Виды и способы намагничивания

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ (ВИХРЕТОКОВЫЙ) КОНТРОЛЬ

Вихретоковый контроль (ВК) основан на анализе взаимодействия переменного электромагнитного поля внешнего источника – обмотки возбуждения вихретокового преобразователя (ВТП) с электромагнитным полем вихревых токов, возбуждаемых в ОК переменным магнитным полем ВТП. В результате действия вихревых токов в ОК изменяется результирующее магнитное поле.

Возбуждающая катушка ВТП обычно располагается вблизи ОК – это накладной ВТП:

Схема принципа действия прибора с накладным ВТП

Создаваемое катушкой поле вихревых токов Фуко однородно, если под катушкой нет дефектов. Это поле ответно возбуждает в катушке вторичную электродвижущую силу, в определенной степени изменяющую амплитуду тока. При калибровке прибора на бездефектном образце итоговый уровень амплитуды принимают за базовый, балансируя индикатор в нулевое значение.

Если далее при контроле объекта в процессе сканирования его поверхности под датчиком оказывается дефект, то он искажает поле вихревых токов, изменяя степень его влияния на амплитуду тока в катушке. Это вызывает разбаланс индикатора, что и служит признаком дефекта.

Катушка накладного датчика обычно намотана на ферритовый стержень. Если выпуск рабочего конца этого стержня подогнать под профиль контролируемой поверхности, то этим методом очень удобно контролировать галтельные переходы в точеных изделиях, резьбовые канавки и т.п. При контроле треугольной резьбы с целью выявления канавочных трещин этот метод не имеет себе равных по достоверности и надежности.

С помощью вихретоковой дефектоскопии можно выявлять наружные и подповерхностные (не глубже 2 мм) дефекты раскрытием от 1 мкм и более.

Электрический контроль

Электрический контроль включает в себя три метода: электропотенциальный, электроискровой и электроемкостный.

Электропотенциальный метод предназначен для измерения глубины наружных трещин в металле, выявленных ранее иными методами. Он основан на измерении электрического сопротивления локального исследуемого участка электропроводящего объекта и сравнении результата с сопротивлением аналогичного эталонного (заведомо бездефектного) элемента такой же длины. Речь идет об измерении очень малых значений сопротивления (микроомы), поэтому используется ток высокой частоты, характеризующийся проявлением так называемого скин-эффекта, а в качестве измеряющего устройства применяется измеритель очень малых значений электросопротивления – микроомметр.

Скин-эффект (от англ. skin – шкура) состоит в том, что электрическое поле тока высокой частоты (ВЧ) охватывает не всю высоту сечения проводника, а лишь сегментообразную приповерхностную зону между электродами.

При этом максимальная глубина проникновения тока в материал δ, зависит от частоты тока:

где ω – круговая частота тока, с^–1;

μ_а – абсолютная магнитная проницаемость материала, Гн/м;

σ = 1/ρ – удельная электрическая проводимость материала, Ом^–1·м^–1;

f – линейная частота тока, Гц.

Рис. 28. Принцип действия электропотенциального метода измерения глубины трещины

Как видно из рисунка, при неизменной дистанции L между электродами (обеспечивается конструкцией датчика) электросопротивление R₀ бездефектного участка (вариант а) меньше сопротивления R участка с трещиной (вариант б), так как во втором случае основная часть тока, идущего вблизи поверхности, вынуждена обтекать трещину. Установлено, что существует достаточно выраженная пропорция между глубиной трещины h и разностью этих сопротивлений, что и позволяет применять этот метод.

Электроискровой метод предназначен для измерения толщины изолирующих покрытий проводников. Кроме того, электроискровой метод позволяет обнаруживать места сквозного пробоя изоляции. При этом основным элементом аппаратуры является измеритель очень больших значений электросопротивления – мегаомметр, один полюс которого подключается к исследуемому проводнику, а второй – к электроду, которым сканируют поверхность изоляции. В местах, где ее толщина уменьшается, наблюдается пропорциональное этому понижение сопротивления, а там, где есть сквозной пробой, возникает вольтова дуга (искра), поскольку прибор генерирует высокое напряжение до 40 кВ. В этом случае показания индикатора пульсируют.

При электроемкостном методе основным элементом аппаратуры является измеритель емкости – микрофарадометр, один полюс которого подключается к исследуемому проводнику, а второй – к специальной металлической пластине, которой сканируют поверхность изоляции. Проводник и пластина, разделенные изоляцией, в совокупности создают конденсатор. В местах, где есть уменьшение толщины изоляции, наблюдается пропорциональное этому изменение емкости.