RU2749343C1

RU2749343C1 - Method for removing indicator penetrating liquid from surface of glass-ceramic products using ultrasonic waves

Info

Publication number: RU2749343C1
Application number: RU2020134763A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Минин; Михаил Юрьевич Русин; Александр Васильевич Терехин; Анатолий Степанович Хамицаев; Максим Евгеньевич Типикин; Дмитрий Викторович Харитонов
Original assignee: Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина»
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2020-10-22
Publication date: 2021-06-08

Abstract

FIELD: dye capillary flaw detection.

SUBSTANCE: invention relates to the field of non-destructive testing of products made of non-porous (P <2%) glass-ceramic materials, namely, dye capillary flaw detection for surface discontinuities and serves to exclude excessive thermal loads on fragile products, reduce labor and energy costs during testing. A method is proposed for removing an indicator penetrating liquid from the surface of glass-ceramic products using ultrasonic waves in order to increase the efficiency of removing penetrant into washing solutions heated to + 40-60°C, initially acidic and then alkaline, an ultrasonic wave is introduced from scattering ultrasonic transducers with a frequency of 38-42 kHz and a power of 6 kW, while the total time of ultrasonic cleaning is from 1 to 3 hours, in the process of ultrasonic cleaning, glass-ceramic products rotate.

EFFECT: invention improves efficiency of removing the penetrant from the surface of glass-ceramic products after color capillary flaw detection without heat treatment (burning out).

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий из беспористых (П

стеклокерамических материалов, а именно цветной капиллярной дефектоскопии на наличие поверхностных несплошностей и служит для исключения избыточных тепловых нагрузок на хрупкие изделия, снижения трудозатрат и энергозатрат при проведении контроля.The invention relates to the field of non-destructive testing of products made of non-porous (P

glass-ceramic materials, namely, color capillary flaw detection for the presence of surface discontinuities and serves to exclude excessive thermal loads on fragile products, reduce labor and energy costs during testing.

Существует необходимость проведения неразрушающего контроля изделий из беспористых стеклокерамических материалов, так как наличие в них несплошностей в виде трещин и раковин приводит к потере работоспособности изделий и всех конструкции, в состав которых они входят. Цветная капиллярная дефектоскопия позволяет обнаруживать поверхностные несплошности.There is a need for non-destructive testing of products made of non-porous glass-ceramic materials, since the presence of discontinuities in them in the form of cracks and cavities leads to the loss of the performance of products and all structures that include them. Colored capillary flaw detection allows detection of surface discontinuities.

При выполнении цветной капиллярной дефектоскопии на поверхность радиопрозрачных оболочечных конструкций из стеклокерамики наносится цветная (красного цвета) проникающая жидкость - пенетрант. После выполнения контроля необходимо удалить цветной фон с поверхности контролируемого изделия из-за его негативного влияния на другие технологические процессы и внешний вид изделий. When performing color capillary flaw detection, a colored (red) penetrating liquid - penetrant is applied to the surface of radio-transparent shell structures made of glass-ceramics. After performing the control, it is necessary to remove the colored background from the surface of the controlled product due to its negative effect on other technological processes and the appearance of the products.

Известен способ удаления пенетранта, после его взаимодействия с проявителем, путем выжигания пенетранта с поверхности контролируемого изделия (ГОСТ 24522-80. Контроль неразрушающий капиллярный. Термины и определения).A known method of removing the penetrant, after its interaction with the developer, by burning out the penetrant from the surface of the controlled product (GOST 24522-80. Non-destructive capillary control. Terms and definitions).

Однако выжигание требует отработку режима температурного воздействия на хрупкое стеклокерамическое изделие. Кроме того, технологический процесс выжигания трудоемок и энергозатратен.However, burning out requires the development of a temperature exposure regime for a fragile glass-ceramic product. In addition, the combustion process is laborious and energy-intensive.

Наиболее близким к предлагаемому способу очистки поверхности стеклокерамических изделий от пенетранта является способ ультразвуковой очистки изделий (Келлер О.К., Кратых Г.С., Любляницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка. - Л.: Машиностроение, 1977), заключающийся в воздействии на изделие моющей жидкости, в которой с помощью ультразвукового устройства возбуждают ультразвуковые волны.The closest to the proposed method for cleaning the surface of glass-ceramic products from penetrant is the method of ultrasonic cleaning of products (Keller O.K., Kratykh G.S., Lyublyanitskiy G.D. Ultrasonic cleaning. - L .: Mashinostroenie, 1977), which consists in influencing a product of a washing liquid in which ultrasonic waves are excited with the help of an ultrasonic device.

Недостатком этого способа является невозможность полного удаления пенетранта, находящегося в порах стеклокерамического изделия. Результаты экспериментов показали, что часть пенетранта остается в порах и поверхность стеклокерамического изделия полностью не обесцвечивается.The disadvantage of this method is the impossibility of complete removal of the penetrant in the pores of the glass-ceramic product. The experimental results showed that part of the penetrant remains in the pores and the surface of the glass-ceramic product does not completely discolor.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности удаления пенетранта с поверхности стеклокерамических изделий после проведения цветной капиллярной дефектоскопии без их термической обработки (выжигания).The technical result of the proposed invention is to improve the efficiency of removing the penetrant from the surface of glass-ceramic products after color capillary flaw detection without heat treatment (burning out).

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ удаления индикаторной проникающей жидкости с поверхности стеклокерамических изделий с использованием ультразвуковых волн, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности удаления пенетранта в моющие растворы, нагретые до +40-60°С, первоначально кислотный, а потом щелочной, вводят ультразвуковую волну с рассеивающих ультразвуковых преобразователей частотой 38-42 кГц и мощностью 6 кВт, при этом полное время ультразвуковой очистки составляет от 1 до 3 часов, в процессе проведения ультразвуковой очистки стеклокерамические изделия вращаются. The specified technical result is achieved by the fact that the proposed method for removing indicator penetrating liquid from the surface of glass-ceramic products using ultrasonic waves, characterized in that in order to increase the efficiency of removing penetrant into washing solutions heated to + 40-60 ° C, initially acidic, and then alkaline, an ultrasonic wave is introduced from scattering ultrasonic transducers with a frequency of 38-42 kHz and a power of 6 kW, while the total time of ultrasonic cleaning is from 1 to 3 hours, in the process of ultrasonic cleaning, glass-ceramic products rotate.

Способ иллюстрирует схема, представленная на фиг.1 и фиг. 2.The method is illustrated by the diagram shown in FIG. 1 and FIG. 2.

На фиг.1 показана схема очистки стеклокерамического изделия от пенетранта в ультразвуковой ванне. В ультразвуковой ванне 1 располагается стеклокерамическое изделие 2, к поверхности которого, через моющий раствор 3, подводятся ультразвуковые колебания от ультразвуковых преобразователей 4.Figure 1 shows a diagram of cleaning a glass-ceramic product from a penetrant in an ultrasonic bath. In the ultrasonic bath 1 there is a glass-ceramic product 2, to the surface of which, through the cleaning solution 3, ultrasonic vibrations from the ultrasonic transducers 4 are supplied.

Удаление с поверхности стеклокерамического изделия 2 пенетранта происходит, в основном, под действием пульсирующих (не захлопывающихся) кавитационных пузырьков. На краях пленки загрязнений пульсирующие пузырьки, совершая интенсивные колебания, преодолевают силы сцепления пленки пенетранта с поверхностью стеклокерамического изделия 2, проникают под пленку, разрывают и отслаивают ее. Радиационное давление и звукокапиллярный эффект способствуют проникновению моющего раствора 3 в микропоры и неровности стеклокерамического изделия 2. Акустические течения в моющем растворе 3 осуществляют ускоренное удаление пенетранта с поверхности стеклокерамического изделия 2. Если же пленка пенетранта прочно связана с поверхностью стеклокерамического изделия 2, то для ее разрушения и удаления с поверхности необходимо наличие захлопывающихся кавитационных пузырьков, создающих микроударное воздействие на поверхность (Агранат Б.А. Ультразвуковая технология. - М.: Машиностроение, 1984). Акустическая кавитация возникает при прохождении звуковых волн высокой интенсивности. Кавитационные пузырьки возникают во время полупериода разряжения на газовых включениях, содержащихся в жидкости и на колеблющейся поверхности ультразвукового излучателя. Пузырьки захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные импульсы давления, способные удалить пенетрант (Кнэпп Р., Дейли Дж. и Хэммит Ф. Кавитация. - М.: Мир, 1974).Removal of the penetrant from the surface of the glass-ceramic product 2 occurs mainly under the action of pulsating (non-collapsing) cavitation bubbles. At the edges of the film of contamination, pulsating bubbles, making intense vibrations, overcome the adhesion forces of the penetrant film with the surface of the glass-ceramic product 2, penetrate under the film, break and peel it off. Radiation pressure and sound capillary effect contribute to the penetration of the cleaning solution 3 into the micropores and irregularities of the glass-ceramic product 2. Acoustic flows in the cleaning solution 3 accelerate the removal of the penetrant from the surface of the glass-ceramic product 2. If the penetrant film is firmly attached to the surface of the glass-ceramic product 2, then for its destruction and removal from the surface requires the presence of collapsing cavitation bubbles, creating a micropercussion effect on the surface (Agranat BA Ultrasonic technology. - M .: Mashinostroenie, 1984). Acoustic cavitation occurs when high-intensity sound waves pass through. Cavitation bubbles arise during the half-period of vacuum on gas inclusions contained in the liquid and on the oscillating surface of the ultrasonic transmitter. Bubbles collapse during half-periods of compression, creating short-term pressure impulses that can remove the penetrant (Knapp R., Daley J. and Hammit F. Cavitation. - M .: Mir, 1974).

Сложное движение пузырьков, их захлопывание, слияние друг с другом и т. д. порождают в жидкости импульсы сжатия (микроударные волны) и микропотоки, вызывают локальное нагревание среды, ионизацию (Келлер О.К., Кратых Г.С., Любляницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка. - Л.: Машиностроение, 1977).The complex movement of bubbles, their collapse, merging with each other, etc., generate compression pulses (microshock waves) and microflows in the liquid, cause local heating of the medium, ionization (Keller O.K., Kratykh G.S., Lyublyanitskiy G. D. Ultrasonic cleaning. - L .: Mashinostroenie, 1977).

Большую роль в процессе очистки играет правильно подобранный состав моющего раствора. Существенное влияние на протекание и развитие в моющих растворах специфических явлений, возбуждаемых ультразвуком, оказывают физико-химические свойства раствора.The correct composition of the cleaning solution plays an important role in the cleaning process. The physical and chemical properties of the solution have a significant effect on the course and development of specific phenomena excited by ultrasound in washing solutions.

В качестве моющего раствора первоначально используется кислотный раствор. Процесс растворения пенетранта в кислотном моющем растворе происходит при частоте ультразвуковой волны с рассеивающих ультразвуковых преобразователей 38-42 кГц и температуре около +40-60°С в течение 30 минут, при вращении стеклокерамического изделия. Затем кислотный моющий раствор с частично растворенным в нем пенетрантом удаляется из ультразвуковой ванны. В качестве моющего раствора на следующем этапе очистки используется щелочной раствор. Процесс растворения пенетранта в щелочном моющем растворе происходит при частоте ультразвуковой волны с рассеивающих ультразвуковых преобразователей 38-42 кГц и температуре около +40-60°С также в течении 30 минут и вращении стеклокерамического изделия. Затем щелочной моющий раствор с растворенными в нем остатками пенетранта также удаляется из ультразвуковой ванны. Таким образом, общее время очистки поверхности стеклокерамических изделий от пенетранта в ультразвуковой ванне составляет около 1 часа.An acidic solution is initially used as a cleaning solution. The process of dissolution of the penetrant in an acidic washing solution occurs at a frequency of an ultrasonic wave from scattering ultrasonic transducers of 38-42 kHz and a temperature of about + 40-60 ° C for 30 minutes, while rotating a glass-ceramic product. Then the acidic cleaning solution with the penetrant partially dissolved in it is removed from the ultrasonic bath. An alkaline solution is used as a cleaning solution in the next cleaning stage. The process of dissolution of the penetrant in an alkaline cleaning solution occurs at a frequency of an ultrasonic wave from scattering ultrasonic transducers of 38-42 kHz and a temperature of about + 40-60 ° C, also within 30 minutes and rotation of a glass-ceramic product. Then the alkaline cleaning solution with the penetrant residues dissolved in it is also removed from the ultrasonic bath. Thus, the total time for cleaning the surface of glass-ceramic products from the penetrant in an ultrasonic bath is about 1 hour.

На фиг. 2 изображен внешний вид поверхности фрагмента стеклокерамического изделия после проведения цветной капиллярной дефектоскопии (а) и проведения ультразвуковой очистки от пенетранта (б).FIG. 2 shows the appearance of the surface of a fragment of a glass-ceramic product after color capillary flaw detection (a) and ultrasonic cleaning from penetrant (b).

Данный способ очистки поверхности стеклокерамических изделий от индикаторной проникающей жидкости (пенетранта), после цветной капиллярной дефектоскопии, можно применить в различных отраслях промышленности, связанных с производством изделий из стеклокерамики.This method of cleaning the surface of glass-ceramic products from the indicator penetrating liquid (penetrant), after color capillary flaw detection, can be used in various industries related to the production of glass-ceramic products.

Claims

A method for removing indicator penetrating liquid from the surface of glass-ceramic products using ultrasonic waves, characterized in that in order to increase the efficiency of removing penetrant into washing solutions heated to + 40-60 ° C, initially acidic and then alkaline, an ultrasonic wave is introduced from scattering ultrasonic converters with a frequency of 38-42 kHz and a power of 6 kW, while the total time of ultrasonic cleaning is from 1 to 3 hours, in the process of ultrasonic cleaning, glass-ceramic products rotate.