Kontrola jakości

Badania nieniszczące

Wykrywanie wadliwych części na wczesnym etapie za pomocą przemysłowej tomografii komputerowej

Czym są badania nieniszczące?

Badania nieniszczące (NDT) to technika sprawdzania części, przedmiotów obrabianych lub zespołów pod kątem wad. W badaniach nieniszczących można stosować różne metody, takie jak rentgen, ultradźwięki, tomografia komputerowa lub proszek magnetyczny.

Celem badań nieniszczących jest wykrywanie wad materiałów na wczesnym etapie i usuwanie wadliwych elementów z produkcji. W celu wykrycia tych wad części testowe są poddawane naprężeniom termicznym, mechanicznym i chemicznym podczas badań nieniszczących. Usterki lub wady obejmują pory, pęcherzyki powietrza, pęknięcia lub korozję powierzchni. Test musi być przeprowadzony bez niszczenia lub uszkadzania badanego elementu. Po teście obrabiana część lub materiał musi nadawać się do użytku w takim samym stopniu, jak przed testem. Sprawia to, że NDT jest ważną metodą kontroli jakości i testowania bezpieczeństwa części i systemów, ponieważ wadliwe materiały i wady strukturalne mogą, w skrajnych przypadkach, nawet zagrozić bezpieczeństwu komponentu lub budynku.

Jaka jest różnica w stosunku do niszczących metod testowania?

W przeciwieństwie do testów nieniszczących testy niszczące uszkadzają materiał do punktu, w którym nie można go już używać. W tym celu stosuje się specjalnie wyprodukowane znormalizowane próbki testowe. Co więcej, nie można z całą pewnością stwierdzić, że kolejny wyprodukowany komponent będzie wolny od wad. W przemyśle niezwykle ważne jest zatem przeprowadzanie badań nieniszczących w celu zapewnienia jakości, bezpieczeństwa i opłacalności produkcji.

Cel testów niszczących leży w innym szczególe: Zniszczenie części testowej dostarcza ważnych informacji na temat tego, który materiał jest odpowiedni oraz jaka powinna być geometria i wymiary produkowanej części.

Testy niszczące są przeprowadzane w celu określenia właściwości materiałowych. Inaczej jest w przypadku badań nieniszczących. Następnie wiadomo jedynie, czy badane urządzenie wymaga wymiany, czy też jest technicznie bezpieczne.

Różne metody badań nieniszczących

Istnieje wiele metod badań nieniszczących. Oprócz wspomnianych już metod testowania, takich jak kontrola ultradźwiękowa lub rentgenowska, istnieją inne techniki, takie jak testy akustyczne, termografia lub radar penetrujący podłoże. Kontrola laserowa jest również wykorzystywana w badaniach nieniszczących. Wybór metody zależy od różnych czynników, takich jak rodzaj materiału, rozmiar badanej próbki lub rodzaj wykrywanej wady.

„Klasyczne” metody badań nieniszczących są najważniejszymi metodami w badaniach nieniszczących, które różnią się między inspekcją powierzchni a inspekcją struktur wewnętrznych.

Kontrola wzrokowa to kontrola optyczna mająca na celu sprawdzenie części i urządzeń. Jest szczególnie przydatny do kontroli jakości powierzchni i podczas montażu komponentów. Podczas zabiegu można korzystać z różnych pomocy, takich jak szkła powiększające, lusterka, mikroskopy, endoskopy, kamery, skanery lub oczywiście gołe oko. Jednak jedną z wad nieniszczącej kontroli wzrokowej jest to, że można wykryć tylko wady powierzchniowe lub defekty, podczas gdy wady wewnątrz badanej próbki początkowo pozostają niewykryte. Wymaga to dalszych metod badań nieniszczących.
Test penetracyjny polega na natryskiwaniu lub zanurzaniu kolorowego lub fluorescencyjnego środka kontrastowego na element. Środek osadza się w pęknięciach, porach lub otworach na powierzchni i czyni je widocznymi. Testy penetracyjne są często stosowane w szczególności w przypadku spoin. Wadą tej metody jest to, że należy wziąć pod uwagę aspekty środowiskowe środków kontrastowych, a barwienie nie daje dokładnego wskazania głębokości pęknięć lub otworów. Ponadto chropowate powierzchnie mogą wykazywać pseudo wady, które nie są rzeczywistymi wadami. Pomimo tych ograniczeń testy penetracyjne pozostają ważną metodą kontroli jakości komponentów i systemów.
Defektoskopia magnetyczna proszkowa, znana również jako wyciek strumienia magnetycznego, jest nieniszczącą metodą testowania, która jest stosowana do namagnesowanych materiałów i przedmiotów obrabianych. W tej metodzie próbka jest najpierw namagnesowywana. Fluorescencyjne cząstki magnetyczne są następnie nakładane na badaną próbkę za pomocą płynu lub proszku. Defekty stają się widoczne, ponieważ generują inne pole magnetyczne. Wyciek strumienia magnetycznego jest bardzo szybką metodą testową i umożliwia wykrywanie nawet najmniejszych pęknięć, które mogą być nawet cztery razy cieńsze niż ludzki włos.

Defektoskopia magnetyczna proszkowa oferuje zatem wysoką czułość w wykrywaniu wad powierzchni i są często stosowane w obróbce metali i przemyśle motoryzacyjnym. Kolejną zaletą tej metody jest łatwość jej wykonania. Pomimo swoich zalet, wyciek strumienia magnetycznego ma ograniczenia, ponieważ może być stosowany tylko z materiałami magnesowalnymi, a na wyniki mogą mieć wpływ właściwości magnetyczne materiału.
Badanie prądami wirowymi jest nieniszczącym testem, który może być stosowany tylko w przypadku materiałów przewodzących prąd elektryczny. Powierzchnia badanego elementu jest sprawdzana pod kątem wad. Pole magnetyczne jest generowane wokół przedmiotu obrabianego, tworząc prądy wirowe w samym elemencie testowym, które z kolei wytwarzają własne pole magnetyczne. Zmiany w materiale, takie jak pęknięcia, pęcherzyki powietrza lub podobne wady, ale także zanieczyszczenia, generują inne pole magnetyczne niż rzeczywisty materiał, ponieważ mają inną przewodność elektryczną.

Zaletą tego nieniszczącego testowania komponentów jest to, że wymaga ono jedynie niskiego zużycia zasobów i kosztów konserwacji w porównaniu z innymi metodami. Badanie prądami wirowymi jest zatem jedną z najbardziej ekonomicznych i przyjaznych dla środowiska metod badań nieniszczących. Jest często stosowane w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Badanie prądami wirowymi może być jednak stosowane tylko w przypadku materiałów przewodzących prąd elektryczny i są ograniczone do kontroli powierzchni, ponieważ prądy wirowe są indukowane tylko w górnych warstwach materiału.

Metody kontroli podzespołów wewnętrznych

Pomiar rentgenowski

Pomiar rentgenowski, znany również jako badanie radiograficzne, jest ważną metodą badań nieniszczących, która pozwala zajrzeć do wnętrza podzespołu. W przeciwieństwie do badań ultradźwiękowych badanie radiograficzne mogą również określić rodzaj i dokładną lokalizację wad, co jest zaletą w wielu zastosowaniach. Cyfrowy pomiar rentgenowski, taki jak tomografia komputerowa, oferuje wiele innych korzyści, ponieważ wyniki testów mogą być przechowywane i oceniane cyfrowo.

Pomiar rentgenowski jest bardzo ważny: NDT 4.0, czyli połączenie cyfryzacji badań radiograficznych i wykorzystania sztucznej inteligencji, zapewnia decydujące korzyści.

Więcej o NDT 4.0

Testy ultradźwiękowe

W testach ultradźwiękowych fale ultradźwiękowe są wysyłane z sondy przez badany element. Uszkodzone obszary w materiale odbijają fale i mogą być śledzone na ekranie. Mierząc czas przejścia fali ultradźwiękowej, można precyzyjnie określić rodzaj i lokalizację wady. Nowoczesne testy ultradźwiękowe mierzą nawet rozmiar wady.

Badania ultradźwiękowe są odpowiednie do nieniszczącego testowania płaskich i obszernych elementów, na przykład do pomiaru grubości ścianek. Testy ultradźwiękowe zapewniają lepsze wyniki niż pomiar rentgenowski w przypadku wad płaskich. Wadą tej metody jest jednak to, że materiał jest poddawany nie tylko obciążeniom akustycznym podczas testu, ale także obciążeniom termicznym. Testy ultradźwiękowe są również trudniejsze w przypadku chropowatych powierzchni.

Tomografia komputerowa

W badaniach nieniszczących z wykorzystaniem tomografii komputerowej (CT) badany obiekt jest prześwietlany promieniami rentgenowskimi, podobnie jak w badaniach radiograficznych. Liczne obrazy 2D są rejestrowane z różnych perspektyw. Obrazy te są następnie przekształcane w trójwymiarowy model za pomocą komputera. Model ten zapewnia następnie wgląd we wnętrze obiektu, pokazując możliwe wady lub różnice w materiale. Unikalną cechą CT-NDT jest to, że zapewnia wyższą rozdzielczość niż inne metody badań nieniszczących, co oznacza, że można wykryć nawet bardzo małe lub trudne do wykrycia wady.

Dzięki przemysłowej tomografii komputerowej nawet małe, złożone części mogą być kontrolowane z maksymalną precyzją. Sterowanie urządzeniem i ocena danych pomiarowych odbywa się za pomocą specjalnego oprogramowania. W rezultacie można generować skany, które spełniają wysokie wymagania metrologiczne przemysłu, wykrywając pęknięcia rdzenia, a nawet najmniejsze wady, pory i puste przestrzenie w części. Skany CT wychwytują nawet komponenty, których starsza technika pomiarowa nie mogła przetestować ze względu na niedostępność części.

ZEISS INSPECT X-Ray

Wydajna analiza danych ilościowych

Wizualizuj i analizuj swoje części aż do wewnętrznego rdzenia za pomocą danych CT. Niezależnie od używanego sprzętu CT wydajne oprogramowanie ZEISS INSPECT pomoże w wizualizacji i analizie danych. Oceniaj wady, struktury i sytuacje montażowe, a następnie łącz wyniki w łatwe do zrozumienia raporty - nawet z materiałem wideo.

Zacznij teraz

Nie musimy już przełączać się między różnymi rozwiązaniami programowymi. Zamiast tego pozostajemy przy jednym kompleksowym rozwiązaniu i możemy wydawać oświadczenia i oceny.

Horst Lang Kierownik ds. wsparcia operacyjnego jakości korporacyjnej, Festo

Dlaczego badania nieniszczące są tak ważne w branży?

Nowoczesna technologia NDT tworzy ogromną wartość dodaną dla przemysłu. Wczesne wykrycie wadliwych komponentów pozwala na ich usunięcie z procesu produkcyjnego. Jeśli to możliwe, można przeprowadzić naprawę. W przypadku nieusuwalnych wad materiał jest złomowany i wraca do cyklu materiałowego.

Skutkuje to następującymi uderzającymi zaletami:

Oszczędność zasobów, czasu i pieniędzy
Mniej skarg
Zwiększona jakość i bezpieczeństwo komponentów
Zmniejszone ryzyko dla ludzi i środowiska spowodowane usterkami komponentów

Kto może przeprowadzać badania nieniszczące?

Badania nieniszczące podlegają normie DIN EN ISO 9712. Zgodnie z tą normą, tylko osoby z certyfikatem mogą przeprowadzać procedury badań nieniszczących. Certyfikacja odbywa się zgodnie ze ścisłymi wytycznymi w celu zapewnienia jakości i bezpieczeństwa testów.

W zależności od doświadczenia i przeszkolenia, certyfikowane osoby mogą osiągnąć trzy poziomy w danej procedurze testowej. Dla każdej metody testowej wymagana jest oddzielna certyfikacja. Na przykład osoba posiadająca certyfikat wyłącznie do wykonywania badań ultradźwiękowych nie może wykonywać nieniszczącej radiografii ani badań wiroprądowych.

Trzy poziomy certyfikacji obejmują następujące elementy:

Etap 1: Upoważnienie do przeprowadzania procedur testowych i dokumentowania wyników testów
Poziom 2: Upoważnienie do dodatkowej oceny wyników testów (zgodnie z normami i przepisami)
Poziom 3: Osoba przeprowadzająca audyt może zdecydować o odpowiedniej procedurze audytu, określić metodę testowania, a także jest odpowiedzialna za obiekt, w którym przeprowadzany jest audyt

Certyfikaty są wydawane przez różne jednostki certyfikujące, takie jak Niemieckie Towarzystwo Badań Nieniszczących (DGZfP), Amerykańskie Towarzystwo Badań Nieniszczących (ASNT) i inne organy. Te z kolei wymagają potwierdzenia przez niemiecką jednostkę akredytującą (DAkkS).

Certyfikaty muszą być odnawiane co 5 lat, aby zapewnić, że testerzy posiadają aktualną wiedzę i doświadczenie w zakresie procedur testowych.

AI: Zalety NDT 4.0

Przemysłowa tomografia komputerowa stała się jedną z najważniejszych metod w badaniach nieniszczących. Złożone struktury wewnętrzne są sprawdzane pod kątem wad w sposób nieniszczący i w 3D. W rezultacie parametry procesu są skoordynowane, a proces produkcyjny jest stale ulepszany.

Cyfryzacja i automatyzacja badań nieniszczących zwiastuje postęp w branży i jest określana jako NDT 4.0. Ponieważ czynniki takie jak zmęczenie wpływają na testy przeprowadzane przez ludzi, wykorzystanie sztucznej inteligencji jest szczególnie korzystne. Czynniki te nie odgrywają roli w zautomatyzowanych badaniach nieniszczących. Co więcej: Wyniki testów lub oceny błędów mogą się różnić w zależności od osoby. Testy wykonywane przez tę samą osobę mogą się również różnić, na przykład z powodu zmęczenia. Zautomatyzowane wykrywanie wad oparte na sztucznej inteligencji eliminuje błędy ludzkie i maksymalizuje powtarzalność wyników testów. Dzięki uczeniu maszynowemu sztuczna inteligencja może również uczyć się nowych parametrów testowych w dowolnym momencie i stale ulepszać proces testowania. Celem NDT 4.0 jest przeniesienie badań nieniszczących na wyższy poziom, łącząc ludzką wiedzę i doświadczenie z wydajnością sztucznej inteligencji w celu stworzenia synergii.

Zautomatyzowane wykrywanie wad oparte na sztucznej inteligencji eliminuje błędy ludzkie i maksymalizuje powtarzalność wyników testów. Dzięki uczeniu maszynowemu sztuczna inteligencja może również uczyć się nowych parametrów testowych w dowolnym momencie i stale ulepszać proces testowania. Celem NDT 4.0 jest przeniesienie badań nieniszczących na wyższy poziom, łącząc ludzką wiedzę i doświadczenie z wydajnością sztucznej inteligencji w celu stworzenia synergii.

Udostępnij tę stronę