204

3.23. Postupci magnetske kontrole – magnetska ispitivanja Magnetnim ispitivanjima utvrđuju se greške na površini ili neposredno ispod površine predmeta – metode za lociranje površinskih i unutrašnjih diskontinuiteta u feromagnetnim materijalima (pore, pukotine, strana tela i dr.). Mogu se ispitivati samo magnetični (feromagnetni) materijali, kao što su: gvožđe, nikl, kobalt, ugljenični, niskolegirani i neki legirani čelici. Pri magnetnim ispitivanjima, predmeti se prvo namagnetišu (a kod predmeta jedne dimenzije samo jedan deo). Namagnetisavanje predmeta može se izvoditi pre ili u toku ispitivanja. Pre ispitivanja magnetišu se oni predmeti kod kojih je zaostali magnetizam dovoljan da omogući ispitivanje. U toku ispitivanja magnetišu se predmeti kod kojih je zaostali magnetizam nedovoljan da se izvede ispitivanje i predmeti velikih dimenzija i složenog oblika. Ako u predmetu postoji pukotina, zarez ili oštar prelaz, a kroz predmet prolazi magnetski tok, u zavisnosti od veličine i položaja greške u preseku, ispod nje doći će do skretanja i koncentracije magnetskih tokova. Različita koncentracija magnetskih tokova utiče na promene magnetskog polja na površini predmeta.

Slika 3.211. Principi prostiranja magnetskog polja

Kad se objekat ispitivanja izloži dejstvu magnetnog polja, na mestima magnetnih diskontinuiteta se formiraju defekti polja. Magnetna ispitivanja zasnovana su na rasipanju magnetnog polja iznad defektnog mesta u predmetu. U homogenom predmetu magnetni tokovi su prave linije. Kad tokovi naiđu na neki defekt savijaju se oko njega i obrazuju magnetno polje rasipanja. Veličina rasipanja i skretanja tokova zavisi od dimenzija i dubine defekta, kao i od pravca prostiranja defekta u odnosu na magnetne tokove. Najveće odstupanje nastaje kad greška stoji normalno na pravac magnetnih tokova. Da bi se pravilno odredila veličina greške, u praksi se ispitivanje izvodi u dva međusobno normalna pravca.

205

Slika 3.212. Prostiranje magnetskog polja

Magnetne čestice se nanose na ispitivanu površinu u suvom stanju, ili u suspenziji (voda ili ulje). Indikator defekta je nakupljanje feromagnetnih čestica koje su nanesene na ispitivanu površinu. S obzirom da su magnetni tokovi nevidljivi, a da bi greška bila uočljiva, površina predmeta se posipa feromagnetnim prahom pomešanim sa transformatorskim uljem ili petrolejem. Magnetni prah je crni magnetit Fe2O3 (1 µm). U izvesnim slučajevima uzimaju se obojene suspenzije i fluoroscentne magnetne suspenzije, čije svetleće čestice olakšavaju kontrolu na teško pristupačnim mestima. Metoda se može upotrebiti za merenje: debljine slojeva, varijacija u strukturi, veličine zrna, tvrdoće i dr. Princip metode sastoji se u tome da kroz predmet ispitivanja moraju proći magnetski tokovi, koje će se deformisati oko greške u materijalu. To se pokazuje na nekoliko načina:

- Pomoću razlike u naponu koji se šalje u pojačivač i signal se prikazuje na galvanometru. Ovaj princip se primenjuje kod ispitivanja varova, čeličnih užadi, cevi i sl.

- Predmet ispitivanja se premazuje retkim uljem s gvozdenim prahom (ili uranjanjem u kupku s takvim uljem) te se magnetizuje. Gvozdena prašina jače se skuplja na mestima gde se nalazi greška.

Slika 3.213. Princip stvaranja magnetskog polja Aparati kojima se vrše magnetna ispitivanja nazivaju se ferofluks ili magnetofluks aparati. Posle završenog ispitivanja namagnetisani delovi se moraju razmagnetisati. Razmagnetisanje predmeta vrši se u posebnim aparatima ili je u ferofluks aparatu ugrađen poseban uređaj za demagnetizaciju.

206

Slika 3.214. Princip rada ferofluksa Prednosti i ograničenja metode Glavno područje primene ove metode je kod ispitivanja poluproizvoda: metalne šipke i gredice, limovi, otkivci i liveni komadi. Ova metoda se koristi i kod preventivnog održavanja: vratila, ramova, nosača, zamajaca, kuka, lopatica turbina i sl. Dobro otkriva male i plitke površinske pukotine, ali i greške ispod površine koje nisu na velikoj dubini. Ako je greška fina, oštra i blizu površine (npr. nemetalni uključak), ova metoda će je otkriti. Ako je greška na većoj dubini, indikacija će biti manje uočljiva. Indikacije se javljaju direktno na ispitivanoj površini i reflektuju se kao slike stvarnog oblika greške. Praktično nema ograničenja u veličini ili obliku ispitivanih objekata. Nije potrebno prethodno čišćenje. Moguće je otkriti čak i pukotine koje su ispunjene drugim materijalom. Ograničenja metode

- Može se koristiti samo na feromagnetnim materijalima. - Magnetno polje mora biti u smeru koji seče glavnu ravan greške. - Često je potrebna naknadna demagnetizacija. - Potrebno je čišćenje radi uklanjanja magnetnih čestica. - Za velike proizvode su potrebne jake struje. - Treba voditi računa o lokalnom zagrevanju ili spaljivanju gotovih proizvoda ili površina na

tačkama električnog kontakta. - Potrebno je iskustvo za interpretaciju indikacija. - Glavni nedostatak metode: nemogućnost određivanja dimenzija pogrešaka.

Uticajni faktori Kod uspostavljanja procedure za ispitivanje magnetnim česticama treba uzeti u obzir:

- Vrstu struje (AC ili DC), - Vrstu magnetnih čestica, - Metod magnetiziranja (rezidualni ili kontinuirani), - Smer magnetiziranja, - Jačinu struje (zavisno od tvrdoće materijala i veličine defekta), - Opremu.

207

Slika 3.215. Princip skupljanja magnetskih čestica 3.24. Postupak penetracije Penetrantne (kapilarne) metode primenjuju se pri određivanju površinskih grešaka, kao što su naprsline, zarezi, pore i slično. Ove metode su zasnovane na primeni kapilarnih sila. Mogu se konstatovati greške čija je širina veća od 0,001 mm i dublje od 0,01 mm. Najčešća su sledeća ispitivanja:

- ispitivanje petrolejom ili uljem - ispitivanje fluorescentnim tečnostima i - ispitivanje obojenim tečnostima.

Slika 3.216. Penetracija

Pre ispitivanja predmeti se dobro očiste od svih nečistoća. Kod ispitivanja petrolejom ili uljem predmeti se urone u vrući petrolej ili ulje i drže izvesno vreme. Pod uticajem kapilarnih sila dolazi do prodiranja tečnosti u sitne pore i pukotine. Posle brisanja viška tečnosti sa površine, i hlađenjem, dolazi do skupljanja pukotine i istiskivanja ulja na površinu. Na površini se pojavljuju mrlje i mesto gde se nalazi greška postaje uočljivo. Fluorescentna ispitivanja takođa su zasnovana na primeni kapilarnih sila. Za ispitivanje se uzimaju fluorescentne tečnosti. To su takve tečnosti koje kad se osvetle ultra-ljubičastom svetlošću imaju svojstvo emitovanja sopstvene svetlosti. Ova sposobnost materija naziva se fluorescencija. Svojstva fluorescencije imaju mnoga mineralna ulja kao: transfomatorsko, avionsko itd. Predmeti koji se ispituju prethodno se dobro očiste od svih nečistoća, a zatim urone u posudu sa fluorescentnom tečnošću i drže nekoliko minuta ili se tečnost nanosi pomoću četkice na površinu predmeta. U novije vreme se to radi prskanjem. Posle toga predmeti se peru mlazom hladne vode, a zatim suše u struji toplog vazduha. Osušene površine se posipaju prahom koji ima veliku moć apsorpcije, kao npr. magnezijum oksid, silicijum oksid itd. Prašak izvlači na površinu fluorescentnu tečnost, a delimično prodire i u pukotine. Suvi

208

prašak se sa površine predmeta uklanja strujom vazduha ili lakim udarcima po predmetu, tako da se zadržava samo na ovlaženim mestima. Postupak fluorescentnog ispitivanja je dat na slici 3.217:

Slika 3.217. Postupak fluorescentnog ispitivanja: 1 – priprema površine – čišćenje, 2 – nanošenje tankog sloja

obojenog penetranta – penetriranje, 3 – odstranjivanje viška penetranta s površine, 4 – nanošenje belog ″razvijača″ – razvijanje

Predmeti se unose u zamračenu prostoriju i osvetljavaju ultra-ljubičastom svetlošću. Mesta na kojima se zadržala fluorescentna tečnost počinju da svetle. Prema veličini greške imamo jaču ili slabiju fluorescentnu svetlost. Pri ispitivanju zavarenih spojeva od kojih se zahteva nepropustivost za tečnosti i gasove koristi se fluorescentni metod. Fluorescentna tečnost se nanosi sa jedne strane, a osvetljavanje sa druge. Ako je šav porozan, tada će fluorescentna tečnost proći kroz pore, a pri osvetljavanju sa ultra-ljubičastom svetlošću dolazi do fluorescencije. Najveću primenu našlo je ispitivanje obojenim tečnostima. Princip rada je potpuno isti kao i kod prethodnih metoda. Prednost ove metode je što se greška može otkriti i pri dnevnom osvetljenju. Osnovna prednost ove kontrole je u njenoj jednostavnoj primeni, a ostale prednosti su joj:

- dobra vidljivost šupljina na površini; - nema potrebe za velikom stručnošću; - ne traži veću pripremu pa je cena relativno niska; - može se primenjivati na svim metalima.

Nedostaci metode:

- kvalitet zavisi od stanja površine; - mogućnost upotrebe samo na odgovarajućim temperaturama; - nemogućnost primene na površinama koje su prethodno bile brušene; - mora imati zaštitu od atmosfere; - ne primenjuje se za proizvode u prehrambenoj industriji; - ne primenjuje se kod spojeva sklonim koroziji.

Tabela 3.41. Primena metoda bez razaranja u zavisnosti od dimenzija pukotina

Metoda Širina pukotine, mm Dužina pukotine, mm Dubina pukotine, mm Primedba

Penetranti 0.1 2 / Zavisi od stanja površine i optičkih pomagala.

Magnetske čestice 0.01 1 0.2 Zavisi od stanja površine.

Ultrazvuk 0.01 1 0.2 Samo za feromagnetske materijale

Radiografija 0.3 5 0.3 /

Akustička emisija 0.001 0.001 0.001 /

209

3.25. Holografija Holografija je fotografski postupak bez sočiva pomoću koga je moguće optičke talase rekonstruisati na određenom mestu u prostoru da bi se utvrdile amplitude i raspodele faza. Da bi se dobio hologram, potrebna je koherentna svetlost – vremenski i prostorno. Ova metoda dijagnostike može se koristiti upoređivanjem dva stanja iz dva različita vremenska trenutka pri promeni opterećenja (naprimer natpritisak ili potpritisak, zamora na savijanje i pad vibracije pri merenju krutosti mašina i dr.) za utvrđivanje lepljenih i zavarenih spojeva, u avioindustriji itd. Znači, holografija je posebna vrsta fotografije, koja omogućava trodimenzionalno posmatranje predmeta.

Slika 3.218. Zraci svetlosti u hologramu

Interferencijski uzorak nastao unutar holografskog materijala ostaje zabeležen u materijalu i nakon što zraci njime više ne prolaze (slika 3.219).

Slika 3.219 Vrste holograma:

- Transmisijski, - Refleksijski hologrami za belo svetlo, - Hologrami sa nekoliko slika, - Multipleksirani hologrami.

Holografski materijali moraju ispunjavati neke uslove:

- izvrsna optička svojstva, - visok dinamički raspon, - visoka osetljivost, - stabilnost.

210

Holografija u nauci i tehnologiji: - Fotografisanje brzih pojava, - Prostorno prikazivanje , - Dubinsko snimanje atoma , - Holografske memorije, - Avio i vojna industrija, - Medicina.