Roncsolá Roncsolásmentes anyagvizsgá anyagvizsgálatok 2015. 1. elő előadá adás Dr. Mé Mészá száros Istvá István BME, Anyagtudomá Anyagtudomány és Technoló Technológia Tanszé Tanszék
Roncsolásmentes anyagvizsgálatok BMEGEMT AGM5 Dr. Mészáros István (egyetemi docens) Dr. Szabó Péter János (egyetemi tanár, tanszékvezető) Előadás: kedd 14-16h, Előadás: + szerda 14-16h, Labor: # szerda 14-16h (csoportonként 4 alkalom) Követelmény: 2 db ZH (Σ pont) 10/20 és 12/01, pótZH 12/08
Roncsolásmentes anyagvizsgálat (GEMT AGM5) Laboratóriumi gyakorlatainak beosztása 2015. Szerda 1415-16 h Dátum 09/30 10/14 10/28 11/11 11/25 12/09 SEM RM1 RM2 AEF * ** *** ****
Téma SEM L1 L2 L3 L4
RM1 L2 L1 L4 L3
RM2 L3 L4 L1 L2
AEF L4 L3 L2 L1
Pót labor
Pásztázó elektronmikroszkópia (Helyszín: *) Hibakereső roncsolásmentes vizsgálatok, spektroszkópia (Helyszín: **) Ultrahangos vizsgálat, örvényáramú vizsgálat (Helyszín: ***) Akusztikus emisszió, héliumos tömörségvizsgálat (Helyszín: ****) BME ATT, MT épület fszt. SEM labor, Laborvezető: Dr. Berecz Tibor BME ATT, G épület 118. Laborvezető: Olasz Sándor/Bögre Bálint BME ATT, MT épület fszt. anyagvizsgáló labor. AEF Anyagvizsgáló Laboratórium, 1112 Budaörsi út 45. (MTA kutatóház) Laborvezető: Fodor Olivér
1
Anyagtudomány meghatározása, területei
Anyagszerkezet
Tulajdonságok
Anyagvizsgálat
Technológiák
Roncsolásos NDE, NDT
Mérnöki szerkezetek leromlása (degradáció) Szerkezetintegritás, szerkezeti integritás Tervezett élettartam, maradék élettartam
Energia közlés hatására az anyagok szerkezetében változások következhetnek be. A kívánt tulajdonságú anyagok létrehozására alkalmazott technológiai eljárások esetén az anyag szerkezetét szándékosan, előre megtervezett módon változtatjuk meg. Az anyagok használata, üzemeltetése során nem kívánt változások jöhetnek létre azok szerkezetében, ezeket leromlási-, vagy degradációs (károsodási) folyamatoknak hívjuk, az ezeket létrehozó hatásokat pedig igénybevételnek nevezzük. Az igénybevétel tehát minden esetben felfogható úgy, mint az anyaggal történő energiaközlés. Így az anyagokban létrejövő leromlási folyamatok mindig energia közlés hatására keletkeznek és annak eredményeként értelmezhetők. A létrehozott hatás szempontjából meghatározó az energia közlés módja, továbbá a közölt energia mennyisége és teljesítménysűrűsége. Az igénybevételeket az energia közlés módjai szerint csoportosíthatjuk.
2
Igénybevételek 1. •Mechanikai hatások, a mechanikai igénybevételek lehetnek statikusak, dinamikusak, ezen belül impulzusszerűek, illetve periodikusan ismétlődőek. Eredményezhetnek képlékeny alakváltozást, kopást, fáradást, törést, stb. •Termikus hatások, ezek számos az anyagtudományban ismert termikusan aktivált folyamat kiváltását okozhatják. Ilyenek egyebek mellett a diffúziós folyamatok, az újrakristályosodás, fázisátalakulások és a kémiai folyamatok, továbbá a hőmérséklet változása által okozott folyamatok, mint például a hősokk hatására kialakuló repedéskeletkezés. •Kémiai hatások, mint például a korróziós folyamatok, vagy az acélok hidrogén hatására történő ridegedése. •Részecske sugárzás hatása, ami egyebek mellett a szerkezeti acélok ridegedését okozza.
Igénybevételek 2.
•Elektromos hatások, mint az elektromos átütés, illetve kisülések, az elektromigráció folyamata. •Biológiai hatások, mint a mikrobiológiai korrózió, az élő szervezetekben bekövetkező bioaktív korróziós folyamatok. •Kombinált hatások, mint az agresszív kémiai környezet és a mechanikai feszültség együttes hatására bekövetkező feszültségkorróziós folyamat, az emelt hőmérséklet és statikus mechanikai terhelés egyidejű hatására végbemenő kúszási folyamat, a ciklikus hőmérsékletváltozás és mechanikai feszültség hatására történő hőfáradási folyamat.
Az anyagvizsgálati eljárások során az anyaggal előre megtervezett módon energiát közlünk és annak erre a külső gerjesztésre adott válaszát vizsgáljuk. A lehetséges gerjesztési módok száma és változatossága óriási: •mechanikai (szakítóvizsgálat, keménységmérés, fárasztó vizsgálat, ultrahangos vizsgálat, akusztikus emisszió …), •elektromos (örvényáramú vizsgálat, vezetőképesség mérés), •mágneses (mágneses repedésvizsgálat, mágneses tulajdonságok mérése, Barkhausen-zaj mérése), •optikai (vizuális vizsgálat, optikai mikroszkópos vizsgálat), •besugárzás (radiográfiai vizsgálatok, röntgen diffrakció, elektron mikroszkópia, EDS, EBSD, Auger-spektroszkópia, …), •termikus (termofeszültség mérése, hőfárasztó vizsgálat), •kombinált hatások (kúszás vizsgálat, feszültség korróziós vizsgálat).
3
4
Anyagvizsgálat Az anyag(minta) külső gerjesztésre adott válaszának értékelése. Cél a szerkezeti tulajdonságok ill. a szerkezetintegritás vizsgálata.
Roncsolásos - Roncsolásmentes
Anyagvizsgálati eljárások 1. Kémiai vizsgálat: Legfontosabb feladata az anyagok vegyi összetételének megállapítása, de ide tartoznak a korróziós vizsgálatok is. Fizikai vizsgálatok: Célja az anyagok fizikai jellemzőinek, pl. villamos vezetőképesség, villamos ellenállás, mágneses tulajdonságok, hőtágulás, fajhő stb. meghatározása. Képalkotó vizsgálatok: optikai mikroszkópia, pásztázó elektronmikroszkópia, transzmissziós elektronmikroszkópia, STM, AFM, … Fémtani (metallográfiai) vizsgálatok: Az anyagok szövetszerkezetének, szemcsenagyságának, a zárványosság mértékének stb. meghatározását jelenti.
Anyagvizsgálati eljárások 2. Szilárdsági vizsgálatok: Egyszerű mechanikai igénybevételekkel szembeni ellenállás megállapítása a cél. Technológiai vizsgálatok: Legtöbb esetben az adott feldolgozási technológiára való alkalmasság eldöntése a cél Roncsolásmentes vizsgálatok: 1. A darabban vagy felületén lévő folytonossági hiányok megállapítását tűzik ki célul. 2. Az anyag szerkezetében bekövetkezett változások nyomon követése.
5
Roncsolásos anyagvizsgálatok szakítóvizsgálat keménységmérés Nyomó-, hajlító, csavaróvizsgálat Kúszásvizsgálat Ütve hajlító vizsgálat (Charpy) Fárasztóvizsgálat Hőfárasztóvizsgálat Korróziós vizsgálatok Technológiai próbák
Mi a roncsolá roncsolásmentes vizsgá vizsgálat? Definíció: Vizsgálati eljárás aminek végrehajtása nem akadályozza a berendezés későbbi felhasználását és üzemeltethetőségét. Angol elnevezések: – Non-Destructive Testing (NDT) – Non-Destructive Examination (NDE) – Non-Destructive Evaluation (NDE)
Rmv alkalmazá alkalmazása •
Folytonossá Folytonossági hiá hiányok detektálása és méretének meghatározása: – repedések, – zárványok, – gázhólyagok – hegesztési kötéshibák – anyagszerkezeti inhomogenitások
•
Fizikai tulajdonságok mérése
•
Gyártás során keletkezett hibák kimutatása (gyártásellenőrzés)
•
Üzemeltetés során kialakult hibák kimutatása (Műszaki diagnosztika)
6
Legismertebb NDT eljá eljárások
Szemrevételezéses (VT) Folyadékbehatolásos (PT) Mágnesezezhető poros (MT) Örvényáramos (ET) Ultrahangos (UT) Radiográfiai (RT) Akusztikus emissziós (AT) Tömörségi (LT)
Leromlási folyamat által létrehozott szerkezeti változás, illetve hiba
Klasszikus NDT eljárások
Makroszkópikus repedések, üregek kialakulása
Ultrahangos vizsgálat Radiográfia
Repedés terjedés
Örvényáramú vizsgálat Mágneses repedés vizsgálat
Repedés keletkezés
......... Mágneses NDE eljárások
Diszlokációs szerkezet változásai Diszlokációk számának növekedése Ponthibák, diszlokációk keletkezése
Mágnesezési görbék Nemlineáris harmonikusok módszere (NLHA) MBDE eljárás Magnetic Adaptive Testing Barkhausen-zajmérés Magnetoakusztikus-zajmérés Felületi permeabilitás mérés ……..
Roncsolásmentes vizsgálatok (NDE, új irányzatok) mágneses (Barkhausen-zaj, tömbi mágneses jellemzők, nemlineáris felharmonikusok, Magnetic – Adaptive – Testing, MBDA, MM) örvényáramos (nagy behatolási mélységű) akusztikus emissziós optikai holográfia röntgendiffrakciós eljárások elektronmikroszkópia (SEM, TEM) energia diszperzív röntgen analízis (EDS, EDAX) alagút-, atomerő mikroszkópia kapacitív mikroszkópia ...
7
NDE/NDT detektált hiba/változás Hiba (felületi, tömbi, hátoldali) Szövetszerkezeti változás Hibaszerkezeti (diszlokációs, ponthiba szerk.) változás NDE/NDT eljárásokhoz kapcsolódó területek Anyagvizsgálat, diagnosztika Megbízhatóság, reprodukálhatóság (statisztikai módszerek) POD, PFI Eljárások korlátai és megbízhatósága (emberi tényező) Képesség – gazdaságosság – megbízhatóság (Capability-EffectivnessReliability, CER) Igénybevételek modellezése Gyorsított vizsgálatok Élettartambecslés Kiértékelési módok (MBDE) paradigmaváltás
MAROVISZ Magyar Anyagvizsgálók Egyesülete (MAE)
www.anyagvizsgaloklapja.hu
8
