ปัจจุบันตัวยึดใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาวิศวกรรมเช่นเครื่องจักรการก่อสร้างสะพานและการผลิตน้ำมัน ในฐานะที่เป็นหน่วยพื้นฐานของชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่ตัวยึดจำนวนมากจะมีข้อบกพร่องเช่นรอยแตกการกัดกร่อนหลุมและความเสียหายที่มนุษย์สร้างขึ้นในระหว่างการทำงานและข้อบกพร่องของรอยแตกมีสัดส่วนที่มากและเป็นอันตรายซึ่งคุกคามโครงสร้างที่มีอยู่อย่างร้ายแรง และความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือขององค์กร
การตรวจจับรอยแตกคือการตรวจจับและประเมินโครงสร้างทางกลเพื่อตรวจสอบว่ามีรอยแตกหรือไม่จากนั้นจึงกำหนดตำแหน่งและขอบเขตของรอยแตก ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตเครื่องจักรที่ทันสมัยเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เทคโนโลยีการทดสอบแบบไม่ทำลายได้รับการพัฒนาอย่างมากและเทคโนโลยีการตรวจจับรอยแตกก็ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเช่นกัน บทความนี้จะแนะนำวิธีการตรวจจับรอยแตกแบบดั้งเดิมเป็นครั้งแรกและบนพื้นฐานนี้จะสรุปวิธีการตรวจจับแบบไม่ทำลายที่ทันสมัยโดยอาศัยการวิเคราะห์เวฟเล็ตและพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้า (กระแสไหลวน) และชี้ให้เห็นจุดร้อนและทิศทางของการพัฒนาวิธีการตรวจจับรอยแตกแบบสปริง
1. วิธีการตรวจจับรอยแตกแบบดั้งเดิม
มีวิธีการตรวจจับรอยแตกแบบดั้งเดิมหลายวิธีซึ่งสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ การตรวจจับแบบธรรมดาและการตรวจจับแบบผิดปกติ วิธีการทดสอบทั่วไป ได้แก่ การทดสอบกระแสวนการทดสอบทะลุทะลวงการทดสอบอนุภาคแม่เหล็กการทดสอบด้วยรังสีและการทดสอบอัลตราโซนิก วิธีการทดสอบที่ไม่ธรรมดา ได้แก่ การปล่อยอะคูสติกการทดสอบอินฟราเรดและการทดสอบโฮโลแกรมด้วยเลเซอร์
(1) วิธีการทดสอบตามปกติ
ในปัจจุบันการตรวจจับรอยแตกอย่างง่ายทั่วไปในสาขาวิศวกรรมเช่นเครื่องจักรการก่อสร้างและการผลิตน้ำมันล้วนใช้วิธีการตรวจจับแบบเดิม ใช้วิธีการตรวจสอบที่แตกต่างกันสำหรับสถาบันต่างๆ ตัวอย่างเช่นการตรวจสอบอัลตราโซนิกส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการตรวจสอบแผ่นโลหะท่อและบาร์การหล่อการตีขึ้นรูปและรอยเชื่อมรวมถึงสะพานโครงสร้างที่อยู่อาศัยและโครงสร้างคอนกรีตอื่น ๆ การตรวจสอบภาพรังสีส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเครื่องจักรการตรวจจับการหล่อและรอยเชื่อมในด้านอาวุธการต่อเรืออิเล็กทรอนิกส์การบินและอวกาศปิโตรเคมี ฯลฯ การทดสอบอนุภาคแม่เหล็กส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการหล่อโลหะการตีขึ้นรูปและการเชื่อม การทดสอบอนุภาคแม่เหล็กส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการหล่อโลหะการตีขึ้นรูปและรอยเชื่อมการทดสอบการเจาะส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการหล่อโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและเหล็กการตีขึ้นรูปชิ้นส่วนเชื่อมชิ้นส่วนโลหะผงและเซรามิกพลาสติกและผลิตภัณฑ์แก้ว การทดสอบกระแสวนส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการตรวจจับข้อบกพร่องและการทดสอบท่อบาร์และสายไฟที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า การจัดเรียงวัสดุ สำหรับการตรวจจับรอยแตกของสปริงสามารถใช้การทดสอบอัลตราโซนิกและการทดสอบกระแสไหลวนได้ ตัวอย่างเช่นในการวิจัยเชิงทดลองเกี่ยวกับพารามิเตอร์การตรวจจับกระแสวนที่ดีที่สุดสำหรับรอยแตกขนาดเล็กในตัวยึดส่วนพารามิเตอร์การตรวจจับที่ดีที่สุดซึ่งได้รับพารามิเตอร์การตรวจจับกระแสวนของรอยแตกขนาดเล็กและสัญญาณเฟสเป็นเชิงเส้นซึ่งสามารถปรับปรุงการตรวจจับได้ ความแม่นยำของรอยแตกขนาดเล็กในแท่งและประเภทภายนอกการเลือกพารามิเตอร์การทดสอบกระแสไหลวนของสปริงมีส่วนสำคัญในการชี้แนะ อย่างไรก็ตามการตรวจจับกระแสวนมีปัจจัยรบกวนมากมายและต้องใช้เทคโนโลยีการประมวลผลสัญญาณพิเศษ นอกจากนี้ยังมีวิธีการตรวจจับรอยแตกของโครงสร้างสเปกตรัมพลังงานการแพร่กระจายคลื่นลูกแกะซึ่งมีลักษณะของความสามารถในการเจาะทะลุที่แข็งแกร่งมีความไวสูงรวดเร็วและสะดวก แต่บางครั้งก็เกิดบริเวณที่ตาบอดมีการอุดตันและไม่พบรอยแตกระยะสั้น เป็นการยากที่จะระบุลักษณะของข้อบกพร่องที่พบในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ สำหรับตัวยึดส่วนใหญ่จะใช้วิธีการตรวจจับอนุภาคแม่เหล็กและวิธีการตรวจจับข้อบกพร่องจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ ประสิทธิภาพการตรวจจับค่อนข้างสูง แต่ใช้กำลังคนและทรัพยากรวัสดุและทำลายสุขภาพของผู้คน&# 39 ในขณะเดียวกันเนื่องจากปัจจัยมนุษย์มักจะมีการตรวจสอบพลาด
(2) วิธีการตรวจจับที่ผิดปกติ
เมื่อทำการทดสอบตัวยึดสำหรับรอยแตกร้าวหากวิธีการทดสอบแบบเดิมไม่สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ที่ต้องการสามารถพิจารณาวิธีการทดสอบที่ไม่ธรรมดาได้ ต่อไปนี้เป็นวิธีการตรวจหารอยแตกที่ใช้กันทั่วไปสามวิธี
1) เทคโนโลยีการปล่อยอะคูสติก เทคโนโลยีนี้เป็นเทคโนโลยีที่สมบูรณ์ที่สุดในการตรวจจับรอยแตกของอุปกรณ์ความดัน ได้ผลลัพธ์ที่ดีเยี่ยมในการประเมินความปลอดภัยของภาชนะรับความดันและท่อส่งแรงดัน นอกจากนี้ยังได้รับการพัฒนาอย่างจริงจังในการตรวจจับรอยแตกของการบินและอวกาศวัสดุคอมโพสิต ฯลฯ สำหรับการวินิจฉัยรอยแตกของเครื่องจักรที่หมุนได้มีการพัฒนาในระดับหนึ่งโดยส่วนใหญ่เป็นการตรวจหารอยแตกเมื่อยล้าในเพลาหมุนเฟืองและรอยแตกของแบริ่ง ข้อดีของการปล่อยอะคูสติกคือเป็นวิธีการตรวจจับแบบไดนามิก พลังงานที่ตรวจพบโดยการปล่อยอะคูสติกมาจากวัตถุที่อยู่ระหว่างการทดสอบแทนที่จะจัดหาโดยอุปกรณ์ทดสอบแบบไม่ทำลายล้างเช่นการทดสอบอัลตราโซนิกหรือการแผ่รังสี การตรวจจับการปล่อยอะคูสติกมีความไวต่อข้อบกพร่องอย่างมากและสามารถตรวจจับและประเมินสถานะข้อบกพร่องที่ใช้งานอยู่ในโครงสร้างโดยรวมได้ ข้อเสียคือการตรวจจับได้รับผลกระทบอย่างมากจากวัสดุ ห้องตรวจจับได้รับผลกระทบจากเสียงไฟฟ้าและเสียงทางกล ความแม่นยำในการระบุตำแหน่งไม่สูงนักและการระบุรอยแตกสามารถให้ข้อมูลได้ จำกัด เท่านั้น
2) การตรวจจับอินฟราเรด ส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าอุปกรณ์ปิโตรเคมีการตรวจจับกระบวนการแปรรูปทางกลการตรวจจับไฟพันธุ์พืชและการตรวจจับข้อบกพร่องในวัสดุและส่วนประกอบโดยไม่ทำลาย ข้อดีของเทคโนโลยีการทดสอบแบบไม่ทำลายอินฟราเรดคือเป็นเทคโนโลยีการทดสอบแบบไม่สัมผัสที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่ระยะไกลปลอดภัยและเชื่อถือได้ไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ความไวสูงช่วงการตรวจจับที่กว้างความเร็วที่รวดเร็วและไม่มีผลกระทบ บนวัตถุที่กำลังทดสอบ ข้อเสียของการตรวจจับอินฟราเรดคือความไวในการตรวจจับเกี่ยวข้องกับการแผ่รังสีความร้อนดังนั้นจึงถูกรบกวนโดยพื้นผิวของชิ้นทดสอบและการแผ่รังสีพื้นหลังและได้รับผลกระทบจากขนาดและความลึกที่ฝังอยู่ของข้อบกพร่อง ความละเอียดของชิ้นทดสอบต้นฉบับไม่ดีและไม่สามารถวัดรูปร่างและขนาดของข้อบกพร่องได้อย่างแม่นยำ และสถานที่การตีความผลการทดสอบมีความซับซ้อนมากขึ้นจำเป็นต้องมีมาตรฐานอ้างอิงและผู้ดำเนินการทดสอบต้องได้รับการฝึกอบรม
3) การตรวจจับโฮโลแกรมด้วยเลเซอร์ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับโครงสร้างรังผึ้งการตรวจสอบวัสดุคอมโพสิตเปลือกมอเตอร์จรวดแข็งชั้นฉนวนชั้นเคลือบและการตรวจสอบข้อบกพร่องอินเทอร์เฟซเมล็ดพืชขับเคลื่อนการตรวจสอบคุณภาพรอยต่อประสานแผงวงจรพิมพ์และการตรวจสอบรอยแตกความล้าของภาชนะรับความดัน ฯลฯ ข้อดีคือการตรวจจับที่สะดวกสูง ความไวไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับวัตถุที่ทดสอบและการวิเคราะห์เชิงปริมาณของข้อบกพร่อง ข้อเสียคือสามารถตรวจพบข้อบกพร่องในการขจัดข้อบกพร่องที่ฝังลึกได้ก็ต่อเมื่อพื้นที่ที่ถูกลบล้างมีขนาดค่อนข้างใหญ่ นอกจากนี้การตรวจจับโฮโลแกรมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่จะดำเนินการในห้องมืดและจำเป็นต้องมีมาตรการแยกการสั่นสะเทือนที่เข้มงวดซึ่งไม่เอื้อต่อการตรวจจับในสถานที่และมีข้อ จำกัด บางประการ
2. เทคโนโลยีใหม่ของการตรวจจับรอยแตกที่ทันสมัย
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสาขาวิศวกรรมเช่นเครื่องจักรการก่อสร้างและการผลิตน้ำมันมีข้อกำหนดที่สูงขึ้นและสูงขึ้นสำหรับการตรวจจับรอยแตก ดังนั้นจึงมีเทคโนโลยีการตรวจหารอยแตกใหม่ ๆ เกิดขึ้นมากมาย วิธีการตรวจจับรอยแตกโดยอาศัยการประมวลผลสัญญาณและการทดสอบแบบไม่ทำลายพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้า (กระแสวน) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ใช้กันทั่วไปในยุคปัจจุบัน
(1) วิธีการตรวจจับรอยแตกตามการวิเคราะห์เวฟเล็ต
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลสัญญาณทำให้เกิดวิธีการตรวจจับรอยแตกตามการประมวลผลสัญญาณซึ่งรวมถึงโดเมนเวลาโดเมนความถี่และวิธีโดเมนความถี่รวมถึงการแปลงฟูริเยร์การแปลงฟูริเยร์ในเวลาสั้นการกระจายแบบ WignerVille และการแปลงฮิลเบิร์ต - ฮวง (HHT) , การแยกแหล่งที่มาของคนตาบอด ฯลฯ ในหมู่พวกเขาวิธีการวิเคราะห์เวฟเล็ตเป็นตัวแทนมากที่สุด วิธีการระบุรอยแตกโดยตรงโดยใช้การวิเคราะห์เวฟเล็ตสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทต่อไปนี้:
1) วิธีการวิเคราะห์ตามการตอบสนองของโดเมนเวลา รวมถึงวิธีการใช้จุดเอกพจน์ของแผนที่การสลายตัวของโดเมนเวลาวิธีการใช้การเปลี่ยนแปลงของสัมประสิทธิ์ของคลื่นและวิธีการใช้การเปลี่ยนแปลงพลังงานหลังจากการสลายตัวของเวฟเล็ต วิธีการวิเคราะห์ตามการตอบสนองของโดเมนเวลามีจุดมุ่งหมายเพื่อค้นหาช่วงเวลาที่ความเสียหายของรอยแตกเกิดขึ้น
2) วิธีการวิเคราะห์ตามการตอบสนองเชิงพื้นที่ เป็นการแทนที่แกนเวลาของสัญญาณตอบกลับโดเมนเวลาด้วยแกนพิกัดเชิงพื้นที่ของตำแหน่งเชิงพื้นที่และใช้การตอบสนองโดเมนเชิงพื้นที่เป็นอินพุตสำหรับการวิเคราะห์เวฟเล็ต จากวิธีการวิเคราะห์การตอบสนองของโดเมนเชิงพื้นที่สามารถกำหนดตำแหน่งของรอยแตกได้ วิธีเวฟเล็ตสามารถตัดสินได้เฉพาะเวลาที่ความเสียหายเกิดขึ้นหรือจุดที่ความเสียหายเกิดขึ้นและในอดีตมีการใช้งานมากขึ้น หากคุณต้องการระบุรอยแตกเล็ก ๆ คุณต้องรวมเวฟเล็ตเข้ากับวิธีการอื่นเพื่อตรวจหารอยแตก
(2) การทดสอบแบบไม่ทำลายพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้า (กระแสวน)
เทคโนโลยีแม่เหล็กไฟฟ้ารวมฟังก์ชั่นมากมายเช่นการทดสอบอัลตราโซนิกการถ่ายภาพกระแสวนกระแสไหลวนอาร์เรย์และการทดสอบกระแสไหลวนแบบพัลซิ่งเพื่อสร้างเทคโนโลยีการทดสอบแม่เหล็กไฟฟ้าใหม่ที่ทันสมัย เทคโนโลยีการตรวจจับรอยแตกที่พบบ่อย ได้แก่ การทดสอบกระแสวนแบบพัลซิ่งเทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนกระแสวนแบบพัลซิ่งกระแสไหลวนแบบพัลซิ่งและตัวแปลงสัญญาณอะคูสติกแม่เหล็กไฟฟ้า (EMAT) แบบไม่ทำลายและเทคโนโลยีการทดสอบหน่วยความจำแม่เหล็กโลหะ
กระแสพัลส์ใช้กระแสพัลส์เพื่อกระตุ้นขดลวดวิเคราะห์สัญญาณตอบสนองชั่วคราวของโดเมนเวลาที่เกิดจากโพรบตรวจจับและเลือกค่าสูงสุดเวลาข้ามศูนย์และเวลาสูงสุดของสัญญาณเพื่อตรวจหารอยแตกในเชิงปริมาณ Yang Binfeng จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีป้องกันประเทศและคนอื่น ๆ ได้ใช้การทดลองเพื่อพิสูจน์ว่ากระแสไฟฟ้าวนแบบพัลซิ่งสามารถตรวจจับรอยแตกของความลึกที่แตกต่างกันบนชิ้นทดสอบได้ในเชิงปริมาณด้วยการสแกนเพียงครั้งเดียว นักวิจัยบางคนใช้เทคโนโลยีทางเลือกของขดลวดฮาร์มอนิกเพื่อทำการตรวจจับกระแสวนแบบพัลซิ่งและใช้สนามไฟฟ้าของตัวเองในการดำเนินการการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของไดโพลไฟฟ้าที่เกิดจากสนามไฟฟ้าทั้งหมดนั้นสูงกว่าการเปลี่ยนแปลงของตัวนำที่วัดโดย เซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กและพบความหนาแน่นของการกระจายของไดโพลไฟฟ้าในบริเวณรอยแตกเพื่อตรวจจับรอยแตก
ข้อเสียของกระแสไหลวนแบบพัลซิ่งคือค่าสูงสุดของสัญญาณกระแสไหลวนแบบพัลซิ่งจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยอื่น ๆ ได้ง่าย (เช่นเอฟเฟกต์การยกออก) และความสามารถในการตรวจจับของหัววัดกระแสวนแบบพัลซิ่งจะส่งผลต่อการตรวจจับรอยแตก
เครื่องมือถ่ายภาพกระแสไหลวนแบบพัลซิ่งล้วนใช้ขดลวดเป็นเซ็นเซอร์ตรวจสอบ บางคนใช้เซ็นเซอร์ Hall เป็นเซ็นเซอร์ตรวจสอบ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้มีการเริ่มใช้เครื่องมือการรบกวนแบบควอนตัมขั้นสูงในด้านการตรวจสอบโดยไม่ทำลาย การใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนกระแสไหลวนแบบพัลซิ่งจะช่วยลดผลกระทบจากการยกออกในการตรวจจับอื่น ๆ และหลีกเลี่ยงความผิดเพี้ยนของผลการถ่ายภาพ
นักวิจัยบางคนใช้เลเซอร์ YNG คล้ายกับลำแสง Gaussian เพื่อเจาะพื้นผิวของแผ่นโลหะโดยใช้เทคโนโลยีการตรวจจับคลื่นความถี่วิทยุและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพัลซิ่งเพื่อระบุรอยแตกโดยการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของรูปคลื่นอัลตราโซนิกหรือการเพิ่มความถี่อย่างกะทันหัน ส่วนประกอบของรูปคลื่นเมื่อเลเซอร์ฉายรังสีที่รอยแตก .
3. จุดสำคัญของการวิจัยรอยแตก
ในปัจจุบันการวิจัยเกี่ยวกับการตรวจจับรอยแตกของสปริงยังคงใช้วิธีการตรวจจับแบบเดิมเท่านั้น เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการตรวจจับและแก้ปัญหาการใช้งานจริงจุดร้อนของการระบุความเสียหายของรอยแตกส่วนใหญ่จะเน้นในสองด้านต่อไปนี้: หนึ่งคือการพิจารณาความไม่แน่นอนวิธีการระบุอิทธิพลทางสถิติประการที่สองคือการระบุไมโครแคร็กที่ยึด
จะมีความไม่แน่นอนมากมายในการตรวจจับความเสียหายของรอยแตกดังนั้นจึงมีการเสนอวิธีการอนุมานทางสถิติเพื่อจัดการกับปัญหาการระบุระบบ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการวิจัยการระบุความเสียหายการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการระบุความเสียหายโดยอาศัยความน่าจะเป็นและทฤษฎีสถิติยังคงลึกซึ้งยิ่งขึ้น ในปัจจุบันสาขาการประยุกต์ใช้การวิจัยหลักของวิธีนี้ ได้แก่ การระบุระบบและการจดจำรูปแบบ
มีวิธีการตรวจจับรอยแตกขนาดเล็กในตัวยึดเช่นการตรวจจับรอยแตกขนาดเล็กโดยใช้เทคโนโลยี ICT และวิธีการดักจับอัลตราโซนิกด้วยเลเซอร์ที่ใช้ความร้อนโดยใช้เลเซอร์เพื่อระบุรอยแตกขนาดเล็ก แต่ทั้งหมดมีข้อ จำกัด ตัวอย่างเช่นข้อ จำกัด ของการตรวจจับรอยแตกขนาดเล็กโดยใช้เทคโนโลยี ICT คือค่าสีเทาในภาพที่รวบรวมจะแตกต่างจากค่าสีเทาพื้นหลัง หากค่าสีเทาไม่แตกต่างจากค่าสีเทาพื้นหลังมากนักรายละเอียดจะแยกแยะได้ยากขึ้น คุณภาพของภาพทำให้การได้มาของภาพเป็นเรื่องยากและในขณะเดียวกันก็ทำให้เกิดความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับขั้นตอนหลังการประมวลผลภาพ ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อใช้ซอฟต์แวร์ VG Studio MAX เพื่อแยกรอยแตกขนาดเล็กจำเป็นต้องแยกช่องว่างที่มีรอยแตกขนาดเล็กทั้งหมดซึ่งไม่แน่นอน ขึ้นอยู่กับการให้ความร้อนด้วยเลเซอร์ข้อ จำกัด ในการระบุรอยแตกขนาดเล็กคือการทำงานมีความซับซ้อนมากขึ้นและไม่สามารถตรวจพบได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงดังนั้นจึงยังไม่ได้รับการพัฒนา
ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของสังคมและเศรษฐกิจข้อกำหนดสำหรับวิธีการตรวจจับรอยแตกของสกรูจึงสูงขึ้นเรื่อย ๆ ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของการตรวจจับออนไลน์แบบเรียลไทม์ความไวสูงใช้งานง่ายและความต้านทานต่อสัญญาณรบกวนภายนอก สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมภายนอกที่รุนแรง งาน; ตรวจจับตำแหน่งขนาดความกว้างความลึกและแนวโน้มการพัฒนาของรอยแตกได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ ผลการตรวจจับสามารถแสดงในโหมดภาพและสามารถวิเคราะห์ได้ มันรวมความเร็วในการตรวจจับที่รวดเร็วประสิทธิภาพสูงและผลลัพธ์ที่ใช้งานง่าย
