Способ удаления индикаторной проникающей жидкости с поверхности стеклокерамических изделий с использованием ультразвуковых волн
METHOD FOR REMOVING INDICATOR PENETRATING LIQUID FROM SURFACE OF GLASS-CERAMIC PRODUCTS USING ULTRASONIC WAVES

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.
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.
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.
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).
Однако выжигание требует отработку режима температурного воздействия на хрупкое стеклокерамическое изделие. Кроме того, технологический процесс выжигания трудоемок и энергозатратен.
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.
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.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности удаления пенетранта с поверхности стеклокерамических изделий после проведения цветной капиллярной дефектоскопии без их термической обработки (выжигания).
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.
Способ иллюстрирует схема, представленная на фиг.1 и фиг. 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.
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).
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).
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.
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.
На фиг. 2 изображен внешний вид поверхности фрагмента стеклокерамического изделия после проведения цветной капиллярной дефектоскопии (а) и проведения ультразвуковой очистки от пенетранта (б).
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.