5.6.Магнитно-люминесцентный метод.

Для выявления дефектов в ферромагнитных изделиях с темной поверхностью часто используют магнитно-люминесцентный метод. С его помощью можно обнаружить тонкие, невидимые невооруженным глазом трещины различного происхождения. От обычного магнитного порошкового метода (см. стр. 38 – 40) этот способ отличается применением светящегося магнитного порошка. Свечение его в ультрафиолетовых лучах обусловлено присутствием в нем люминофора, адсорбированного на ферромагнитных частицах. Дефекты обнаруживаются по яркому свечению порошка в ультрафиолетовых лучах ртутно-кварцевых ламп типа ПРК-2 или ПРК-4.

Флуоресцирующий магнитный порошок изготавливают из закиси-окиси железа (Fe₃O₄ ) с флуоресцирующим люминофором – антраценом и связующим лаком.

6.Вихретоковый метод дефектоскопии.

В настоящее время на каждом металлургическом или машиностроительном заводе для контроля качества продукции широко применяют дефектоскопы, основанные на методе вихревых токов. Вихретоковый контроль основан на взаимодействии электромагнитного поля токового преобразователя ( электрической катушки) с электромагнитным полем вихревых токов (токов Фуко), наводимых в контролируемом изделии.

Вихретоковый контроль устанавливает наличие поверхностных и внутренних дефектов в прокатных профилях (прутки, трубы, листы, швеллеры, балки и др.), отливках, деталях машин и механизмов после сварки, механической и термической обработок.

6.1.Физические основы вихретокового метода дефектоскопии.

Данный метод дефектоскопии устанавливает зависимость между величинами активного и реактивного сопротивлений преобразователя при изменении электропроводности, магнитной проницаемости, формы и размеров дефектов в контролируемом объекте. Источником этих изменений в вышеназванных зависимостях является процесс создания и рассеяния вихревых токов (токов Фуко), наведенных внешним переменным магнитным полем. Вихревые токи в изделии представляют собой замкнутые кольцевые токи, создающие собственное магнитное поле, противонаправленное внешнему полю, создающему их.

. Так полное сопротивление обмотки преобразователя Z (катушки) является суммой активного R и реактивного ωL сопротивлений: Z = R + i ωL, где ω – частота, L - индуктивность.

Реактивное сопротивление преобразователя изменяется с приближением его к контролируемому изделию. Если материал изделия немагнитный, то сопротивление ωL уменьшается, у ферромагнитного – увеличивается.

Рис. 36

Сопротивление преобразователя зависит от различных факторов. Поэтому для его анализа используют графики, называемые годографами, в которых по осям откладывают

значения активного (R) и индуктивного (ωL) сопротивлений, отнесенных к индуктивной ωL₀ составляющей на холостом ходу (рис. 36). При увеличении зазора между катушкой и контролируемой поверхностью, радиус дуги (от 111 до 1) уменьшается. Кривые изменения вносимого сопротивления преобразователя отражают процессы, происходящие при взаимодействии электромагнитного поля с металлом. Изменение электропроводности (σ, рис. 36) и изменение величины зазора между преобразователем и металлом оказывают различное действие на величину и направление вектора, характеризующего изменение полного сопротивления катушки.

В качестве преобразователя чаще всего используют электрические катушки разнообразных форм и размеров. Эти катушки подразделяются на возбуждающие вихревых токов в изделии и на измерительные, т.е. на катушки, которые реагируют на изменение вихревых токов в изделиях.

В практике контроля, для возбуждения вихревых токов в изделии используют три основных метода:

- помещение объекта в катушку (метод проходной катушки);

- накладывание катушки на объект (метод накладной катушки);

- помещение объекта между первичной и вторичной катушками (экранный метод).

Рассмотрим процесс формирования сигнала о дефекте в классическом вихртоковом преобразователе. Изменения в структуре электромагнитного поля, обусловленных перераспределением вихревых токов в объеме металла при наличии в нем различных дефектов, отражаются на электрических параметрах преобразователя.

К лассический вариант вихретокового первичного преобразователя, использующего накладную катушку возбуждения, представлен на рисунке 37. Здесь на магнитопроводе 4, призванного увеличить плотность потока магнитного поля, расположенны соосно возбуждающая 1 и измерительные 2 и 3 катушки, Будучи установленными над электропроводящем материалом изделия 5 с дефектом типа трещины 6, преобразователь своей катушкой 1 возбуждает в изделии вихревые токи. Трещина пересекает контуры вихревых токов, поэтому в ее плоскости образуется два контура 7 и 8 протекания вихревых токов i_в.т., что существенно изменяет структуру результирующего магнитного поля.

Рис.37

При отсутствии трещины вихревые токи в объеме материала 5 протекают по круговым контурам и создают вторичное поле.

Составляющая поля трещины образуется вследствие разделения контуров вихревых токов и в основном формируется в контурах 7 и 8 элементами токов, которые протекают вдоль краев трещины 6 в противоположных направлениях и формируют поле трещины. Нормальная составляющая Н_т.п. в средней плоскости трещины создает максимум и направлена вертикально вверх, противоположно вектору Н₂ вторичного поля, уменьшая его. Касательная составляющая Н_т.т. над трещиной равна нулю и имеет разные знаки слева и справа от трещины.

В классическом вихретоковом преобразователе с помощью измерительной катушки 2 определяют нормальную составляющую поля Н_т.п. , образованного трещиной. При этом катушка 3 является компенсационной, т.е. она обеспечивает компенсацию значительной по величине составляющей первичного поля, возбужденного катушкой 1.

Из приведенной схемы работы преобразователя видно, что если дефект в изделии не пересекает контур вихревых токов, то он практически не создает сигнал на катушке 2. Это относится прежде всего к локальным дефектам типа пор и расслоений в плоскости, параллельной поверхности контролируемого изделия.

Эффективность воздействия дефекта на величину результирующего сигнала на катушке 2 преобразователя зависит от глубины самой трещины и глубины проникновения вихревых токов в материал. Под глубиной проникновения понимают такое расстояние, на котором амплитуда падающей электромагнитной волны уменьшается е раз. С увеличением частоты питающего тока катушки 2, глубина проникновения магнитного поля в материал уменьшается и эффективность контроля возрастает. Так, для примера, в листе из алюминия поверхностный дефект глубиной 0.5 мм требует оптимальную частоту f_опт. = 380 кГц, а для подповерхностного такого же дефекта на глубине 1 мм f_опт. = 60 Гц.