Actualment, els elements de fixació s’utilitzen àmpliament en camps d’enginyeria com ara la maquinària, la construcció, els ponts i la producció de petroli. Com a unitat bàsica de peces estructurals a gran escala, molts elements de subjecció presenten defectes com ara esquerdes, corrosió, fosses i danys causats per l’home durant el treball, i els defectes d’esquerdes representen una proporció molt gran i són nocius, cosa que amenaça greument l’estructura existent. i La seguretat i fiabilitat de l'organització.
La detecció d’esquerdes consisteix a detectar i avaluar l’estructura mecànica per determinar si hi ha una esquerda i, a continuació, determinar la ubicació i l’extensió de l’esquerda. Amb el ràpid desenvolupament de la fabricació de maquinària moderna, tecnologia electrònica i tecnologia informàtica, s’ha desenvolupat molt la tecnologia de proves no destructives i també s’ha desenvolupat ràpidament la tecnologia de detecció d’esquerdes. Aquest article introdueix per primera vegada els mètodes tradicionals de detecció d’esquerdes i, sobre aquesta base, resumeix els mètodes moderns de detecció no destructiva basats en l’anàlisi d’ondeletes i els impulsos electromagnètics (corrent de Foucault), i assenyala els punts calents i les direccions del desenvolupament de mètodes de detecció d’esquerdes de fixació.
1. Mètode tradicional de detecció d'esquerdes
Hi ha molts mètodes tradicionals de detecció d'esquerdes, que es poden dividir en dues categories: detecció convencional i detecció no convencional. Els mètodes de proves convencionals inclouen proves de corrent de Foucault, proves de penetrants, proves de partícules magnètiques, proves radiogràfiques i proves per ultrasons; els mètodes de proves no convencionals inclouen emissió acústica, proves d'infrarojos i proves hologràfiques amb làser.
(1) Mètodes de prova de rutina
Actualment, la detecció simple d’esquerdes generals en camps d’enginyeria com la maquinària, la construcció i la producció de petroli utilitzen mètodes de detecció convencionals. S’adopten diferents mètodes d’inspecció per a diferents institucions. Per exemple, la inspecció per ultrasons s’utilitza principalment per a la inspecció de plaques metàl·liques, canonades i barres, peces de fosa, forjats i soldadures, així com ponts, construccions d’habitatges i altres estructures de formigó; les inspeccions radiogràfiques s’utilitzen principalment per a maquinària, detecció de peces de fosa i soldadures en els camps de les armes, construcció naval, electrònica, aeroespacial, petroquímica, etc .; les proves de partícules magnètiques s'utilitzen principalment per a foses metàl·liques, forjats i soldadures; les proves de partícules magnètiques s’utilitzen principalment per a foses metàl·liques, forjats i soldadures Les proves de penetració s’utilitzen principalment per a foses de metalls no ferrosos i ferrosos, forjats, peces de soldadura, peces de metal·lúrgia de pols i productes de ceràmica, plàstics i vidre; les proves de corrent de Foucault s’utilitzen principalment per a la detecció d’errors i la prova de canonades, barres i cables conductors. Classificació de materials. Per a la detecció de fissures de fixació, es poden utilitzar proves d'ultrasons i proves de corrent de Foucault. Per exemple, en la investigació experimental sobre els millors paràmetres de detecció de corrent de Foucault per a petites esquerdes en els elements de subjecció, s’ha obtingut la millor secció de paràmetres de detecció en què els paràmetres de detecció de corrent de Foucault de petites esquerdes i el senyal de fase són lineals, cosa que pot millorar la detecció precisió de les petites esquerdes de les barres i del tipus extern La selecció dels paràmetres de prova del corrent de Foucault de subjecció té un paper rector important. Tot i això, la detecció de corrent de Foucault té molts factors d’interferència i requereix una tecnologia especial de processament de senyal. A més, hi ha un mètode de detecció d’esquerdes d’estructura d’espectre d’energia de propagació d’ona de xai, que té les característiques d’una forta capacitat de penetració, alta sensibilitat, ràpida i convenient, però de vegades es produeixen zones cegues, es produeixen bloqueigs i no es poden trobar esquerdes a curta distància. És difícil caracteritzar qualitativament i quantitativament els defectes trobats. Per a la majoria dels elements de fixació, s’utilitzen mètodes de detecció de partícules magnètiques i de fluorescència. L'eficiència de la detecció és relativament alta, però consumeix recursos humans i materials i perjudica la salut de les persones. Al mateix temps, a causa de factors humans, sovint es perden inspeccions.
(2) Mètodes de detecció no convencionals
A l’hora de provar els elements de fixació de les esquerdes, si els mètodes de prova convencionals no aconsegueixen l’objectiu requerit, es poden considerar mètodes de prova no convencionals. A continuació, es detallen tres mètodes no convencionals de detecció d’esquerdes que s’utilitzen habitualment.
1) Tecnologia d’emissió acústica. Aquesta tecnologia és la més madura en la detecció d'esquerdes dels equips a pressió. Ha aconseguit resultats ideals en l’avaluació de la seguretat dels recipients a pressió i de les canonades a pressió. També s’ha desenvolupat enèrgicament en la detecció d’esquerdes d’aeroespacials, materials compostos, etc. Per al diagnòstic d’esquerdes de maquinària giratòria, hi ha hagut un cert grau de desenvolupament principalment en la detecció d’esquerdes per fatiga en eixos rotatius, engranatges i esquerdes de rodaments. L’avantatge de l’emissió acústica és que és un mètode de detecció dinàmica. L’energia detectada per l’emissió acústica prové de l’objecte que s’està provant en lloc de proporcionar-la un equip de proves no destructives, com ara proves per ultrasons o radiografia. La detecció d’emissions acústiques és molt sensible als defectes i pot detectar i avaluar l’estat de defecte actiu de l’estructura en el seu conjunt. L’inconvenient és que la detecció es veu molt afectada pel material; la sala de detecció es veu afectada pel soroll elèctric i el soroll mecànic; la precisió de posicionament no és elevada i la identificació d'esquerdes només pot proporcionar informació limitada.
2) Detecció d'infrarojos. S'utilitza principalment en equips d'energia, equips petroquímics, detecció de processos de processament mecànic, detecció d'incendis, varietats de cultius i detecció no destructiva de defectes de materials i components. L’avantatge de la tecnologia de proves no destructives d’infrarojos és que és una tecnologia de proves sense contacte amb alta resolució espacial a llarga distància, segura i fiable, inofensiva per al cos humà, alta sensibilitat, ampli rang de detecció, velocitat ràpida i sense impacte sobre l'objecte que s'està provant. L’inconvenient de la detecció per infrarojos és que la sensibilitat de la detecció està relacionada amb l’emissivitat tèrmica, de manera que s’interfereix per la superfície de la peça de prova i la radiació de fons i es veu afectada per la mida i la profunditat enterrada del defecte. La resolució de la prova original és pobra i la forma i la mida del defecte no es poden mesurar amb precisió. I la ubicació, la interpretació dels resultats de la prova és més complicada, es requereix un estàndard de referència i cal formar l’operador de la prova.
3) Detecció hologràfica amb làser. S'utilitza principalment per a l'estructura de panal, inspecció de material compost, carcassa de motor coet sòlid, capa d'aïllament, capa de recobriment i inspecció de defectes de la interfície de gra propulsor, inspecció de qualitat de la junta de soldadura de placa de circuit imprès i inspecció de fissures per fatiga del recipient, etc. Els seus avantatges són una detecció convenient, alta sensibilitat, sense requisits especials per a l'objecte provat i anàlisi quantitativa de defectes. L'inconvenient és que els defectes de desbordament profundament enterrats només es poden detectar quan l'àrea de desbordament és bastant gran. A més, la detecció hologràfica amb làser es realitza majoritàriament en una habitació fosca i cal fer mesures estrictes d’aïllament de vibracions, cosa que no és propícia per a la detecció in situ i té certes limitacions.
2. Nova tecnologia de detecció moderna d’esquerdes
Amb el ràpid desenvolupament de la ciència i la tecnologia, camps d’enginyeria com la maquinària, la construcció i la producció de petroli tenen requisits cada vegada més alts per a la detecció d’esquerdes. Per tant, han aparegut moltes noves tecnologies de detecció d’esquerdes. Els mètodes de detecció d’esquerdes basats en el processament del senyal i les proves no destructives de pols electromagnètic (corrent de Foucault) són noves tecnologies que s’utilitzen habitualment en els temps moderns.
(1) Mètode de detecció d’esquerdes basat en l’anàlisi d’onetes
Amb el desenvolupament de la tecnologia de processament de senyals, han sorgit mètodes de detecció d’esquerdes basats en el processament de senyals, inclosos mètodes de domini temporal, domini de freqüència i domini de freqüència, incloses la transformada de Fourier, la transformada de Fourier a curt termini, la distribució de WignerVille i la transformada de Hilbert-Huang (HHT). , separació de fonts cegues, etc. Entre ells, el mètode d'anàlisi de les ondel·les és el més representatiu. Els mètodes d’identificació d’esquerdes que fan servir directament l’anàlisi d’onetes es poden dividir en els dos tipus següents:
1) Mètode d’anàlisi basat en la resposta del domini temporal. Incloent el mètode d’utilitzar els punts singulars del mapa de descomposició de dominis temporals, el mètode d’utilitzar el canvi de coeficients d’oneta i el mètode d’utilitzar el canvi d’energia després de la descomposició de l’ona. El mètode d’anàlisi basat en la resposta del domini temporal pretén trobar el moment en què es produeixen danys a les esquerdes.
2) Mètode d’anàlisi basat en la resposta espacial. Es tracta de substituir l’eix temporal del senyal de resposta del domini temporal per l’eix de coordenades espacials de la posició espacial i utilitzar la resposta del domini espacial com a entrada per a l’anàlisi d’onetes. Basant-se en el mètode d’anàlisi de la resposta del domini espacial, es pot determinar la ubicació de l’esquerda. El mètode wavelet en si mateix només pot jutjar el moment en què es produeix el dany o on es produeix el dany, i el primer té més aplicacions. Si voleu identificar petites esquerdes, heu de combinar wavelet amb altres mètodes per detectar esquerdes.
(2) Assaigs no destructius de pols electromagnètic (corrent de Foucault)
La tecnologia electromagnètica combina moltes funcions, com ara proves d’ultrasons, imatges de corrent de Foucault, proves de corrent de Foucault i pulsacions de corrent de Foucault per formar una nova tecnologia de proves electromagnètiques moderna. Les tecnologies més habituals de detecció d’esquerdes inclouen proves de corrent de Foucault polsades, tecnologia d’imatges tèrmiques de corrent de Foucault polsades, corrent de Foucault pulsat i proves no destructives de sonda electromagnètica acústica (EMAT) i tecnologia de proves de memòria magnètica metàl·lica.
El corrent de Foucault de pols utilitza un corrent de pols per excitar la bobina, analitzar el senyal de resposta transitòria del domini temporal induït per la sonda de detecció i seleccionar el valor màxim, el temps de creuament zero i el temps màxim del senyal per detectar quantitativament l’esquerda. Yang Binfeng de la Universitat Nacional de Tecnologia de Defensa i altres han utilitzat experiments per demostrar que el corrent de Foucault impulsat pot detectar quantitativament esquerdes de diferents profunditats a la peça de prova amb només un escaneig; alguns investigadors utilitzen la tecnologia alternativa de les bobines harmòniques per realitzar la detecció de corrent de Foucault pulsat i utilitzen el seu propi camp elèctric per conduir El canvi en la forma del dipol elèctric aportat pel camp elèctric total és superior al canvi del conductor mesurat per la sensor de camp magnètic i es detecta que la densitat de distribució del dipol elèctric a la zona de la fissura detecta l’esquerda.
L’inconvenient del corrent de Foucault polsat és que el valor màxim del senyal de corrent de Foucault pulsat es veu fàcilment afectat per altres factors (com l’efecte de desplegament), i la capacitat de detecció de la sonda de corrent de Foucault pulsada afectarà la detecció d’esquerdes.
Tots els instruments d'imatge de corrent de Foucault impulsats utilitzen bobines com a sensors d'inspecció. Algunes persones utilitzen els sensors Hall com a sensors d’inspecció. En els darrers anys, els instruments d’interferència quàntica super s’han començat a aplicar al camp de la inspecció no destructiva. L’ús de la tecnologia d’imatges tèrmiques de corrent de Foucault impulsat elimina l’efecte d’elevació en altres deteccions i evita la distorsió dels resultats de la imatge.
Alguns investigadors utilitzen un làser YNG similar a un feix de Gauss per penetrar a la superfície de la xapa metàl·lica, utilitzant tecnologia de detecció de transductor de corrent de Foucault impulsat i electromagnètic, per identificar l’esquerda pel canvi sobtat de la forma d’ona ultrasònica o l’augment sobtat de la freqüència component de la forma d’ona quan el làser irradia l’esquerda. .
3. Els punts calents de la investigació del crack
Actualment, la investigació sobre la detecció de fissures de fixació només es manté en els mètodes tradicionals de detecció. Per tal de desenvolupar tecnologia de detecció i resoldre problemes pràctics d’aplicació, els punts calents de la identificació de danys per esquerdes es concentren principalment en els dos aspectes següents: Un consisteix a considerar la incertesa.
Hi haurà moltes incerteses en la detecció de danys per esquerdes, de manera que es proposa un mètode d'inferència estadística per fer front al problema d'identificació del sistema. Amb el ràpid desenvolupament de la investigació d’identificació de danys, la investigació sobre mètodes d’identificació de danys basada en la teoria de les probabilitats i les estadístiques ha continuat aprofundint. Actualment, els principals camps d’aplicació de la investigació d’aquest mètode són la identificació de sistemes i el reconeixement de patrons.
Hi ha mètodes per detectar micro esquerdes en els elements de subjecció, com ara la detecció de micro esquerdes basades en la tecnologia TIC i el mètode de captura per ultrasons basat en làser assistit per làser per identificar micro esquerdes, però totes tenen les seves limitacions. Per exemple, la limitació de la detecció de micro-esquerdes basada en la tecnologia TIC és que el valor de gris de la imatge recollida és diferent del valor de gris de fons. Si el valor del gris no és molt diferent del valor del gris de fons, els detalls són més difícils de distingir. La qualitat de la imatge dificulta l'adquisició d'imatges i, al mateix temps, proposa requisits més alts per al postprocessament de la imatge. A més, quan s’utilitza el programari VG Studio MAX per extreure les micro esquerdes, és necessari extreure l’espai que conté totes les micro esquerdes, cosa que és incerta. Basat en un escalfament assistit per làser, la limitació de la identificació de micro esquerdes és que l’operació és més complicada i no es pot detectar en entorns difícils, per la qual cosa encara s’ha de desenvolupar.
Amb el desenvolupament continu de la societat i l’economia, els requisits per als mètodes de detecció d’esquerdes de fixació són cada vegada més alts. Ha de complir els requisits de detecció en línia en temps real, alta sensibilitat, funcionament senzill i resistència a les interferències externes. Es pot utilitzar en entorns externs durs. Treball; detectar amb rapidesa i precisió la ubicació, mida, amplada, profunditat i tendència de desenvolupament de l’esquerda; el resultat de la detecció es pot visualitzar en mode imatge i es pot analitzar; integra velocitat de detecció ràpida, alta eficiència i resultats intuïtius.
