Способи намагнічування
Існує велика кількість схем циркулярного, полюсного та комбінованого намагнічування. Деякі з таких схем за ГОСТ 21105-87 наведено у табл. 4.
Як тип перетворювача, і вид намагнічування визначають можливості магнітного контролю.
Таблиця 4. Принципові схеми намагнічування
Пропусканням струму по всьому об'єкту
Пропусканням струму в частині деталі
Пропусканням струму по провіднику, поміщеному в наскрізний отвір в об'єкті
Продовження таблиці 4.
Шляхом індукування струму в деталі
Пропусканням струму по тороїдальній обмотці, напої на деталь
По ділянках деталі
Порушенням струму в деталі
За допомогою постійного магніту
За допомогою електромагніту
За допомогою соленоїда
Переміщенням постійного магніту об'єктом
Закінчення таблиці 4.
Пропусканням струму по об'єкту та за допомогою магніту
Пропусканням по об'єкту двох струмів у взаємно перпендикулярних напрямках
Індуктуванням та пропусканням струму по провіднику, поміщеному в наскрізний отвір в об'єкті
У магнітному полі, що обертається
За допомогою соленоїда магнітного поля, що обертається.
Примітка. Позначення: Про - об'єкт контролю; Ф - магнітний потік; I - Електричний струм.
Для намагнічування деталей машин застосовують постійний, змінний, однонапівперіодний, випрямлений та імпульсний струми. Дефекти добре виявляються у разі, коли напрямок намагнічування контрольованої деталі перпендикулярно до напрямку дефекту. Тому прості деталі намагнічують у двох взаємно перпендикулярних напрямках, а деталі складної форми – у кількох напрямках.
Циркулярне намагнічування здійснюється при пропусканні струму поконтрольованої деталі або через провідник, поміщений у її отвір. Найбільше ефективно циркулярне намагнічування деталей, що мають форму тіл обертання. Полюсне намагнічування здійснюється за допомогою електромагнітів, постійних магнітів чи соленоїдів. При цьому зазвичай деталь легше намагнічується ідоль свого найбільшого розміру. На її краях утворюються полюси, що створюють поле зворотного спрямування. Комбіноване намагнічування здійснюється при одночасному намагнічуванні деталі двома або кількома магнітними полями, що змінюються. При цьому можна поставити будь-яке поєднання видів струму.
Розглянемо особливості найпоширеніших підів намагнічування.
Поздовжнє (полюсне), циркулярне та комбіноване намагнічуваннявідрізняються переважним напрямом магнітного потоку щодо найбільшого розміру об'єкта контролю.Поздовжнє намагнічуванняможна здійснити за допомогою постійного магніту, електромагніту або соленоїда (рис. 31).
Мал. 31. Варіанти поздовжнього намагнічування.
Поздовжнє намагнічування в соленоїді використовують при контролі протяжних об'єктів типу прутків, штанг. При цьому позначається вплив фактора, що розмагнічує (коефіцієнта форми). Справжня напруженість магнітного поля всередині об'єкта менша за розрахункову. Вплив областей, що намагнічуються, деталі і складність конфігурації намагнічуваної області ускладнює розрахунок магнітного поля всередині деталі. Для вибору режиму намагнічування деталей складної форми та визначення чутливості необхідно змінювати напруженість поля, що намагнічує. Область поля розсіювання оточена ділянками, де поля розсіювання практично немає. Більшість первинних вимірювальних перетворювачів мають відносно великі розміри, тому виходитьусереднене з їхньої розмірам значення напруженості, т. е. явно занижені величини.
При поздовжньому намагнічуванні виявляються поперечні, тобто. спрямовані ортогонально напрямку магнітного потоку дефекти. Очевидно, що при використанні постійного магніту або електромагніту для поздовжнього намагнічування контроль краще проводити кілька разів, намагнічуючи ділянку деталі в різних напрямках.
Циркулярне намагнічуванняздійснюють, пропускаючи струм через деталь або провідник, що проходить крізь отвір контрольованої деталі. Цей вид намагнічування застосовують виявлення поздовжніх дефектів, і навіть дефектів, розташованих під невеликим кутом до осі деталі. Основні різновиди циркулярного намагнічування показано на рис. 32. Протяжні деталі у вигляді стрижнів, осей, у яких робочою є бічна поверхня, намагнічують, пропускаючи струм через контакти на торцях. Для циркулярного намагнічування ділянок довгих деталей, а також у разі недоступності використання торців, контакти встановлюють на бічну поверхню деталі.
Мал. 32. Різновиди циркулярного намагнічування.
Недоліком цього способу є те, що в місцях контактів можливе сильне розігрівання деталі та утворення припалів (областей термічного впливу зі зміненими механічними властивостями). При контролі деталей у вигляді труб, кілець струм проходить по дроту, пропущеному через отвір.
При циркулярному намагнічуванні можна приблизно оцінити напруженість магнітного поля при пропусканні по ньому струмуI. За законом повного струму:
де r — радіус деталі.
За цією ж формулою можна провести розрахунок і для випадку, коли відстаньlміж контактами значно більша за діаметр деталіd,тобто.приl/d5. 10.
У разі намагнічування пластин розрахунок менш точний, але можна вважати, що при співвідношенні сторін перерізу більше 10. 15 напруженість магнітного поля на поверхні пластини визначається співвідношенням:
деb-велика сторона перерізу пластини.
Комбіноване намагнічуванняздійснюється одночасним намагнічуванням деталі зазвичай змінними полями у двох взаємно перпендикулярних напрямках з метою виявлення дефектів різної орієнтації. Очевидно, що поля, що намагнічують, бажано мати різної частоти. На рис. 33 показані основні варіанти комбінованого намагнічування.
Мал. 33. Деякі варіанти комбінованого намагнічування.
Мал. 34. Походження хибних Мал. 35. Способи зменшення впливу
індикацій при поздовжньому факторі, що розмагнічується при
намагнічування різнотовщинних деталей. поздовжньому намагнічуванні.
Для полів різних частот їх взаємний вплив практично немає, і кожне поле намагнічує об'єкт лише у своєму напрямку. В результаті з максимальною чутливістю можна виявляти дефекти, орієнтовані у двох ортогональних напрямках. Дефекти проміжних напрямів також будуть виявлені, але з меншою чутливістю. Тому за допомогою комбінованого намагнічування виявляють дефекти, орієнтовані довільно.
При використанні індукованого струму деталі, як, наприклад, у третьому випадку на рис. 33, можливе замикання струму не через деталь, а через магнітопровід. Щоб уникнути цього між деталлю та магнітопроводом доводиться встановлювати ізоляційні прокладки.
Для отримання достовірної інформації треба вміти відокремити хибні індикації. На рис. 34 показано походження хибногодефекту у зоні різкої зміни перерізу деталі. Треба розуміти, що невелику, коротку деталь у напрямку поля намагнітити складніше, ніж протяжну (рис. 35) через вплив фактора, що розмагнічує. Проте є технологічні прийоми (рис. 35), що дозволяють зменшити вплив цього явища.