فناوری آزمون های غیرمخرب
سال:1398 | دوره:2 | شماره:5 |تعداد مقالات:8

نقصها و آسیبها در حین ساخت کامپوزیتها یا قطعات فلزی اجتناب ناپذیر است. بنابراین، آزمون غیرمخرب برای جلوگیری از شکست و افزایش قابلیت اطمینان ساختارهای کامپوزیتی یا اجزای سازنده فلزی بسیار ضروری است. فناوریهای غیرمخرب دمانگاری مزایای فراوانی در این زمینه را نشان داده اند. در این فناوری تغییرات دمای سطح با استفاده ازدریافت امواج فروسرخ ساطع شده از سطح قطعه کار انجام می پذیرد. این امواج با دقت بسیار بالا دمای هر نقطه از سطح را آشکار می نمایند. در این مقاله، بررسی کامل و جامعی از روش های آزمون غیرمخرب دمانگاری فروسرخ برای بازرسی فلزات و کامپوزیتها انجام شد و پیشرفتهای فناوری های دمانگاری فروسرخ مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مفاهیم پایه برای دمانگاری آزمون غیرمخرب معرفی شدند. سپس انواع روش های دمانگاری با تحریک تابشی شرح داده و مورد مقایسه قرار داده شدند. در ادامه نمونه های پژوهشی از کاربرد روش های دمانگاری و برخی از نقاط قوت و محدودیتهای فناوریهای دمانگاری با هم مقایسه شده و به تفصیل شرح داده شده است.

محدودیت هایی نظیر عدم قابلیت بازرسی کامپوزیت ها در روش های معمول و سنتی آزمون غیرمخرب، سبب توسعه روش های نوینی چون روش حرارت نگاری و برشنگاری دیجیتالی در سالیان اخیر گشته که امکان بازرسی عیوب را بدون تماس با نمونه کامپوزیتی و بصورت تمام میدانی را میسر می سازد. در این مقاله روش های نوین به همراه روش های سنتی بدست آمده از مطالعات پیشین مورد بررسی قرار گرفته و به ویژگی اساسی روش های نوین در اندازه گیری غیر تماسی عیوب بصورت مشتق جابجایی خارج صفحه ای (کرنش) و گرادیان دمایی اشاره شده است. نتایج نشان دهنده این است که در روش برشنگاری شرایط و میزان بارگذاری، نوع عیب، اندازه برش و جنس ماده مورد بازرسی در تخمین اندازه و عمق عیب تاثیر دارند. همچنین در روش حرارت نگاری اختلاف فاز بین نواحی سالم و معیوب با افزایش فرکانس تحریک حرارتی تا حد معینی افزایش می یابد و از این آنالیز جهت تعیین بهینه فرکانس برای شناسایی عیوب استفاده می شود. از اختلاف فاز امواج می توان برای تعیین عمق عیوب استفاده نمود. علاوه بر این، بدلیل ماهیت غیر تماسی و غیر مستقیم روش های مذکور، اندازه گیری عیوب، تعیین صحیح نوع، اندازه، عمق و موقعیت عیوب همواره با درصدی خطا همراه بوده است. در نتیجه استفاده از روش سریع و موثر حرارت نگاری مادون قرمز در تعیین نتایج آزمون شکست نمونه ها و روش ترموگرافی سونیک جهت ارزیابی شبه کمی عیوب ناشی از ضربه و تلفیق دو روش حرارت نگاری مادون قرمز و برشنگاری جهت بازرسی جامع قطعات کامپوزیتی به جای روش های سنتی چون تست فراصوتی پیشنهاد شده است.

در سال های اخیر، استفاده از کامپوزیت های لایه ای در صنایع مختلف به دلیل داشتن خواص و ویژگی هایی از قبیل استحکام بالا، نسبت استحکام به وزن زیاد، مقاومت زیاد در برابر خوردگی، بسیار رایج شده است. یکی از روشهای مونتاژ سازههای کامپوزیتی، روش اتصال مکانیکی می باشد. برای ایجاد این گونه از اتصالات، نیاز به ایجاد سوراخ در قطعه کامپوزیتی است. این روش سوراخ کاری باعث ایجاد آسیب هایی از قبیل جدایش بین لایه ای می گردد. در بین روش های مختلف پایش خرابی در کامپوزیت ها، نشر آوایی به دلیل حساسیت و قدرت تشخیص بالا و قابلیت پایش برخط قطعه، قابلیت تشخیص خرابی های به وجود آمده در قطعه کامپوزیتی در حین بارگذاری را دارد. تاکنون تحقیقات وسیعی به منظور تجزیه و تحلیل آسیب های به وجود آمده در حین فرآیند سوراخ کاری کامپوزیت های با هندسه تخت و مسطح انجام شده است. از سویی دیگر، استفاده از کامپوزیت ها با اشکال هندسی انحنادار، در صنعت بیشتر مورداستفاده قرار می گیرد. تحقیقات بسیار محدودی بر روی سوراخ کاری این گونه مواد کامپوزیتی ارائه شده است. در این پژوهش با به کارگیری سیگنال های نشر آوایی، در حین پروسه سوراخ کاری به تجزیه و تحلیل رفتار نیروهای ماشین کاری و همچنین جدایش بین لایه ای پرداخته شده است. مطابق با نتایج مشخص گردید پارامتر کانت در روش نشر آوائی قادر به نمایش مکانیزم های مختلف شکست می باشد.

عیوب در کابل های فولادی عمدتا بصورت عیب خوردگی، عیب کاهش سطح مقطع و گسیختگی مفتول های فولادی ممکن است ظاهر شود. وجود این عیوب باعث کاهش استحکام و در نهایت پارگی کابل فولادی در اثر تنش های حاصل از بارگذاری های ترکیبی می گردد. این تحقیق با هدف شناسایی و بارزسی عیوب مصنوعی سطحی ایجاد شده با بهره گیری از روش نشتی شار مغناطیسی انجام شده است. ابتدا چند عیب مصنوعی مشخص که شامل ایجاد گسیختگی بر روی مفتول های فولادی کابل بود، ایجاد گردید. سپس با استفاده از دستگاه نشتی شار مغناطیسی سیگنال های مغناطیسی ناشی از عیوب مصنوعی توسط سنسورهای مغناطیسی تعبیه شده در دستگاه، دریافت و بعد از تجزیه و تحلیل بصورت تصویر رنگی نمایش داده شد. از آنجاییکه وضوح تصاویر بدست آمده از سیگنال های سنسورهای مغناطیسی خیلی واضح نمی باشد لذا در کار حاضر سعی شده است که با استفاده از روش تحلیل موجک، سیگنال ها به سطوح مختلف فرکانسی تجزیه شده و با بکارگیری معیار حد آستانه برخی از نویزهای عملکردی دستگاه حذف گردد. سپس از بین سطوح فرکانسی، سیگنالی که دارای بهترین وضعیت از نظر محتوای عیب می باشد انتخاب و برای بازسازی تصویر مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که استفاده از روش تحلیل موجک تصاویر حاصل از عیوب را تا حد بسیار بالایی بهبود داده و نویزهای ناخواسته حاصل از حرکت های نسبی بین دستگاه و کابل را تا حد خوبی توانسته شناسایی و حذف کند.

طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (Electrochemical impedance spectroscopy-EIS) روشی کارامد و پرکاربرد در تعیین خصوصیات گستره وسیعی از سیستم های الکتروشیمیایی است. در این روش، یک سیگنال جریان متناوب با دامنه کوچک به یک سلول الکتروشیمیایی (سلول خوردگی) اعمال شده و پاسخ سیستم به آن بررسی می شود. به دلیل کوچک بودن این دامنه ولتاژ تحریک، روش EIS یک تکنیک غیر مخرب محسوب می شود. در این مقاله، ابتدا به معرفی مختصر اصول EIS پرداخته شده و در ادامه، به ویژگی های دستگاهوری، علی الخصوص، پیکربندی های مختلف الکترود اشاره و در آخر، کاربردهای گسترده EIS در مطالعات خوردگی معرفی شده اند. این کاربردهای شامل خوردگی اتمسفری، خوردگی بتن، بررسی عملکرد پوشش ها و لایه های سطحی، اثر ممانعت کننده ها، خوردگی دمابالا، خوردگی در صنعت نفت و گاز، خوردگی میکروبی (Microbiologically Influenced Corrosion-MIC) و خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking-SCC) هستند. در هر کاربرد، علاوه بر بررسی قابلیت های EIS، مدل های مدار معادل مرسوم نیز توضیح داده شده اند. در این گزارش همچنین به محدودیت های اعمال روش EIS در حوزه های مختلف نیز اشاره شده است.

امروزه کامپوزیت های پایه پلیمری و به خصوص ساندویچ پانلها به دلیل خواص فیزیکی مناسب در مقایسه با فلزات و آلیاژهای فلزی نظیر سبکی، نسبت استحکام به وزن بالا و. .، کاربردهای زیادی در صنعت دارند. در طی بارگذاری مکانیکی کامپوزیت ها، آسیب های متنوع با مکانیزم های مختلف به وجود می آید. آسیب های انباشته درنهایت منجر به شکست کامپوزیت می شود. ترک خوردگی ماتریسی، شکست الیاف، لایه لایه شدن ازجمله آسیب های ایجادشده در این نوع از سازه ها می باشند. شناسایی سهم هرکدام از این مکانیزم ها در شکست نهایی کامپوزیت ها ضروری است. شناسایی محل، شدت و نوع آسیب ایجاد شده با بازرسی غیر مخرب بر روی این ساختار و همچنین پیش بینی شدت و نوع آسیب توسط نرم افزارهای المان محدود بسیار حائز اهمیت می باشند. در این مقاله مکانیزم های آسیب بر روی ساندویچ پانل از جنس پوسته شیشه/پلی استر و هسته فوم پلی اورتان تحت تاثیر ضربه سرعت پایین بررسی شده است. در پژوهش حاضر، پوسته و هسته ساندویچ پانل به صورت دستی ساخته شده و نمونه ساندویچی تحت تأثیر ضربه 20 ژول قرارگرفته است و در حین آزمون، داده های آکوستیکی توسط سنسور نصب شده ذخیره و تحلیل گشته است. و با توجه به سیگنال های دریافتی از آزمون نشر آوایی وجود آسیب های حاصل از ضربه تشخیص داده شد. همچنین با استفاده از نرم افزار آباکوس با حلگر دینامیکی صریح مکانیزم های آسیب های بین لایه ای و درون لایه ای با استفاده مدل المان محدود ارائه شده موردبررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از آزمون تجربی و شبیه سازی موردبحث قرار گرفته و تطابق مناسبی مابین آن ها برقرار مشاهده می گردد.

این مقاله به معرفی و بررسی اندازه گیری تنش پسماند با استفاده از روش سوراخکاری مرکزی، شیارزنی و روش غیرمخرب برهمنگاری تصاویر دیجیتالی و سابقه فعالیت های انجام شده در این حوزه می پردازد. به این منظور در ابتدا به بیان اصول روش سوراخکاری طبق استاندارد ASTM E837 و شیارزنی پرداخته شده است. پس از آن اصول روش برهمنگاری تصاویر دیجیتالی و روش های مورد نیاز برای محاسبه ضرایب همبستگی مورد بررسی قرار گرفته است. با هدف کاربردی سازی روش معرفی شده، کارهای مرتبط با آن که در سال های اخیر اجرا شده، مرور شده است. به این منظور مقالات و گزارش های مرتبط استخراج شده و نکات اصلی برای ارزیابی تنش پسماند با استفاده از روش سوراخکاری مرکزی، شیارزنی و برهمنگاری تصاویر دیجیتالی مورد بررسی قرار گرفته اند. با بررسی نکات بیان شده در پژوهش های صورت گرفته، مشخص شد که روش برهمنگاری تصاویر دیجیتالی و سوراخکاری مرکزی قابلیت اندازه گیری تنش پسماند را با دقت بالایی دارا هستند.

طیف سنجی نوری به عنوان یک فناوری آزمونِ غیرمخرب توانمند و کاربردی قادر به حل بسیاری از مسایل بخش کشاورزی مبتنی بر ارزیابی کیفیت، ایمنی و سلامت نمونه (گیاه یا محصول کشاورزی، مواد غذایی، خاک، آب و غیره) است. این فناوری اپتیکیِ غیرمخرب می تواند به منظور توسعه حسگرها و سامانه های طیفی هوشمند که از مهم ترین اشیاء قابل اتصال به اینترنت با توانایی جمع آوری، ذخیره، پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها و اطلاعات طیفی، و کنترل یا ارتباط از راه دور هستند، استفاده شود. پیشرفت های اخیر فناوری غیرمخربِ طیف سنجی در تلفیق با فناوری های نوظهور و پیشرفته از قبیل اینترنت اشیاء، کلان داده، رایانش ابری و هوش مصنوعی نقش موثری در توسعه کشاورزی هوشمند و بهبود بهره وری کشاورزی دارد. این مقاله سعی دارد، نقش این فناوری آزمون غیرمخرب را در آینده کشاورزی هوشمند با معرفی مهم ترین کاربردهای آن در حل چالش های کلیدی بخش کشاورزی مبتنی بر ارزیابی کیفیت، ایمنی و سلامت نمونه ارائه کند.