Primerjava občutljivosti neporušitvenih metod za kontrolo kakovosti površine jekla

KRŽAN, ZALA (author), Begeš, Gaber (mentor)

Diplomsko delo temelji na primerjavi občutljivosti neporušitvenih metod za ocenjevanje kakovosti površine različnih materialov – jekel. V njem so opisane tri neporušitvene metode za pregledovanje kakovosti materialov in izdelkov, kot so zvari, odkovki in ulitki. Prva in hkrati splošna metoda je vizualna kontrola. Pri njej se zanašamo le na »dober« človeški vid, ki mora biti preverjen s pomočjo Jaeger testa in Landoltove ter Ishihare karte. Pri drugi tehniki za odkrivanje indikacij uporabljamo penetrante. To so posebne snovi, ki zapolnijo nepravilnosti na površini materiala. S pomočjo razvijalca penetrantje pokažejo indikacije. Pri tretji tehniki se pri pregledovanju uporabljajo posebni magnetni delci, ki zaradi magnetnega polja na nepravilnosti ustvarjajo sipanje polja. Ta pojav nam omogoča, da se delci naberejo na indikaciji in nam s tem pokažejo njeno lokacijo in velikost. Tehniki pregledovanja pravimo »tehnika z magnetnimi delci«. Pri vseh naštetih tehnikah uporabljamo standarde, v katerih so zapisane zahteve o kakovostnih nivojih in mejne vrednosti, ki govorijo o kakovosti površine, in sicer ali je ta dovolj kakovostna in s tem sprejemljiva za nadaljnjo uporabo. Vse naštete metode sem v raziskavi uporabila na dveh različnih materialih. Prvi je posebno konstrukcijsko jeklo S355, drugi pa orodno jeklo 42CrMo. Oba materiala sta magnetna, zato sem lahko na njiju uporabila vse tri metode. Posebnost orodnega jekla je, da vsebuje zelo veliko martenzita, zato je zelo trdo, obenem pa tudi zelo krhko. S tem bi lahko imela nekaj težav pri magnetenju, vendar se je izkazalo, da je stroj, s katerim sem magnetizirala, zelo zmogljiv in ustvarja močno magnetno polje, ob tem pa ne povzroči novih razpok. Na vsakem materialu sem izvedla vse preskusne metode in pet tehnik pregledovanja. V prvi fazi sem oba vzorca pregledala z vizualno tehniko in izpisala velikosti vseh odkritih indikacij. Nadaljevala sem s penetrantsko metodo, pri kateri sem uporabila tako barvni kot tudi fluorescentni penetrant. Tudi tu so bile odkrite indikacije. Pri tretji metodi je prišlo do manjše težave, saj sem ugotovila, da se obeh vzorcev zaradi oblike ne bo dalo namagnetiti na enak način. Konstrukcijsko jeklo je namreč imelo obliko sočelnega zvara, odkovek, ki je bil iz orodnega jekla, pa je bil v obliki profila. Tako je bilo treba za zvar uporabiti tehniko elektromagnetnih jarmov, pri odkovku pa sem si pomagala s strojem za magnetenje s kontaktnimi čeljustmi ter tuljavo. Ko je bila težava odpravljena, je bila na obeh vzorcih v nadaljevanju izvedena tehnika s črnimi in fluorescentnimi delci. Rezultat opravljenih preizkusov je bilo deset izpolnjenih tabel (z upoštevanjem materialov in pri tem uporabljenih tehnik) z odkritimi indikacijami in njihovimi velikostmi. Rezultati so bili osnova za izvedbo analize – medsebojno primerjavo občutljivosti posameznih kakovostnih neporušitvenih metod in najprimernejše tehnike za kontrolo kakovosti za posamezne materiale. Ugotovitev raziskave je, da je – ne glede na material – za pregledovanje kakovosti materiala najprimernejša magnetna metoda, pri kateri se uporablja tehnika s fluorescentnimi delci, čeprav lahko z njo zaznamo tudi nerelevantne indikacije. Zaradi tega je poleg nje priporočljiva še uporaba penetrantske metode, da izločimo lažne indikacije. Ugotovila sem tudi, da je penetrantska metoda občutljivejša pri okroglih indikacijah, kot so pore, za odkrivanje razpok pa je najprimernejša magnetna metoda.

• Language: Slovenian
• Keywords: vizualna metoda, penetrantska metoda, magnetna metoda, materiali, konstrukcijsko jeklo S355, orodno jeklo 42CrNi, indikacije, metode kakovosti, občutljivost
• Work type: Bachelor thesis/paper
• Organization: FE - Faculty of Electrical Engineering
• Year: 2019
• PID: 20.500.12556/RUL-109210
• Publication date in RUL: 27.08.2019

Secondary language

• Language: English
• Title: Sensitivity comparison of non-destructive methods for quality control of steel surface

Abstract

The work is based on a comparison of the sensitivity of non-destructive methods in order to assess surface quality of various materials - steel. It describes three quality methods for examining materials and products. These are welds, forgings and castings. The first and the most general method is visual control. It requires a "good" eyesight which must be checked by using the Jaeger test, Landolt and Ishihara charts. For the second detection technique we use penetrants. These are special substances which are applied on the surface of material. They penetrate into depth to fill irregularities that show indications by using a developer. For the third technique special magnetic pieces are used in order to detect locations and the size of indications with magnetic field. The original naming of the technique is "Technique with magnetic particles". It is important to refer to standards with all the techniques. These standards regulate quality levels and limit values for indications. I have used all the methods for research on two different materials. The first is a special constructional steel S355 and the second one is tool steel 42CrMo. All the methods and five inspection techniques have been applied on both materials. In the first phase, I examined both samples with visual technique and displayed the size of all indications. I continued by using red colored and fluorescent penetrant. I had some problems with the third method because I found out that the sample could not be magnetized in the same way. The structural steel had a shape of a symmetrical weld and the forging which was made of tool steel was in the form of a profile. It was necessary to use the technique of magnetic particle yoke for welding and for forging I used a magnetizing machine with contact plate and a coil. When the problem was solved the technique with black and fluorescent particles was used. The results that I wrote down were the basis for carrying out the analysis - a comparison of the sensitivity of individual quality methods and the most appropriate quality technique for individual materials. The final result of the study is that the best quality scanning method is the magnetic method with fluorescence particles for both materials. Because of the sensitivity of the method we can also find irrelevant indications. For this reason, it is advisable to use a penetrant method to eliminate false indications. I have also found out that the penetrant method is more sensitive to circular indications and the magnetic quality method is most suitable for cracks.

• Keywords: visual method, penetrant method, magnetic method, materials, structural steel S355, tool steel 42CrMo, indications, quality methods, sensitivity