Способ капиллярного контроля поверхностных дефектов стеклокерамических изделий Российский патент 2024 года по МПК G01N21/91 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля стеклокерамических изделий, предназначенных для изготовления элементов конструкций летательных аппаратов и может быть использовано для определения несплошностей на поверхности стенки стеклокерамических изделий.

Несплошности на поверхностях стенок стеклокерамических изделий уменьшают их эксплуатационные характеристики. Особенно опасны плоскостные несплошности типа трещин, выходящих на поверхность стенки стеклокерамических изделий, которые при эксплуатационных нагрузках могут приводить к их разрушению. Важно обнаружить такие несплошности при проведении неразрушающего контроля. Капиллярный метод контроля, с использованием индикаторного пенетранта, позволяет обнаруживать такие несплошности. Капиллярный метод контроля включает следующие основные операции: подготовка поверхности контроля, пропитка контролируемых изделий индикаторным пенетрантом с целью заполнения полостей поверхностных несплошностей, удаление индикаторного пенетранта с поверхности изделия, проявление несплошностей и выявление следов несплошностей.

Известен способ капиллярного контроля поверхностных и сквозных дефектов (RU 2107285 C1, G01N 21/91, 20.03.1998), заключающийся в подготовке поверхности, нанесении пенетранта, выдержке его на поверхности, удалении его очистителем, нанесении проявителя, на поверхности которого образуются индикаторные следы, характеризующие наличие поверхностных и сквозных дефектов, документальной регистрации индикаторных следов. После документальной регистрации индикаторных следов слой проявителя с индикаторными следами удаляют с помощью необходимых очистителей, затем вторично наносят проявитель, документально регистрируют образующиеся индикаторные следы, характеризующие наличие сквозных дефектов, сравнивают результаты контроля первого и второго этапов и разделяют дефекты на сквозные и поверхностные.

Недостаток данного способа – большая длительность проведения контроля и неэффективность для контроля стеклокерамических изделий.

Известен способ капиллярной дефектоскопии изделий (SU 398863, G01N 21/91, G01N 15/08, G01N 33/20, 27.09.1973), когда проявление несплошностей осуществляют путем вакуумирования пространства над поверхностью детали в течение 5-10 сек. Это позволяет повысить производительность и чувствительность контроля. Вакуумирование производится при помощи передвижной или стационарной камеры. Так как в глубинной части несплошностей имеется воздух, возникает результирующее его давление, действующее на индикаторный раствор в направлении выхода несплошностей на поверхность детали.

Недостаток данного способа – длительный процесс очистки контролируемой детали от индикаторного раствора (пенетранта), в связи с его глубоким проникновением в поверхность контролируемой детали, а также необходимость наличия вакуумной камеры.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ капиллярного неразрушающего контроля наличия дефектов в изделиях из кварцевой керамики (RU 2787655 С1, G01N 21/91, 11.01.2023), при котором изделие после очистки пропитывают жидкостью, удаляют ее с поверхности изделия, наносят на поверхность изделия цветной индикаторный пенетрант на водной основе, который выдерживают в течение 3-10 минут, затем излишки пенетранта удаляют с поверхности изделия посредством смывки водой и по характеру индикаторного рисунка судят о наличии дефектов, после чего изделие сушат при температуре 400-450⁰С в течение 2-4 часов для восстановления исходных характеристик изделия.

Недостатками данного способа являются длительность и трудоемкость процесса контроля, вызванные необходимостью пропитки пористой кварцевой керамики.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества контроля стеклокерамических изделий, предназначенных для изготовления элементов конструкций летательных аппаратов, на определение несплошностей на наружных поверхностях стенок изделий, а также повышение производительности за счет упрощения процесса контроля без использования проявителя.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен:

1. Способ капиллярного контроля поверхностных дефектов стеклокерамических изделий, включающий очистку, нанесение цветного индикаторного пенетранта на водной основе, его выдержку, удаление излишек пенетранта с поверхности изделия посредством смывки водой, обнаружение дефектов, сушку для восстановления исходных характеристик изделия, отличающийся тем, что контролируемую поверхность изделия очищают тканевой хлопчатобумажной салфеткой, смоченной этиловым спиртом, затем изделие сушат на воздухе до полного испарения спирта, потом обдувают продувочным пистолетом поверхность изделия сухим сжатым воздухом до полного удаления пыли и ворса от хлопчатобумажной салфетки, после чего наносят пенетрант, который выдерживают в течение 20-35 минут, затем после смывки излишек пенетранта водой просушивают поверхность контролируемого изделия на воздухе до полного высыхания, далее за счет контрастности светлой поверхности изделия и цветного индикаторного пенетранта, оставшегося внутри поверхностных дефектов и формирующего индикаторный рисунок контролируемой поверхности, судят о наличии дефектов и их размерах, затем изделие сушат в сушильном шкафу при температуре 250 – 300 ⁰С в течение 1,5 – 2 часов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что избыток пенетранта удаляют проточной водой, поместив стеклокерамическое изделие в ванну, при этом контролируемую поверхность очищают хлопчатобумажной салфеткой, смоченной водой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностных дефектов выявляют трещины или раковины.

Перед проведением контроля поверхность изделия стеклокерамического изделия очищают тканевой хлопчатобумажной салфеткой, смоченной этиловым спиртом, что обусловлено удобством, качеством очистки и экономичностью. Затем изделие сушат на воздухе до полного испарения спирта, потом обдувают продувочным пистолетом поверхность изделия сухим сжатым воздухом до полного удаления пыли и ворса от хлопчатобумажной салфетки, т.к. наличие пыли и ворса от хлопчатобумажной салфетки может привести к некорректным результатам контроля (индикаторные следы от пыли и ворса могут быть идентифицированы как поверхностные несплошности).

После обдувки поверхности стеклокерамического изделия наносится цветной индикаторный пенетрант на водной основе и выдерживается от 20 до 35 минут. Время выдержки обусловлено проникающей способностью пенетранта. Пенетрант применяется на водной основе, что обеспечивает его хорошее удаление с поверхности изделия при смывке водой.

Избыток пенетранта удаляют проточной водой, поместив стеклокерамическое изделие в ванну, при этом контролируемую поверхность очищают хлопчатобумажной салфеткой, смоченной водой. При этом удаляются излишки пенетранта с поверхности контроля, но пенетрант не удаляется из поверхностных дефектов.

После смывки водой излишек пенетранта с поверхности контроля, поверхность стеклокерамического изделия просушивают на воздухе до полного ее высыхания, таким образом предотвращается случайное изменение поверхностных индикаторных следов, которое может произойти в случае работы с мокрой поверхностью контроля.

За счет контрастности светлой поверхности стеклокерамического изделия и цветного индикаторного пенетранта, оставшегося внутри поверхностных дефектов и формирующего индикаторный рисунок контролируемой поверхности, судят о наличии дефектов и их размерах. Проявитель не используют, т.к. контрастность контролируемой светлой поверхности стеклокерамического изделия и цветного индикаторного пенетранта позволяет получать яркие индикаторные следы. В процессе контроля выявляются поверхностные раковины и трещины. Размер выявленных дефектов определяют с помощью измерительной лупы.

Для возвращения исходных характеристик стеклокерамическое изделие сушат в сушильном шкафу при температуре 250–300°С в течение 1,5–2 часов. Температура и время нагрева определяются деструкцией пенетранта, его выгоранием, и как следствие – обесцвечивание поверхности контроля. Сушильный шкаф позволяет равномерно прогревать контролируемое изделие и поддерживать требуемую температуру сушки.

На фиг. 1, 2, 3 показаны фрагменты стеклокерамических изделий при проведении их капиллярного контроля при помощи индикаторного пенетранта на водной основе П-42, с раковинами на поверхности контроля.

На фиг. 4, 5, 6 показаны фрагменты стеклокерамических изделий при проведении их капиллярного контроля при помощи индикаторного пенетранта на водной основе П-52, с трещинами на поверхности контроля.

Осуществление заявленного способа подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Перед проведением контроля стеклокерамическое изделие из материала марки ОТМ-357 толщиной 10 мм протирают тканевой хлопчатобумажной салфеткой, смоченной этиловым спиртом, в течение не менее 5 мин. Затем обдувают продувочным пистолетом контролируемую поверхность стеклокерамического изделия сухим сжатым воздухом в течение 45 секунд под давлением () МПа  до полного удаления пыли и ворса от хлопчатобумажной салфетки. Затем наносят цветной индикаторный пенетрант П-42 на контролируемую поверхность стеклокерамического изделия, выдерживая в течение 20 мин. Далее помещают изделие в ванну и удаляют избыток цветного индикаторного пенетранта с поверхности контролируемого стеклокерамического изделия проточной водой с помощью хлопчатобумажной салфетки, смоченной водой. Затем просушивают поверхность контролируемого стеклокерамического изделия на воздухе в течение 20 минут, потом проводят визуальный осмотр поверхности стеклокерамического изделия при естественном освещении. За счет контрастности контролируемой белой поверхности стеклокерамического изделия и цветного индикаторного пенетранта с помощью измерительной лупы обнаруживают поверхностные дефекты в виде раковин, как показано на фиг. 1, 2, 3. После окончания визуального осмотра стеклокерамическое изделие сушат в сушильном шкафу при температуре 250°С в течение 1,5 часов с целью удаления цветного индикаторного пенетранта с проконтролированной поверхности стеклокерамического изделия.

Пример 2. Эксперимент проводят при указанных в примере 1 условиях и параметрах. Отличие состоит в том, что контролируют стеклокерамическое из материала марки ОТМ-357О толщиной 20 мм. Наносят цветной индикаторный пенетрант П-52, который выдерживают в течение 35 минут. Далее удаляют избыток цветного индикаторного пенетранта с поверхности контролируемого стеклокерамического изделия с помощью хлопчатобумажной салфетки, смоченной водой. Затем просушивают поверхность контролируемого стеклокерамического изделия на воздухе в течение 35 минут, потом проводят визуальный осмотр поверхности стеклокерамического изделия при искусственном освещении. За счет контрастности контролируемой белой поверхности стеклокерамического изделия и цветного индикаторного пенетранта с помощью измерительной лупы обнаруживают поверхностные дефекты в виде трещин, как показано на фиг. 4, 5, 6. После окончания визуального осмотра стеклокерамическое изделие сушат в сушильном шкафу при температуре 300°С в течении 2 часов с целью удаления цветного индикаторного пенетранта с проконтролированной поверхности стеклокерамического изделия.

При проведении капиллярного контроля стеклокерамических изделий индикаторным пенетрантом на водной основе, разноцветность поверхности контроля и несплошности после удаления излишка пенетранта позволяет проводить контроль без использования проявителя.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля стеклокерамических изделий, предназначенных для изготовления элементов конструкций летательных аппаратов, и может быть использовано для определения несплошностей на поверхности стенки стеклокерамических изделий. Способ капиллярного контроля поверхностных дефектов стеклокерамических изделий включает очистку, нанесение цветного индикаторного пенетранта на водной основе, его выдержку, удаление излишек пенетранта с поверхности изделия посредством смывки водой, обнаружение дефектов, сушку для восстановления исходных характеристик изделия. Контролируемую поверхность изделия очищают тканевой хлопчатобумажной салфеткой, смоченной этиловым спиртом. Затем изделие сушат на воздухе до полного испарения спирта, обдувают продувочным пистолетом поверхность изделия сухим сжатым воздухом до полного удаления пыли и ворса от хлопчатобумажной салфетки. Наносят пенетрант, который выдерживают в течение 20-35 минут, затем после смывки излишек пенетранта водой просушивают поверхность контролируемого изделия на воздухе до полного высыхания. Далее за счет контрастности светлой поверхности изделия и цветного индикаторного пенетранта, оставшегося внутри поверхностных дефектов и формирующего индикаторный рисунок контролируемой поверхности, судят о наличии дефектов и их размерах. Затем изделие сушат в сушильном шкафу при температуре 250-300°С в течение 1,5-2 часов. Техническим результатом является повышение качества контроля стеклокерамических изделий и повышение производительности анализа. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ капиллярного контроля поверхностных дефектов стеклокерамических изделий, включающий очистку, нанесение цветного индикаторного пенетранта на водной основе, его выдержку, удаление излишек пенетранта с поверхности изделия посредством смывки водой, обнаружение дефектов, сушку для восстановления исходных характеристик изделия, отличающийся тем, что контролируемую поверхность изделия очищают тканевой хлопчатобумажной салфеткой, смоченной этиловым спиртом, затем изделие сушат на воздухе до полного испарения спирта, потом обдувают продувочным пистолетом поверхность изделия сухим сжатым воздухом до полного удаления пыли и ворса от хлопчатобумажной салфетки, после чего наносят пенетрант, который выдерживают в течение 20-35 минут, затем после смывки излишек пенетранта водой просушивают поверхность контролируемого изделия на воздухе до полного высыхания, далее за счет контрастности светлой поверхности изделия и цветного индикаторного пенетранта, оставшегося внутри поверхностных дефектов и формирующего индикаторный рисунок контролируемой поверхности, судят о наличии дефектов и их размерах, затем изделие сушат в сушильном шкафу при температуре 250-300°С в течение 1,5-2 часов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что избыток пенетранта удаляют проточной водой, поместив стеклокерамическое изделие в ванну, при этом контролируемую поверхность очищают хлопчатобумажной салфеткой, смоченной водой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностных дефектов выявляют трещины или раковины.