2) اندازه جوش بوجود آمده

(3) طول جوش

(4) صحت ابعادی

(5) میزان تغییر شکل

(6) عملیات حرارتی بعد از جوشکاری

هدف اساسی از بازرسی جوش بوجود آمده در آخرین مرحله این است که از کیفیت جوش اطمینان حاصل شود. بنابراین آزمون چشمی چندین چیز مورد نیاز می باشد.بسیاری از کدها و استانداردها میزان ناپیوستگی هایی که قابل قبول هستند را شرح می دهد و بسیاری از این ناپیوستگی ها ممکن است در سطح جوش تکمیل شده بوجود آیند.

 ناپیوستگی ها . بعضی از انواع ناپیوستگی هایی که در جوشها یافت می شوند عبارتند از:

(1)    تخلخل

 (2)    ذوب ناقص

 (3)    نفوذ ناقص در درز

(4)    بریدگی(سوختگی) کناره جوش

 (5)    رویهم افتادگی

(6)    ترکها

(7)    ناخالصی های سرباره

(8)    گرده جوش اضافی(بیش از حد)

در حالی که ملزومات کد امکان دارد مقادیر محدودی از بعضی از این ناپیوستگی ها را تایید نماید ولی عیوب ترک و ذوب ناقص هرگز پذیرفته نمی شود.

برای سازه هایی که تحت بار خستگی و یا سیکلی (Cyclic) می باشند، خطر این ناپیوستگی های سطحی افزایش می یابد. در اینگونه شرایط،بازرسی چشمی سطوح ،پر اهمیت ترین بازرسی است که می توان انجام داد.

وجود سوختگی کناره (Undercut)،رویهم افتادگی(Overlap) و کنتور نامناسب سبب افزایش تنش می شود؛ بار خستگی می تواند سبب شکستهای ناگهانی شود که از این تغییر حالتهایی که بطور طبیعی روی می دهد، زیاد می شود.به همین خاطر است که بسیاری اوقات کنتور مناسب یک جوش می تواند بسیار با اهمیت تر از اندازه واقعی جوش باشد،زیرا جوشی که مقداری از اندازه واقعی کمتر باشد،بدون ناخالصی ها و نامنظمی های درشت،می تواند بسیار رضایت بخش تر از جوشی باشد که اندازه کافی ولی کنتور ضعیفی داشته باشد.

برای تعیین اینکه مطابق استاندارد بوده است ،بازرس باید کنترل کند که آیا همه جوشها طبق ملزومات طراحی از لحاظ اندازه و محل(موقعیت) صحیح می باشند یا نه؟اندازه جوش گوشه ای(Fillet) بوسیله یکی از چندین نوع سنجه های جوش برای تعیین بسیار دقیق و صحیح اندازه تعیین می شود.

در مورد جوشهای شیاری(Groove) باید از لحاظ گرده جوش مناسب دو طرف درز را اندازه گیری کرد.بعضی از شرایط ممکن است نیاز به ساخت سنجه های جوش خاص داشته باشند.

عملیات حرارتی بعد از جوشکاری. به لحاظ اندازه،شکل، یا نوع فلز پایه ممکن است عملیات حرارتی بعد از جوش در روش جوشکاری اعمال شود.این کار فقط از طریق اعمال حرارت(گرما) در محدوده دمایی بین پاس یا نزدیک به دمای آن ،صورت می گیرد تا از لحاظ متالورژیکی خواص جوش بوجود آمده را کنترل نمود. حرارت دادن در درجه حرارت دمای بین پاس،ساختار بلوری را به استثناء موارد خاص تحت تاثیر قرار نمی دهد.بعضی از حالات ممکن است نیاز به عملیات تنش زدایی حرارتی داشته باشند.بطوری که قطعات جوش خورده بتدریج در یک سرعت مشخص تا محدوده تنش زدایی تقریبا °F1100 تا F °1200 (590 تا 650 درجه سانتی گراد) برای اکثر فولادهای کربنی گرما داده می شود.

بعد از نگهداری در این دما به مدت یک ساعت برای هر اینچ از ضخامت فلز پایه،قطعات جوش خورده تا دمای حدود °F600 (315 درجه سانتی گراد) در یک سرعت کنترل شده سرد می شود. بازرس در تمام این مدت مسئولیت نظارت بر انجام کار را دارد تا از صحت کار انجام شده و تطابق با ملزومات روش کار اطمینان حاصل نماید.

آزمایش ابعاد پایانی. اندازه گیری دیگری که کیفیت یک قطعه جوشکاری شده را تحت تاثیر قرار می دهد صحت ابعادی آن می باشد. اگر یک قسمت جوشکاری شده بخوبی جفت و جور نشود،ممکن است غیر قابل استفاده شود اگرچه جوش دارای کیفیت کافی باشد.

حرارت جوشکاری ، فلز پایه را تغییر شکل داده و می تواند ابعاد کلی اجزاء را تغییر دهد.بنابراین، آزمایش ابعادی بعد از جوشکاری ممکن است برای تعیین متناسب بودن قطعات جوشکاری شده برای استفاده موردنظر مورد نیاز واقع شود.

آزمونهای غیر مخرب ( Non Destvuctive Testing)

مهندسین معمولاً عادت دارند خواص یک ماده را روی نمونه‌های مخصوصی که از همین ماده تهیه شده‌اند با آزمونهای استاندارد ارزیابی کنند. اطلاعات بسیار ارزشمندی از این آزمونهای به دست می‌آید که شامل خواص کششی، فشاری، برشی و ضربه‌ای ماده مورد نظر است. اما این آزمونها ماهیت تخریبی دارند. بعلاوه خواص ماده به گونه‌ای که با آزمونهای استاندارد تا حد تخریب تعیین می‌شود، به یقین راهنمای روشنی در مورد مشخصات کارایی قطعه‌ای نیست که بخش پیچیده‌ای از یک مجموعه مهندسی را تشکیل می‌دهد.

در طی تولید و حمل و نقل امکان دارد که انواع عیوب با اندازه‌های مختلف در ماده یا قطعه به وجود آیند. ماهیت و اندازه دقیق هر عیب روی عملیات بعدی آن قطعه تاثیر خواهد داشت. عیوب دیگری نیز مانند ترکهای حاصل از خستگی یا خوردگی ممکن است در طی کار قطعه ایجاد شوند. بنابراین برای آشکار سازی وجود عیبها در مرحله تولید و نیز جهت تشخیص و تعیین سرعت رشد این نقصها در طول عمر قطعه یا دستگاه ، داشتن وسائل مطمئن ضروری است.

منشا بعضی عیوب که در مواد و قطعات یافت می‌شوند، عبارتند از :

- عیوبی که ممکن است طی ساخت مواد خام یا تولید قطعات ریختگی به وجود آیند (ناخالصیهای سرباره، حفره‌های گازی، حفره‌های انقباضی، ترکهای تنشی و ... )

- عیوبی که ممکن است طی تولید قطعات به وجود آیند (عیوب ماشینکاری، عیوب عملیات حرارتی، عیوب جوشکاری، ترکهای ناشی از تنشهای پسماند و ...)

- عیوبی که ممکن است طی مونتاژ قطعات به وجود آیند (کم شدن قطعات، مونتاژ نادرست، ترکهای ناشی از تنش اضافی و ...)

- عیوبی که در مدت کاربری و حمل و نقل به وجود می‌آیند (خستگی، خوردگی، سایش، خزش، ناپایداری حرارتی و ...)

روشهای مختلف آزمونهای غیرمخرب در عمل می‌توانند به راههای بسیار متفاوتی در عیب یابی به کار روند. اعتبار هر روش آزمون غیرمخرب سنجشی از کارایی آن روش در رابطه با آشکارسازی نوع و شکل و اندازه بخصوص عیبها است. بعد از آن که بازرسی تکمیل شد، احتمال معینی وجود دارد که یک قطعه عاری از یک نوع عیب با شکل و اندازه بخصوص باشد. هر قدر این احتمال بالاتر باشد اعتبار روش به کار رفته بیشتر خواهد بود. اما باید این واقعیت را به خاطر داشت که بازرسیهای غیرمخرب برای اغلب قطعات به وسیله انسان انجام می‌گیرد و در اصل دو نفر همیشه نمی‌توانند یک کار تکراری مشابه را بطور دقیق همانند یکدیگر انجام دهند. از این رو باید یک ضریب عدم یقین در برآورد اعتبار بازرسی به حساب آورده شود و ارزش تصمیماتی رد و یا قبول قطعه باید از رویدادهای آماری تخمین زده شود.

نقش بازرسی غیرمخرب این است که با میزان اطمینان معینی ضمانت نماید که در زمان بکارگیری قطعه برای بار طراحی، ترکهایی به اندازه بحرانی شکست در قطعه وجود ندارند. همچنین ممکن است لازم باشد که با اطمینان، عدم وجود ترکهای کوچکتر از حد بحرانی را نیز ضمانت کند. اما رشد ترکهای کوچکتر از حد بحرانی. بویژه در مورد قطعاتی که در معرض بارهای خستگی قرار دارند و یا در محیطهای خورنده کار می‌کنند، اهمیت دارد، بطوریکه این گونه قطعات، قبل از این که شکست ناگهانی در آنها اتفاق بیفتد، به یک حداقل عمر کار مفید برسند. در برخی حالتها، بازرسیهای مرتب و متناوب جهت اطمینان از نرسیدن ترکها به اندازه بحرانی ممکن است ضروری باشد.

بکارگیری ایده‌های مکانیک شکست در طراحی، برای توانایی روشهای مختلف آزمونهای غیرمخرب در آشکارسازی ترکهای کوچک، حد و مرز تعیین می‌کند. اختلاف بین کوچکترین ترک قابل آشکارسازی و اندازه بحرانی آن، میزان ایمنی یک قطعه است.

در هر برنامه خاص بازرسی، تعداد عیوب شناسایی شده (هر چند زیاد)، با تعداد واقعی آنها مطابقت پیدا نمی‌کند، بنابراین احتمال شناسایی یک قطعه سالم و بدون عیبهای با اندازه‌های گوناگون کاهش می‌یابد. اما هنگامی که قطعات بسیار مهم مورد نظر هستند، سعی بر این است تا حد امکان عیبهای بیشتری شناسایی شوند و تمایل به قبول تمام نشانه‌های وجود عیبها زیاد است. زیرا اگر قطعه‌ای در طی بازرسی مردود و غیرقابل مصرف معرفی شود، بهتر از آن است که هنگام استفاده منجر به شکست فاجعه آمیز شود. مسلم است مهندسی که ایده‌های مکانیک شکست را مورد استفاده قرار می‌دهد، علاقه‌مند است که بداند به چه اندازه عیبها را در هنگام بازرسی مورد نظر داشته باشد. انتخاب روش با این بررسی اولیه تعیین می‌شود و تمام پارامترهای دیگر در درجه دوم اهمیت قرار می‌گیرند. برای مثال بازرسی ترکهای مربوط به خستگی قطعات فولادی به روش فراصوتی که نسبتاً

براحتی قابل اجرا است، در مقابل تجزیه و تحلیل به روش جریان گردابی برای آشکارسازی ترکهایی به طول 5/1 میلیمتر، کنار گذاشته می‌شود زیرا احتمال آشکارسازی این ترکها با فراصوتی 50 درصد و با جریان گردابی 80 درصد است.

یکی از فایده‌های بدیهی و روشن به کار بردن صحیح آزمونهای غیرمخرب، شناسایی عیوبی است که اگر بدون تشخیص در قطعه باقی بمانند، موجب شکست فاجعه آمیز قطعه و در نتیجه بروز خسارتهای مالی و جانی فراوان خواهند شد. استفاده از این روشهای آزمون می‌تواند فواید زیادی از این بابت ، در بر داشته باشد.

بکارگیری هر یک از سیستمهای بازرسی متحمل هزینه است، اما اغلب استفاده موثر از روشهای بازرسی مناسب موجب صرفه‌جویی‌های مالی قابل ملاحظه‌ای خواهد شد. نه فقط نوع بازرسی، بلکه مراحل بکارگیری آن نیز مهم است. بکارگیری روشهای آزمون غیرمخرب روی قطعات ریختگی و آهنگری کوچک بعد از آنکه کلیه عملیات ماشینکاری روی آنها انجام گرفت، معمولا بیهوده خواهد بود. در اینگونه موارد باید قبل از انجام عملیات ماشینکاری پرهزینه قطعات بدقت بازرسی شوند و قطعاتی که دارای عیوب غیرقابل قبول هستند، کنار گذاشته شوند. باید توجه داشت کلیه معایبی که در این مرحله تشخیص داده می‌شوند، نمی‌توانند موجب مردود شدن قطعه از نظر بازرسی باشند. ممکن است قطعه‌ای دارای ناپیوستگیها و ترکهای سطحی بسیار ریز باشد که در مراحل ماشینکاری از بین بروند.

آزمایش پرتو نگاری و تفسیر فیلم Radiographic Testing and Film Interpretation

تابش الکترومغناطیسی با طول موجهای بسیار کوتاه، یعنی پرتو ایکس یا پرتو گاما از درون مواد جامد عبور می‌کند اما بخشی از آن، توسط محیط جذب می‌شود. مقدار جذب پرتو در هنگام عبور از ماده به چگالی و ضخامت ماده و همچنین ویژگیهای تابش بستگی دارد. تابش عبوری از درون ماده می‌تواند به وسیله یک فیلم یا کاغذ حساس آشکار شده و روی صفحه فلورسنت مشاهده شود، یا این که توسط دستگاههای حساس الکترونیکی نشان داده شود. اگر بخواهیم دقیقتر بگوییم، عبارت پرتو نگاری به معنی فرایندی است که در نتیجه آن ، تصویری روی فیلم ایجاد شود، بررسی این فیلم را تفسیر می‌گوییم.

بعد از این که فیلم عکس گرفته شده پرتو نگاری ظاهر شد، تصویری سایه روشن با چگالی متفاوت مشاهده می‌شود. قسمتهایی از فیلم که بیشترین مقدار تابش را دریافت کرده‌اند، سیاهتر دیده می‌شوند. همچنانکه پیشتر گفته شد، مقدار تابش جذب شده توسط ماده، تابعی از چگالی و ضخامت آن خواهد بود. همچنین وجود عیوب خاص، مانند حفره‌ها و تخلخل درون ماده، بر مقدار تابش جذب شده تاثیر خواهد گذاشت. بنابراین پرتو نگاری می‌تواند برای آشکار سازی انواع خاصی از عیوب در بازرسی مواد و قطعات به کار رود.

استفاده از پرتو نگاری و فرآینده‌های مربوط به آن باید به شدت کنترل شود، زیرا قرار گرفتن انسان در معرض پرتو می‌تواند منجر به آسیب بافت بدن شود.

آزمایش فراصوتی (Ultrasonic Testing)

در این روش، امواج صوتی با بسامد 5/0 تا 20 مگاهرتز به درون قطعه فرستاده می‌شود. این موج پس از برخورد به سطح مقابل قطعه باز تابیده می‌شود. با توجه به زمان رفت و برگشت این موج، می‌توان ضخامت قطعه را تعیین کرد. حال اگر یک عیب در مسیر رفت و برگشت موج باشد، از این محل هم موجی بازتابیده خواهد شد که اختلاف زمانی نسبت به مرحله اول، محل عیب را مشخص می‌کند.

روشهای فراصوتی به طور گسترده‌ای برای آشکارسازی عیوب داخلی مواد به کار می‌روند ولی می‌توان از آنها برای آشکارسازی ترکهای کوچک سطحی نیز استفاده کرد.

بازرسی با ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Testing)

بازرسی با ذرات مغناطیسی، روش حساسی برای ردیابی عیوب سطحی و برخی نقصهای زیر سطحی قطعات فرو مغناطیسی است. پارامترهای اساسی فرآیند به مفاهیم نسبتاً ساده‌ای بستگی دارد. هنگامی که یک قطعه فرومغناطیسی، مغناطیس می‌شود، ناپیوستگی مغناطیسی که تقریباً در راستای عمود بر جهت میدان مغناطیسی واقع است، موجب ایجاد یک میدان نشتی قوی می‌شود. این میدان نشتی در رو و بالای سطح قطعه مغناطیس شده حضور داشته و می‌تواند آشکارا توسط ذرات ریز مغناطیسی دیدپذیر شود. پاشیدن ذرات خشک یا ذرات مرطوب با یک مایع محلول بر روی سطح قطعه، موجب تجمع ذرات مغناطیسی روی خط گسل خواهد شد. بنابراین پل مغناطیسی تشکیل شده، موقعیت، اندازه و شکل ناپیوستگی را نشان می‌دهد.

یک قطعه را می‌توان با به کاربردن آهنرباهای دائم، آهنرباهای الکتریکی و یا عبور یک جریان قوی از درون یا برون قطعه، مغناطیس کرد. با توجه به این که با روش آخر می‌توان میدانهای مغناطیسی با شدت زیاد در داخل قطعه ایجاد کرد، این روش به صورت گسترده‌ای در کنترل کیفی محصول به کار می‌رود زیرا این روش حساسیت خوبی برای شناسایی عیوب قطعات و آشکارسازی آنها عرضه می‌داردآزمایش جریان گردابی (Eddy Current Testing)

اساس روشهای آزمون الکترومغناطیسی بر این است که وقتی یک سیم پیچ حامل جریان متناوب، نزدیک ماده‌ای تقریباً رسانا قرار داده شود، جریانهای گردابی یا ثانویه در آن ماده القا خواهد شد. جریانهای القایی، میدانی مغناطیسی ایجاد خواهند کرد که در جهت مخالف میدان مغناطیسی اولیه اطراف سیم پیچ است. تاثیر متقابل بین میدانها موجب ایجاد یک نیروی ضد محرکه الکتریکی در سیم پیچ شده و در نتیجه سبب تغییر مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ خواهد شد. اگر ماده از نظر ابعاد و ترکیب شیمیایی یکنواخت باشد. مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ کاوشگر نزدیک سطح قطعه در کلیه نقاط سطح قطعه یکسان خواهد بود، به غیر از تغییر اندکی که نزدیک لبه‌های نمونه مشاهده می‌شود. اگر ماده ناپیوستگی داشته باشد، توزیع و مقدار جریانهای گردابی مجاور آن تغییر می‌کند و در نتیجه کاهشی در میدان مغناطیسی در رابطه با جریانهای گردابی به وجود می‌آید، بنابراین مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ کاوشگر تغییر خواهد کرد.

از روی تحلیل این آثار می‌توان در مورد کیفیت و شرایط قطعه کار نتیجه‌گیری کرد. این روشها بسیار متنوع هستند و با وسیله و روش آزمون مناسب، می‌‌توان آنها را برای آشکارسازی عیوب سطحی و زیر سطحی قطعات و تعیین ضخامت پوشش فلزات به کار برد و اطلاعاتی در زمینه مشخصات ساختاری مانند اندازه دانه بندی و شرایط عملیات حرارتی به دست آورد.همچنین می‌توان خواص فیزیکی مانند رسانایی الکتریکی تراوایی مغناطیسی و سختی فیزیکی را تعیین کرد .

آزمون مایع نافذ (PT)

  اصول  :

ترکهای سطحی و منافذی که با چشم عادی قابل رویت نمی باشند بوسیله آزمون مایع نافذ شناسایی میشوند.این روش در شناسایی منافذ جوش کاربرد فراوانی دارد .قابل ذکر است که فولادهای آستنیتیک و فلزات غیر آهنی که از روش ذرات مغناطیسی (MT) نمیتوان آنها را تست نمود از روش مایع نافذ ارزیابی میشوند.

آزمون مایع نافذ را به دو طریق ، با استفاده از رنگ مرئی و فلورسنت میتوان انجام داد.بدین صورت که ابتدا سطح قطعه مورد نظر را تمیز و خشک مینماییم (سطح باید عاری از هرگونه شی خارجی مثل براده ها باشد تا مایع نافذ بخوبی داخل ترکها نفوذ نماید.)

سپس بوسیله مایع نافذ(penetrant) سطح موردنظر را می پوشانیم که میتوان این عمل را با اسپری نمودن نافذ و یا غوطه ور ساختن قطعه درون نافذ انجام داد.بر اثر خاصیت مویینگی نافذ به درون ترکها نفوذ میکند و برای اینکه از نفوذ آن اطمینان حاصل نماییم مدتی را صبر کرده(حدود 30 دقیقه) و سپس ماده نافذ اضافی را از روی سطح پاک میکنیم.

ظاهر کننده (Developer) که پودر سفید رنگی میباشد را روی سطح فوق اسپری میکنیم . ظاهر کننده باعث میشود مایع نافذ از ترکها بیرون کشیده شود و درنتیجه رنگ بر روی سطح پس میزند.

سپس بوسیله بازرسی چشمی تحت نور سفید (در صورت استفاده از رنگ مرئی) و یا نور ماورابنفش (در صورت استفاده از رنگ فلورسنتی) نشانه های رنگی ایجاد شده را مشاهده نموده و محل عیوب و ترکها مشخص میگردد.

استفاده های عمومی:

شناسایی و تشخیص محل عیوب سطحی در مواد بدون خلل و فرج

کاربردها:

شناسایی ترک و منفذ در جوش

شناسایی عیوب سطحی در ریخته گری

شناسایی ترک ناشی از خستگی در اجسام تحت تنش

محدودیتها:

جسم باید تقریبا سطح غیر متخلخل و صافی داشته باشد.

زمان تخمینی جهت ارزیابی:

کمتر از یک ساعت

کشف و تعمیر این عیوب در زمان فوق،کاهش هزینه قابل توجهی را در بر خواهد داشت.بطوری که نشان داده شده است بسیاری از عیوبی که بعدها با روشهای تست پیشرفته تری کشف می شوند،با برنامه بازرسی چشمی قبل،حین و بعد از جوشکاری به راحتی قابل کشف می باشند.سازندگان فایده یک سیستم کیفیتی که بازرسی چشمی منظمی داشته است را بخوبی درک کرده اند.میزان تاثیر بازرسی چشمی هنگامی بهتر می شود که یک سیستمی که تمام مراحل پروسه جوشکاری(قبل،حین و بعد از جوشکاری) را بپوشاند،نهادینه شود.

علی اصغر سرابیان مقدم مربی گارگاه جوشکاری مرکز 14قوچان

بازرسی چشمی

بازرسی چشمی