Atualmente, os fixadores são amplamente usados em campos de engenharia, como maquinário, construção, pontes e produção de petróleo. Como a unidade básica de peças estruturais em grande escala, muitos fixadores terão defeitos, como rachaduras, corrosão, poços e danos artificiais durante o trabalho, e os defeitos de rachaduras são responsáveis por uma proporção muito grande e nociva, o que ameaça seriamente a estrutura existente e A segurança e confiabilidade da organização.
A detecção de fissuras consiste em detectar e avaliar a estrutura mecânica para determinar se existe uma fissura e, em seguida, determinar a localização e extensão da fissura. Com o rápido desenvolvimento da fabricação de máquinas modernas, tecnologia eletrônica e tecnologia de computador, a tecnologia de testes não destrutivos foi amplamente desenvolvida e a tecnologia de detecção de rachaduras também foi desenvolvida rapidamente. Este artigo apresenta os métodos tradicionais de detecção de fissuras e, com base nisso, resume os métodos modernos de detecção não destrutivos com base na análise wavelet e pulsos eletromagnéticos (correntes parasitas) e aponta os pontos quentes e as direções do desenvolvimento de métodos de detecção de fissuras para fixadores.
1. Método tradicional de detecção de crack
Existem muitos métodos tradicionais de detecção de crack, que podem ser divididos em duas categorias: detecção convencional e detecção não convencional. Os métodos de teste convencionais incluem teste de corrente parasita, teste de penetrante, teste de partícula magnética, teste radiográfico e teste ultrassônico; os métodos de teste não convencionais incluem emissão acústica, teste infravermelho e teste holográfico a laser.
(1) Métodos de teste de rotina
No momento, a detecção geral de fissuras simples em campos de engenharia, como máquinas, construção e produção de petróleo, todos usam métodos de detecção convencionais. Diferentes métodos de inspeção são adotados para diferentes instituições. Por exemplo, a inspeção ultrassônica é usada principalmente para a inspeção de placas, tubos e barras de metal, peças fundidas, forjadas e soldas, bem como pontes, construções de habitações e outras estruturas de concreto; as inspeções radiográficas são utilizadas principalmente para máquinas, Detecção de peças fundidas e soldas nas áreas de armas, construção naval, eletrônica, aeroespacial, petroquímica, etc .; o teste de partículas magnéticas é usado principalmente para fundições de metal, peças forjadas e soldas; o teste de partículas magnéticas é usado principalmente para fundições de metal, peças forjadas e soldas. O teste de penetração é usado principalmente para fundições de metais ferrosos e não ferrosos, peças forjadas, peças de soldagem, peças de metalurgia do pó e cerâmicas, plásticos e produtos de vidro; O teste de corrente parasita é usado principalmente para detecção de falhas e teste de tubos, barras e fios condutores. Classificação de materiais. Para detecção de rachaduras no fixador, podem ser usados testes ultrassônicos e testes de correntes parasitas. Por exemplo, na pesquisa experimental sobre os melhores parâmetros de detecção de correntes parasitas para pequenas fissuras em fixadores, foi obtida a melhor seção de parâmetros de detecção em que os parâmetros de detecção de correntes parasitas de pequenas fissuras e o sinal de fase são lineares, o que pode melhorar a detecção precisão de pequenas rachaduras nas barras e do tipo externo A seleção dos parâmetros de teste de corrente parasita do fixador tem um importante papel de orientação. No entanto, a detecção de correntes parasitas tem muitos fatores de interferência e requer tecnologia especial de processamento de sinal. Além disso, existe um método de detecção de fissuras na estrutura do espectro de energia de propagação da onda de Lamb, que tem as características de forte capacidade de penetração, alta sensibilidade, rápido e conveniente, mas às vezes ocorrem áreas cegas, bloqueios ocorrem e fissuras de curta distância não podem ser encontradas. É difícil caracterizar qualitativa e quantitativamente os defeitos encontrados. Para a maioria dos fixadores, são usados métodos de detecção de partículas magnéticas e de detecção de falhas fluorescentes. A eficiência da detecção é relativamente alta, mas consome mão de obra e recursos materiais e prejudica a saúde das pessoas' Ao mesmo tempo, devido a fatores humanos, muitas vezes ocorrem inspeções perdidas.
(2) Métodos de detecção não convencionais
Ao testar os fixadores quanto a rachaduras, se os métodos de teste convencionais falharem em atingir a finalidade exigida, os métodos de teste não convencionais podem ser considerados. Aqui estão três métodos de detecção de crack não convencionais comumente usados.
1) Tecnologia de emissão acústica. Essa tecnologia é a mais madura na detecção de trincas em equipamentos sob pressão. Ele alcançou resultados ideais na avaliação de segurança de vasos de pressão e dutos de pressão. Também foi vigorosamente desenvolvido na detecção de trincas em materiais aeroespaciais, compósitos, etc. Para o diagnóstico de trincas em máquinas rotativas, tem havido um certo grau de desenvolvimento, principalmente na detecção de trincas por fadiga em eixos rotativos, engrenagens e trincas de rolamentos. A vantagem da emissão acústica é que é um método de detecção dinâmico. A energia detectada pela emissão acústica vem do próprio objeto sob teste, ao invés de fornecida por equipamentos de teste não destrutivos como testes ultrassônicos ou radiográficos. A detecção de emissão acústica é muito sensível a defeitos e pode detectar e avaliar o status do defeito ativo na estrutura como um todo. A desvantagem é que a detecção é muito afetada pelo material; a sala de detecção é afetada por ruídos elétricos e mecânicos; a precisão de posicionamento não é alta e a identificação de rachaduras pode fornecer informações limitadas.
2) Detecção de infravermelho. Usado principalmente em equipamentos de energia, equipamentos petroquímicos, detecção de processos de processamento mecânico, detecção de incêndio, variedades de culturas e detecção não destrutiva de defeitos em materiais e componentes. A vantagem da tecnologia de teste infravermelho não destrutivo é que ela é uma tecnologia de teste sem contato com alta resolução espacial de longa distância, segura e confiável, inofensiva para o corpo humano, alta sensibilidade, ampla faixa de detecção, velocidade rápida e nenhum impacto no objeto que está sendo testado. A desvantagem da detecção de infravermelho é que a sensibilidade da detecção está relacionada à emissividade térmica, portanto, é interferida pela superfície da peça de teste e pela radiação de fundo, e é afetada pelo tamanho e profundidade do defeito. A resolução da peça de teste original é pobre e a forma e o tamanho do defeito não podem ser medidos com precisão. E a localização, a interpretação dos resultados do teste é mais complicada, um padrão de referência é necessário e o operador do teste precisa ser treinado.
3) Detecção holográfica a laser. Usado principalmente para estrutura de favo de mel, inspeção de material composto, carcaça de motor de foguete sólido, camada de isolamento, camada de revestimento e inspeção de defeito de interface de grão de propelente, inspeção de qualidade de junta de solda de placa de circuito impresso e inspeção de rachadura de fadiga de vaso de pressão, etc. Suas vantagens são detecção conveniente, alta sensibilidade, sem requisitos especiais para o objeto testado e análise quantitativa de defeitos. A desvantagem é que os defeitos de descolagem profundamente enterrados só podem ser detectados quando a área de descolamento é muito grande. Além disso, a detecção holográfica a laser é realizada principalmente em uma sala escura e são necessárias medidas rígidas de isolamento de vibração, o que não é favorável à detecção no local e tem certas limitações.
2. Nova tecnologia de detecção de rachadura moderna
Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, campos de engenharia como maquinário, construção e produção de petróleo têm requisitos cada vez maiores para detecção de rachaduras. Portanto, muitas novas tecnologias de detecção de crack surgiram. Métodos de detecção de fissuras baseados em processamento de sinal e testes não destrutivos de pulso eletromagnético (corrente parasita) são novas tecnologias comumente usadas nos tempos modernos.
(1) Método de detecção de fissuras com base na análise de wavelet
Com o desenvolvimento da tecnologia de processamento de sinal, surgiram métodos de detecção de fissuras baseados no processamento de sinal, incluindo métodos de domínio do tempo, domínio da frequência e domínio da frequência, incluindo transformada de Fourier, transformada de Fourier de curto tempo, distribuição de WignerVille e transformada de Hilbert-Huang (HHT) , separação cega de fontes, etc. Dentre eles, o método de análise de wavelet é o mais representativo. Os métodos de identificação de fissuras diretamente usando a análise de wavelet podem ser divididos nos dois tipos a seguir:
1) Método de análise baseado na resposta no domínio do tempo. Incluindo o método de usar os pontos singulares do mapa de decomposição no domínio do tempo, o método de usar a mudança de coeficientes de wavelet e o método de usar a mudança de energia após a decomposição de wavelet. O método de análise baseado na resposta no domínio do tempo visa encontrar o momento em que ocorre o dano por trinca.
2) Método de análise baseado na resposta espacial. É substituir o eixo do tempo do sinal de resposta no domínio do tempo pelo eixo das coordenadas espaciais da posição espacial e usar a resposta do domínio espacial como entrada para a análise de wavelet. Com base no método de análise de resposta de domínio espacial, a localização da fissura pode ser determinada. O método wavelet em si só pode julgar o momento em que o dano ocorre ou onde ocorre o dano, e o primeiro tem mais aplicações. Se você deseja identificar pequenas rachaduras, é necessário combinar wavelet com outros métodos para detectar rachaduras.
(2) Teste não destrutivo de pulso eletromagnético (corrente parasita)
A tecnologia eletromagnética combina muitas funções, como teste ultrassônico, imagem por corrente parasita, teste de corrente parasita de matriz e corrente parasita pulsada para formar uma nova tecnologia de teste eletromagnética moderna. As tecnologias comuns de detecção de rachaduras incluem teste de corrente parasita pulsada, tecnologia de imagem térmica de corrente parasita pulsada, teste não destrutivo de sonda dupla de transdutor acústico eletromagnético (EMAT) e tecnologia de teste de memória magnética de metal.
A corrente parasita de pulso usa uma corrente de pulso para excitar a bobina, analisar o sinal de resposta transiente no domínio do tempo induzido pela sonda de detecção e selecionar o valor de pico, o tempo de cruzamento de zero e o tempo de pico do sinal para detectar quantitativamente a rachadura. Yang Binfeng da Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa e outros usaram experimentos para provar que a corrente parasita pulsada pode detectar quantitativamente rachaduras de diferentes profundidades na peça de teste com apenas uma varredura; alguns pesquisadores usam a tecnologia alternativa de bobinas harmônicas para realizar a detecção de corrente parasita pulsada e usam seu próprio campo elétrico para conduzir. A mudança na forma do dipolo elétrico contribuída pelo campo elétrico total é maior do que a mudança no condutor medida pelo sensor de campo magnético e a densidade de distribuição do dipolo elétrico na área de rachadura detecta a rachadura.
A desvantagem da corrente parasita pulsada é que o valor de pico do sinal da corrente parasita pulsada é facilmente afetado por outros fatores (como o efeito lift-off) e a capacidade de detecção da sonda de corrente parasita pulsada afetará a detecção de rachaduras.
Todos os instrumentos de imagem por corrente parasita pulsada usam bobinas como sensores de inspeção. Algumas pessoas usam sensores Hall como sensores de inspeção. Nos últimos anos, instrumentos de interferência superquântica começaram a ser aplicados ao campo da inspeção não destrutiva. O uso da tecnologia de imagem térmica por corrente parasita pulsada elimina o efeito lift-off em outras detecções e evita a distorção dos resultados da imagem.
Alguns pesquisadores usam um laser YNG semelhante a um feixe gaussiano para penetrar na superfície da folha de metal, usando corrente parasita pulsada e tecnologia de detecção de transdutor acústico eletromagnético, para identificar a rachadura pela mudança repentina da forma de onda ultrassônica ou o aumento repentino na frequência componente da forma de onda quando o laser irradia a rachadura. .
3. Pontos quentes de pesquisa de crack
Atualmente, a pesquisa sobre a detecção de fissuras em fixadores se concentra apenas nos métodos tradicionais de detecção. A fim de desenvolver tecnologia de detecção e resolver problemas de aplicação prática, os pontos quentes de identificação de danos de trinca concentram-se principalmente nos seguintes dois aspectos: Um é considerar a incerteza O método de identificação estatística de influência, o segundo é a identificação de microfissuras de fixadores.
Haverá muitas incertezas na detecção de danos por trinca, então um método de inferência estatística é proposto para lidar com o problema de identificação do sistema. Com o rápido desenvolvimento da pesquisa de identificação de danos, a pesquisa sobre métodos de identificação de danos com base na teoria da probabilidade e estatística continuou a se aprofundar. Atualmente, os principais campos de aplicação de pesquisa desse método são a identificação de sistemas e o reconhecimento de padrões.
Existem métodos para detectar microfissuras em fixadores, como a detecção de microfissuras com base na tecnologia ICT e o método de captura ultrassônica baseado em aquecimento assistido por laser para identificar microfissuras, mas todos têm suas limitações. Por exemplo, a limitação da detecção de microfissuras com base na tecnologia ICT é que o valor de cinza na imagem coletada é diferente do valor de cinza do fundo. Se o valor de cinza não for muito diferente do valor de cinza do fundo, os detalhes serão mais difíceis de distinguir. A qualidade da imagem dificulta a aquisição de imagens e, ao mesmo tempo, apresenta requisitos mais elevados para o pós-processamento de imagens. Além disso, quando o software VG Studio MAX é utilizado para extrair as microfissuras, é necessário extrair o espaço que contém todas as microfissuras, o que é incerto. Com base no aquecimento auxiliado por laser, a limitação da identificação de microfissuras é que a operação é mais complicada e não pode ser detectada em ambientes agressivos, por isso ainda não foi desenvolvida.
Com o desenvolvimento contínuo da sociedade e da economia, os requisitos para métodos de detecção de fissuras em fixadores estão se tornando cada vez maiores. Ele deve atender aos requisitos de detecção online em tempo real, alta sensibilidade, operação simples e resistência a interferências externas. Ele pode ser usado em ambientes externos agressivos. Trabalhar; detectar com rapidez e precisão a localização, tamanho, largura, profundidade e tendência de desenvolvimento da fissura; o resultado da detecção pode ser exibido no modo de imagem e pode ser analisado; ele integra velocidade de detecção rápida, alta eficiência e resultados intuitivos.
