страница - 107
год применяют при толщине каркаса более 1-2 мм. Используют частоты 5-20 МГц. Дефекты в покрытии (расслоения и др.) при этом не выявляются. При толщинах каркаса менее 1 - 2 мм возможно применение низкочастотных акустических методов.
При доступе со стороны полимерного покрытия толщиной до 12 - 15 мм изделия контролируют низкочастотными методами -импедансным, локальным методом свободных колебаний, велосиметрическим. При этом выявляют не только зоны нарушения соединения слоев, но и расслоения в полимерном покрытии. С увеличением толщины покрытия чувствительность снижается.
Конструкции, содержащие слои из материалов с низкими модулями упругости (резина, пенопласт и т.п.), при одностороннем доступе контролируют локальным методом свободных колебаний. При контроле со стороны резины толщиной до 15 мм выявляются зоны нарушений ее соединения с каркасом. Конструкции в виде обшивок, приклеенных к пенопласту, контролируют преимущественно тем же методом со стороны обшивки. С увеличением плотности и жесткости пенопласта чувствительность возрастает.
Пакет с пенопластовым заполнителем при двустороннем доступе контролируют амплитудным теневым методом с катящимися преобразователями на частотах порядка 40 -100 кГц.
Глава 3.6
МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ 3.6.1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Магнитный вид неразрушающего контроля применяют в основном для контроля изделий из ферромагнитных материалов, т.е. из материалов, которые способны существенно изменять свои магнитные характеристики под воздействием внешнего (намагничивающего) магнитного поля. Операция намагничивания (помещения изделия в магнитное поле) при этом виде контроля является обязательной.
Основные информативные параметры:
коэрцитивная сила,
намагниченность,
индукция (остаточная индукция),
магнитная проницаемость,
напряженность,
эффект Баркгаузена.
По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного вида контроля:
магнитопорошковый (МП), магнитографический (МГ), феррозондовый (ФЗ)
эффекта Холла (ЭХ), индукционный (И), пондеромоторный (ПМ), магниторезисторный (MP). С их помощью можно осуществить контроль:
сплошности (методами дефектоскопии) (МП, МГ, ФЗ, ЭХ, И);
размеров (ФЗ, ЭХ, И, ПМ);
структуры и механических свойств (ФЗ, ЭХ, И).
Из перечисленных методов только магнитопорошковый требует обязательного участия в контрольных операциях человека; остальные методы позволяют получать первичную информацию в виде электрических сигналов, что делает возможным полную автоматизацию процессов контроля. Методы МП и МГ обнаружения несплошностей являются контактными, т.е. требуют соприкосновения преобразователя (магнитный порошок или магнитная лента) с поверхностью изделия; при остальных методах контроля съем информации осуществляется бесконтактно (хотя и на достаточно близких расстояниях от поверхности).
С помощью магнитных методов могут быть выявлены закалочные и шлифовочные трещины, волосовины, закаты, усталостные трещины и другие -поверхностные дефекты шириной раскрытия несколько микрометров. Такие методы, как ФЗ, ЭХ, И, МГ, можно использовать на грубых поверхностях, при этом минимальная глубина выявляемых дефектов составляет трехкратную высоту шероховатостей поверхности.
Из геометрических параметров с помощью магнитных методов наиболее часто определяют толщину немагнитных покрытий на магнитной основе, толщину стенок изделий из магнитных и немагнитных материалов.
Контроль структуры и механических свойств изделий осуществляют путем установления корреляционных связей между контролируемым параметром (температурой закалки и отпуска, твердостью и т.д.) и какой-либо магнитной характеристикой (или несколькими). Успешно контролируется состояние поверхностных слоев (качество поверхностной закалки, азотирования и т.д.), а также наличие а-фазы.
Основные понятия и термины. Намагниченность есть векторная физическая величина, характеризующая состояние вещества при его. намагничивании (воздействии на него магнитного поля Н). Количественно она равна
Ут
М = lim -===-, vo V
где V - объем вещества; т - элементарный магнитный момент.
Намагниченность, как и магнитное поле, измеряется в А/м.
Магнитной индукцией называется силовая характеристика магнитного поля (величина векторная):
2)=ц0(# + М),
(1)
где Цо = 4я • 10"7 Гн/м - магнитная постоянная; Н - напряженность магнитного поля. Единица измерения магнитной индукции -тесла (Тл).
Магнитная восприимчивость - безразмерная величина Хж> характеризующая способность вещества (магнетика) намагничиваться в магнитном поле. Для изотропного магнетика
Хт = М/Н.
(2)
У диамагнетиков %т < 0, у парамагнетиков Хт > О, У ферромагнетиков %т »0 (104 и более).
Кривыми намагничивания называют графические изображения функции В — f (И). В зависимости от способа получения этих функций различают несколько типов кривых намагничивания:
начальная - получают постепенным увеличением Н из состояния 2? = 0и/2г=0до
тах
безгистерезисная (идеальная) - получают так же, но при измерении индукции в каждой точке кривой намагничивания при воздействии переменным полем с убывающей до нуля амплитудой (возможны другие воздействия, например механические, облегчающие процесс намагничивания);
основная (коммутационная) - получают при циклическом перемагничивании (кривая является местом вершин симметричных петель гистерезиса).
3,3
Рис. 3.6.1. Петли магнитного гистерезиса:
1 - основная кривая намагничивания; 2 - идеальная кривая намагничивания; предельная петля гистерезиса; 4 - частный цикл гистерезиса; А, В, С - частные петли гистерезиса (А, В - частные петли возврата); 3 - восходящая ветвь гистерезиса, 3 - нисходящая
Гистерезис. При циклическом перемагничивании ферромагнетика функция В(Н) образует петлю магнитного гистерезиса (рис. 3.6.1). Различают предельную петлю гистерезиса, получаемую переключением Нт (при Н > Нт). Если перемагничивание производится не из состояния В = О, И = 0, то имеют место частные петли гистерезиса; амплитуда перемагничивающего поля Н < Нт(см. рис. 3.6.1). Эти петли гистерезиса являются симметричными. При уменьшении размагничивающего поля получают частные петли возврата.
Магнитной индукцией насыщения Bs называют индукцию, соответствующую максимуму Н (дальнейшее увеличение В с ростом Н осуществляется только за счет изменения (приращения) Н).
Остаточной магнитной индукцией Вг называют индукцию, которая остается в предварительно намагниченном до насыщения материале после снятия магнитного поля.
Коэрцитивная сила Нс - напряженность магнитного поля, необходимая для полного размагничивания предварительно намагниченного ферромагнетика (получения В = 0 по предельной петле гистерезиса). Различают Нс по индукции и Нс по намагниченности Нсм-Их значения различаются существенно только для магнитотвердых материалов [с Нс > (800 -ь 8000) А/м].
Магнитная проницаемость. Относительная магнитная проницаемость р - безразмерная физическая величина, характеризующая магнитные свойства магнетиков: р = 1 + %т. Из (1) и (2) имеем:
В = и>(#+ %тЩ = цо (1 + %т)Н= цопЯ.
(3)
Величину \ха = цоц называют абсолютной магаитной проницаемостью. Зависимость магаитной проницаемости от напряженности магнитного поля показана на рис. 3.6.2. Различают максимальную Цщах, начальную \хнач и дифференциальную магнитную проницае-
ВdB
Цнач = Ит-; \id =
#-►0 ц0Я
HdH
(4)
Нормальной проницаемостью называют величину ц, полученную из кривой 1 (рис. 3.6.2). При перемагничивании по петле гистерезиса используют значения ц, при этом зависимость \La(H) Для восходящей и нисходящей ветвей разная.
Коэффициент размагничивания. При намагничивании изделий разомкнутой формы во внешнем поле Нг на их концах образуются полюса, создающие размагничивающее поле Hp так что поле внутри изделия
Н[ — Нг- Hp.(5)
Приближенно
Нр = NMy
(6)
где N - коэффициент размагничивания (по намагниченности).
Магнитная проницаемость тела = = В/цоНе. С учетом формул (3), (5) и (6) имеем
1
1 + N(» - 1)
(7)
При ц-юо = 1/N = Цф, где Цф - магнитная проницаемость формы, зависящая в основном от геометрии изделия. Для вытянутого сплюснутого эллипсоида с главными полуосями а» Ь» с
be
1 4*
In--1
(8)
V b + c
для проволок b = с = 0,5 Д a/b = l/D = X и
или приближенно
1п2Х-1
цф =0,25X2.
М Mi
Мшт\
Рмшн
О
Н*ят
Рве. 3.6.2. Зависимость магнитной (1) и дифференциальной магнитной (2) от напряженности
Н
Р
Р4
3.6.2. МАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
В подавляющем большинстве случаев при магнитном контроле приходится иметь дело с измерением или индикацией магнитных полей вблизи поверхности изделий. В магни-топорошковых установках применяются различные порошки.
Магнитные порошки служат для визуального определения магнитных полей рассеяния над дефектами в магнитопорошковой дефектоскопии. На изолированную частицу в неоднородном магнитном поле вдоль оси х действует сила
F = %mVHdH/dx,
где %т и V - магнитная восприимчивость и объем частицы. Следует иметь в виду, что во внешнем (намагничивающем) поле частицы обычно не существуют изолированно, а вследствие магнитной коагуляции образуют цепочки, длина которых определяется многими причинами, в том числе длительностью воздействия поля, вязкостью среды, в которую помещен порошок, и т.д.
Применяемые в дефектоскопии порошки по составу, физическим свойствам подразделяются на четыре вида:
1)железные порошки, получаемые термическим разложением пентакарбонила железа Fe(Co)5 или диспергированием железа электрической дугой в керосине;
2)порошки, получаемые в шаровых мельницах измельчением окалины, возникающей при горячей обработке стали;
3)порошки технического и синтетического магнетика;
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]