Лекции, набранные в Worde (Лекции)

Посмотреть архив целиком

Магнитный контроль



В магнитном контроле, как и в любом другом виде, задача состоит, чтобы рассказать существуют ли дефекты или нет.


Дефект – это каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией.


Дефекты делятся на:

  1. Устранимые (возвращение на стадию до переработки)

  2. Не устранимые (должны изыматься из использования)

  3. Явные (ВИК)

а) Критические

б) значительные

в) малозначительные

  1. Скрытые

а) Критические

б) значительные

в) малозначительные



ВИК – визуальные измерительный контроль

Любой вид контроля должны проводить обученные специалисты.


Гост ПБ-03-440-03 (правила безопасности)

Гост ПБ-03-372-02 (правила безопасности для лабораторий)

Гост РД-03-606-03 (рабочая документация)


Критические дефекты – это те дефекты, которые приведут деталь к выходу из строя. Контроль должен быть сплошной и неоднократный.


Значительные дефекты – необходим сплошной контроль, выборочный контроль возможен, если поломка (значение риска) не опасны для потребителя.


Малозначительные дефекты - не влияют на качество работы объекта (выборочный контроль)(либо неответственная деталь – выход из строя не повлияют на ход работы)









Этапы возникновения.


  1. Конструктивные – из-за несоответствия требованиям технического задания.

  2. Производственный этап – нарушение технологического процесса – должен контролироваться на стадии производства (литьё, химическая, механическая, термообработки)

  3. Эксплуатационные:

а) Износ – изменение геометрии в следствии (например) трения.

б) Коррозия – наиболее распространенный

в) Усталостное разрушение

г) Неправильная эксплуатация


Общая характеристика средств неразрушающего контроля.


Измерительные и индикаторные устройства, где используют взаимодействие физических полей либо веществ с объектом.


Гост 18353-79


Виды контроля:

  1. МК – магнитный контроль

  2. АК – Акустический контроль

  3. КПВ – контроль проникающими веществами

  4. ВК – вихретоковый контроль

  5. радиоволновой

  6. ТК – тепловой контроль

  7. ОК – оптический контроль

  8. РК – рентгеновский + радиационный контроль



Магнитный контроль – можно осуществлять если хотя бы какая то часть состоит из магнитного материала. Находит дефекты до 2 мкм (при шероховатости поверхности 2.5мкм).

Акустический контроль – лучше для глубинных дефектов













Основные задачи МНК.


  1. Дефектоскопия (нахождение дефектов несплошностей)


Всегда в МК обнаружение дефектов типа несплошностей по регистрации полей рассеяния. Мы регистрируем силовую линию, вышедшую за пределы ОК. Оценивая эти поля рассеяния, мы и обнаруживаем дефекты.

  1. Структуроскопия

Структураскопия основана на экспериментально определяемой корреляции связи между магнитными параметрами и физико-механическими.(твердость, химический состав, режимы термообработки)

  1. Толщинометрия

Измеряет толщину ферромагнитного листа например.


Основные физические величины:

  1. Магнитный момент. Элементарные токи. Ток создает элемент магнитного момента. M=IS

  2. Намагниченность

Где внешняя восприимчивость.

  1. Магнитная индукция.

  1. Магнитная проницаемость



С точки зрения магнитных свойств все вещества делятся на 3 типа:

1) Парамагнетики – намагниченность совпадает по направлению с

Paramagnetic materials

χ>0 χ≈10-5

Al; Na; Ti;…

Al: μr = 1+χ=1.000021


2) Диамагнетики – при помещении в магнитное поле , направление противоположно

Для технического приложения (МНК) – эти вещества немагнитные, т.е. нельзя применять МНК и у них.

Diamagnetic materials

χ<0 χ≈10-5

Cu; Zn; Ag;…

Cu: μr = 1+χ=0.999991


3) Ферромагнетики- те вещества, у которых магнитная восприимчивость , следовательно при помещении образца во внешнее поле, намагниченность направления в том же направлении и намагниченность большая. принимает значения до , а материал, который используется в конструкции – эта величина до . Материалы: Fe, Ni, Co. Чаще всего используют конструкционные стали. Сплавы этих материалов с другими тоже являются ферромагнитными. Гадилиний тоже относится, но он редкоземельный и он не при всех температурах работает.

Для ферромагнитных материалов μr100÷100 000

Для низкоуглеродистых сталей μr обычно 1000÷2000




Доменная структура ферромагнитных материалов. Кривая намагничивания и петли гистерезиса.


Главное особенностью является не линейность характеристики B от Н.

Здесь выделяется несколько характерных областей. Полностью размагничиваем все магнитные моменты компенсируют друг друга. Далее: Ферромагнит помещаем во внешнее магнитное поле. Домены в материале находятся под влиянием механических и магнитных сил связи с другими доменами. Материал размагничен, следовательно магнитный момент скомпенсирован.

I – магнитный момент который близок к направлению магнитного поля начинает увеличиваться.

I-II – линейная область

II – релеевская область

- постоянная релея

В первых двух областях изменяется только магнитный момент доменов. Когда любые домены параллельны полю, часть увеличивается, а часть уменьшается, но почти все увеличиваются. Когда максимальное, В увеличивается за счет внешнего магнитного поля и оканчивается переориентацией доменов.


V) Намагниченность почти не возрастает. В возрастает только за счет внешнего МП.

Начинаем уменьшать внешнее МП. Намагниченные домены ведут себя как частицы, между которыми существуют силы трения и тогда получается, что при уменьшении зависимость В от Н не идет по этой же линии гистерезиса.

Домены не поворачиваются сразу же в другое положение , поэтому Н принимает значение противоположного значение, что полностью размагничивает материал (Ф=0)

остаточная магнитная индукция.

Нс – коэрцитивная сила (Напряженность поля, в котором Н поместили в ф/м, чтоб магнитная индукция (средняя по сечению)=0)

Вх – индукция насыщения. Строго не фиксируется, это техническое насыщение. Техническое насыщение достигнуто, если при увеличении внешнего намагничивания поля и его последующем снятии изменяется не более чем на 3-5%.

Применение МК для контроля твердости (сталей).


Если сталь твердая в механическом отношении: кристаллы (домены) плотно упакованы в ней, их трудно переориентировать, следовательно Нс большая. На этом основан магнитный контроль твердости. Коэрцитиметрия (измерение Нс). Оценка магнитного влияния внутренних механических направлений.


Магнитная стабилизация.


Чтобы размагнитить, можно довести до точки Кюри, но для задач МНК это неприменимо.


Некоторые домены повернуты, а не повернуты те, у которых сила трения была очень большой.


Для материалов из конструкционных сталей считается, что 3х перемагничивающих циклов достаточно для стабилизации. Используют при контроле канатов, магнитный порошок (с использованием постоянных магнитов), дефектоскопия и контроль трубопроводов.


Определение магнитных характеристик ферромагнитных материалов.

  1. Цели определения магнитных характеристик в магнитном контроле.

а) Исследование магнитных свойств материалов

б) Произодственный контроль параметров материалов (на изготовление любого материала из ферромагнитных сталей используют сталь из заводов, где идет анализ свойств и определение магнитной характеристики) и определяют контроле пригодность.

в) Производственный контроль изделий. Измеряя магнитные свойства определяем механические свойства.

г) Контроль магнитных свойств изделий при эксплуатации детали. Исследование того, насколько меняются свойства деталей в результате эксплуатаций.

2) Классификация этапов определения магнитных характеристик.

a) Условие перемагничивания объекта

- в замкнутой магнитной цепи

- в разомкнутой магнитной цепи (обязателен учет коэффициента размагничивания)

б) Способ изменения внешнего магнитного поля

(изменения зависимости Н(t))

3) Способ измерения В и Н.

(способ преобразования измеряемых величин в сигнал на регистрирующее устройство)

4) Способ регистрации полученных результатов.



Если бы объект бесконечно протяженный, то в нем бы действовало , но он конечный, поэтому стал другим. (они все коллинеарны)


Для объекта это свойство материала. Фактически мы не можем померить.

Практически Hi внутри померить нельзя, мы определяем , - оно известно, его и создаем.

Вводится понятие коэффициента размагничивания – во сколько раз уменьшится . Этот коэффициент рассчитывается строго аналитически для материала в форме шара (или эллипсоида). Для всех остальных приходится использовать приближенные формулы.


Способы задания внешнего поля. (2 основных и 3-ий комбинированный)

  1. С импульсным изменением внешнего поля.


Простой способ задания и хорошо отработана система

Вертикальная часть ступеньки – это недостаток, т.к. возникают вихревые токи.

Этот метод очень часто применяют.

, т.е. будет погрешность.


  1. С непрерывно медленно изменяющимся внешним полем.


Достоинства: нет погрешности от вихревых токов.

Недостатки: трудные условия для измерения (только индуктивными преобразователями).


  1. Комбинированное перемагничивание.


Состоит из 2х этапов: 1) Импульсное намагничивание до насыщения

  1. плавное непрерывное перемагничивание


Существует перемагничивание постоянным и переменным полем. У переменного поля будут вихревые токи, и будет возникать погрешность. С использованием баллистического метода (для точного определения магнитных характеристик) очень грамодский и сложный, однако очень точный.


Лекция 4


Форма объекта исследования.


  1. В виде кольца

. Есть симметрия и нет погрешности эксперимента. Недостатком является разное Н1 и Н2, если свойства материала были бы линейны, то проблемы бы не было. Если материал изотропный и однородный, то проблем не будет. В качестве материалов используются химически чистые вещества, сплавы после закалки и прокатки.

  1. Длинный образец


. Если достаточно велико, то влияние размагничивающих факторов становится достаточно мало. . Если материал не изотропный, тогда часто применяют, но, вообще-то говоря, очень редко используют этот метод.

  1. Использование магнитопровода.

Используют конструкционной и электротехнической сталей. , где - погрешность. Нмп можем найти зная индукцию.

Образец не сложен в изготовлении, может быть применен для анизотропных образцов.

Самым главным источником погрешности является немагнитный зазор. На нем происходят основные потери.









ФЕРРОГРАФ

КАРТИНКА


n- число витков.

Образец надо брать тонким. На осциллографе – динамическая петля гистерезиса, на переменном токе – вихревые токи, которые вносят погрешности и петля становится более широкая и зависит от частоты.

Глубина проникновения . Таким образом сечение должно быть миллиметровым.


Электрическая схема баллистической установки.


КАРТИНКА


С помощью R1 можем менять напряженность поля Н. Установили некоторую напряженность, размыкаем К и смещаемся по петле.

С помощью А2 узнаем точку, куда попадаем. А по петле Н пройти, чтоб магнитная стабилизация с помощью П1 произошла.

Ключ нужен, чтобы попасть в нужную точку.

БГ – баллистический гальванометр. при