Failure in different fields of engineering

Metodi di superficie e sub-superficie per l'ispezione dei materiali

I metodi di superficie includono:

1. L'ottica
2. La penetrazione fluorescente
3. La particella magnetica
4. La corrente parassita
5. L'onda superficiale ultrasonica

I metodi sub-superficiali includono le tecniche ultrasoniche e radiografiche a raggi X.

Penetrazione fluorescente

Si usa per la maggior parte dei materiali non porosi. Solo le discontinuità aperte alla superficie e non contaminate da materiale estraneo possono essere rilevate. Questa tecnica non è usata per trovare difetti dell'ordine più piccolo di un millimetro di lunghezza. In questo metodo, un liquido con elevate caratteristiche di bagnatura della superficie viene applicato alla superficie del componente e lasciato il tempo di penetrare nei difetti di rottura della superficie. Poi, uno sviluppatore viene applicato per tirare il penetrante intrappolato fuori da quel difetto, e diffonderlo sulla superficie dove può essere visto. L'ispezione visiva è il passo finale del processo.

penetranti usati sono spesso caricati con unl'ispezione colorante di fluorescenza e l'ispezione viene fatta sotto la luce UV per aumentare i test edelle particelle magnetiche. Questo metodo non distruttivo è usato solo per l'ispezione di materiali ferromagnetici. Le tipiche discontinuità che possono essere rilevate sono crepe, restringimenti, strappi a caldo, laboratori, inclusioni lineari, lago di fusione e lago di penetrante. In questo metodo, il componente viene magnetizzato. Infine, delle particelle di ferro macinato rivestite con un pigmento colorante vengono applicate al campione. Queste particelle sono attratte dai campi di dispersione del flusso magnetico, e siamo più vicini alla direzione della cricca e all'indicazione sulla discontinuità. Questa indicazione può essere rilevata visivamente in condizioni di illuminazione adeguate.

Ispezione a ultrasuoni: Anche questa tecnica può essere usata per rilevare

discontinuità superficiali in materiali metallici e non metallici. Si basa su onde sonore ad alta frequenza. La gamma di frequenza per l'ispezione ultrasonica dei solidi è da 400kHz-25 MHz, e in alcuni sistemi di attrezzature specializzate, è più di 100 MHz. Le onde di trasferimento sono utilizzate per le ispezioni di superficie, e le onde longitudinali possono essere utilizzate per ispezionare le aree profonde sotto la superficie dei componenti. Le onde di trasferimento possono essere utilizzate per la posizione del sottosuolo, ma sono limitate nella loro profondità di vista, che è tipicamente 1-1,5 pollici. Le onde sonore ad alta frequenza vengono introdotte in un materiale e vengono riflesse dalle superfici e dai pavimenti. L'energia sonora riflessa viene visualizzata in funzione del tempo, e l'ispettore può visualizzare una sezione trasversale del campione mostrando le profondità delle caratteristiche che riflettono quelsuono.
Ispezione a correnti parassite
Questa tecnica si basa sull'elettromagnetismo ed è il metodo principale utilizzato per una piccola
discontinuità nella gamma di dimensioni di 0,25-0,75 millimetri per la lunghezza della superficie. La
capacità di rilevamento dipende da vari fattori, tra cui la finitura superficiale, il design del puntello,
l'impostazione della soglia, la geometria, i materiali e l'orientamento della crepa. Per esempio,
l'identificazione di una cricca diminuisce aumentando la rugosità della superficie.
Raggi X e delle tecniche radiografiche
Queste tecniche sono generalmente utilizzate in servizio per la verifica dell'integrità della saldatura.
La tomografia computerizzata è una tecnica di ispezione radiografica che può essere utilizzata per
trovare difetti interni, guasti in servizio e in produzione. Questa tecnica è stata usata soprattutto sugli
alloggiamenti per i componenti di controllo e per

Le pale, che sono difficili da ispezionare internamente a causa della complessità delle geometrie naturali. In questo metodo, il componente è posto tra la fonte di radiazione e un pezzo di campo. Il pezzo fermerà una parte della radiazione. Una zona più spessa e più densa fermerà più della radiazione. Un semplice esempio è l'uso di questo metodo nella scienza medica e viene utilizzato per diagnosticare le fratture ossee e la sua applicazione pratica nell'industria è di valutare la qualità della saldatura a punti resistente. Usando questa tecnica, e facendolo in diverse direzioni, si può vedere il diametro e la penetrazione dell'elettrodo. Inoltre, è possibile identificare la crepa, la sua posizione e le sue dimensioni.

Macchina per prove di fatica

Ci sono varie categorie da diverse prospettive per le macchine per prove di fatica. Tuttavia, preferisco categorizzarle sulla base di campioni reali o standard.

Poi considerare se i campioni sono costanti orotanti durante la prova e infine considerare i tipi di carico, tra cui quello assiale, flessionale,torsionale e combinatorio. Prove di fatica su campioni standard Il primo gruppo di macchine è relativo ai provini di fatica standard. In questo gruppo, i campioni di prova devono essere preparati secondo gli standard (fatica a basso ciclo, fatica ad alto ciclo, crescita della cricca sotto carico statico, crescita della cricca sotto carico dinamico, o altri standard). La sezione trasversale dei campioni può essere circolare o rettangolare (Figura 3-33). Entrambi i tipi di provini possono essere costanti durante la prova, ma solo quello circolare può ruotare. Pertanto, la macchina per prove di fatica è divisa in diversi sottogruppi:

1. Rotante in cui i provini ruotano;
2. Assiale in cui i provini sono costanti.

Nel primo sottogruppo, ci sono tre diversi meccanismi. Le figure 3-34 e 3-35 presentano lo schema del campione e della

macchina di prova di fatica a flessione a sbalzo rotante secondo lo standard inglese BS3518 e Mac Adam Beam, rispettivamente. Questo tipo di dispositivo è stata la prima macchina per prove di fatica e il tipo di carico era la pura flessione.

In seguito, la macchina per le prove di fatica a trave rotante Moore è stata trovata in due casi diversi, vale a dire flessione rotativa a 3 punti e flessione rotativa a 4 punti (Figura 3-36). Queste due macchine usano gli stessi meccanismi, e la differenza è nella posizione del carico. In una macchina di piegatura a tre punti, solo un caso di carico viene applicato al centro del provino. Inoltre, in una piegatrice a quattro punti, i carichi uguali sono applicati a due punti.

Nel secondo sottogruppo, il dispositivo può essere sotto forma di carico assiale di tensione-compressione. Inoltre, può essere sotto forma di prova di flessione a tre o quattro punti, usata principalmente per testare fogli sottili, campioni compositi.

e materiali da costruzione come il calcestruzzo. Le immagini di questi tipi di prove sono mostrate come segue. Oltre ai casi summenzionati, ci sono macchine per prove di fatica biassiali, macchine per prove di fatica torsionali e una combinazione di diversi tipi di carichi. Prove di fatica di componenti non standard (scala reale) Il secondo gruppo di macchine è relativo alla prova di fatica di componenti reali come il fuso dello sterzo, il pacchetto del sistema di sospensione, il corpo del veicolo e l'ala di un aeroplano. In questo caso, ha sicuramente bisogno di avere un dispositivo adeguato per fissare e applicare forze alle diverse parti del componente. Se la dimensione del componente è piccola, la posizione del carico è solo un punto e in una direzione o il cosiddetto carico assiale, la macchina per le prove di fatica può essere usata, e il componente può essere attaccato ai martinetti della macchina usando un dispositivo. La Figura 3-39 mostra undispositivo speciale progettato per la prova di fatica del fuso dello sterzo sottocarico assiale di ampiezza variabile. Il mozzo della ruota è fisso e la forza viene applicata nelladirezione dell'asse del mozzo usando questo dispositivo. Il dispositivo progettato consiste di diverseparti come illustrato nella .La mostra uno schema di assemblaggio del dispositivo e del fuso dello sterzo. La mostra l'effettiva configurazione del test.Tuttavia, se il componente effettivo è grande o non c'è un singolo punto di carico e ci sono ingressimultiassiali, allora i dispositivi a fatica non possono essere utilizzati. In questa situazione, gli attuatoridinamici vengono utilizzati nel numero di casi di carico. Per esempio, consideriamo la prova di faticaeseguita sul sistema di sospensione di un'autovettura. In primo luogo, la posizione dei componentideve essere esattamente vera e conforme alla realtà. In questo caso,

La coordinata cartesianatridimensionale è usata per specificare la posizione del sistema di sospensione, dove l'asse X è lungola lunghezza del veicolo, e gli assi Y e Z sono rispettivamente lungo la direzione della larghezza edell'altezza del veicolo. Pertanto, il punto zero della coordinata è considerato sulla superficie dicontatto della ruota e del terreno. La storia del carico (manovre rettilinee su strada di classe D evelocità di 100 km/h) è applicata verticalmente sul mozzo della ruota situato al centro del fuso dellosterzo (Figura 3-43).

La posizione degli altri quattro punti sul sistema è la seguente:

• Punto di posizionamento 1: Il punto centrale del mozzo della ruota è (0, 0, +28 cm);
• Punto di posizionamento 2: La molla è nel piano YZ e fa un angolo di 15° con l'asse Z;
• Punto di posizionamento 3: il punto finale dell'albero rispetto al punto iniziale non ha alcunacomponente lungo

l'asse X. Nella direzione Z, ha il valore della componente di 27 mm posta sopra il centro del mozzo della ruota;

• Punto di posizionamento 4: le coordinate X e Y della boccola centrale del braccio di controllo inferiore si trovano esattamente sotto l'albero. In altre parole, è parallelo all'asse del centro del mozzo della ruota; solo nella direzione Z, c'è il valore componente di 189 mm in altezza. Inoltre, si trova 91 mm sotto l'asse del centro del mozzo della ruota. Alla fine, il design del dispositivo per la prova di fatica del pacchetto del sistema di sospensione è illustrato nella Figura 3-44.

Preparazione del provino per la prova di fatica

La condizione del provino e il metodo di preparazione del provino sono estremamente importanti. Metodi impropri di preparazione possono distorcere notevolmente i risultati della prova. In considerazione di questo fatto, il metodo di preparazione dovrebbe essere concordato prima dell'inizio del

te i risultati, è importante seguire alcune linee guida per ottenere dati di fatica accurati: 1. Riposo adeguato: assicurarsi di avere una buona notte di sonno prima del provino. Il riposo sufficiente aiuta a ridurre l'affaticamento e a migliorare le prestazioni. 2. Alimentazione equilibrata: mangiare pasti bilanciati e nutrienti prima del provino. Evitare pasti pesanti o cibi che possono causare gonfiore o indigestione. 3. Idratazione: bere abbondante acqua prima, durante e dopo il provino. L'idratazione adeguata aiuta a mantenere i muscoli e il cervello funzionanti al meglio. 4. Riscaldamento: fare un riscaldamento adeguato prima di iniziare il provino. Ciò include esercizi di stretching e movimenti leggeri per preparare i muscoli e ridurre il rischio di infortuni. 5. Monitorare i segnali del corpo: durante il provino, prestare attenzione ai segnali del corpo. Se si avverte dolore o affaticamento eccessivo, fermarsi e riposare. Non forzare il corpo oltre i suoi limiti. 6. Registrare i risultati: tenere traccia dei risultati del provino, inclusi i tempi, le distanze o qualsiasi altra misurazione rilevante. Questo aiuterà a valutare i progressi nel tempo e a identificare eventuali aree di miglioramento. Seguendo queste linee guida, sia l'autore che l'utente possono ottenere dati di fatica accurati e utili per valutare le prestazioni fisiche.