Metody badań elektromagnetycznych

Badania metodą prądów wirowych:

Urządzenia do badań wiroprądowych składają się z sond służących do wytwarzania zmiennego natężenia pola magnetycznego i odbioru informacji o wielkości tego pola, generatora zmiennej częstotliwości o stabilnej amplitudzie i odpowiednim natężeniu prądu, przetwornika pomiarowego przetwarzającego informację pochodzącą z sondy na sygnał użyteczny, wskaźników pozwalających ocenić wielkość zmian występujących i sterujących segregacją lub znakowaniem wyrobów.

Na przebieg badania metodą prądów wirowych składają się następujące, najważniejsze czynności:

1. Zapoznanie się z obiektem/obiektami badanymi, ich technologią, możliwymi w nich nieciągłościami oraz wymaganiami jakościowymi.
2. Dobór defektoskopu.
3. Dobór sposobu analizy i prezentacji sygnałów, wywołanych przez nieciągłości obiektów.
4. Dobór przetwornika wiroprądowego.
5. Dobór cewek do podmagnesowania obiektu i dobór prądu magnesującego. Cewki są stosowane w zautomatyzowanych badaniach prętów i rur, wykonanych ze stali ferrytycznych, przy wykorzystaniu przetworników przelotowych.
6. Sprawdzenie poprawności działania defektoskopu.
7. Dobór eksperymentalny lub obliczenie częstotliwości pracy defektoskopu.
8. Sprawdzenie poprawności doboru częstotliwości pracy defektoskopu.
9. Sprawdzenie wykrywalności nieciągłości obiektów, za pomocą wzorca z nieciągłościami naturalnymi lub sztucznymi.
10. Wykonanie badania obiektu/obiektów.
11. Wykonanie demagnetyzacji obiektu/obiektów (tylko w przypadku podmagnesowywania obiektów).
12. Sporządzenie raportu z badań.

Do badań powinny być włączane obiekty danej klasy, z uprzednio wykrytymi nieciągłościami. Ma to na celu okresową kontrolę poprawności pracy aparatury i nastaw aparatury, a także umiejętności operatorów badań.

Metoda prądów wirowych jest metodą powierzchniową. Badane mogą być tylko wyroby metalowe generalnie na głębokość od kilku do kilkunastu milimetrów. Niemniej bardzo duża czułość tej metody oraz wiarygodność wyników badania postawiła ją na bardzo istotnej pozycji w metodach stosowanych przez takie przemysły jak lotniczy, jądrowy, kosmiczny, chemiczny czy maszynowy. Klasycznym przykładem zastosowania metody prądów wirowych jest badanie eksploatacyjne poszycia samolotów w miejscach spawanych, na łączeniach nitowanych lub skręcanych, wykrywanie pęknięć w konstrukcjach wielowarstwowych materiałów metalowych kompozytowych, badanie części ruchomych.

Prądy wirowe w znacznym stopniu wykorzystywane są w urządzeniach do oceny struktur materiałowych, wad procesów obróbki cieplnej. Służą tutaj do pomiarów twardości, szacowania zawartości ferrytu, głębokości warstw nawęglanych, azotowanych, strukturalnych np. zmian cieplnych spowodowanych wyładowaniami atmosferycznymi na poszyciach samolotów lub procesem szlifowania części maszynowych.

Badania metodą magnetyczną:

Metoda magnetyczna umożliwia wykrywanie powierzchniowych nieciągłości płaskich i wąskoszczelinowych, a także stosunkowo dużych, położonych blisko powierzchni, nieciągłości podpowierzchniowych.

Prowadzenie badań obiektów przy wykorzystaniu metody magnetycznej polega na:

• magnesowaniu obiektów,
• detekcji magnetycznego pola rozproszenia, występującego w miejscach występowania powierzchniowych i podpowierzchniowych nieciągłości materiałowych namagnesowanych obiektów.

Obiekty można magnesować dwoma rodzajami prądów:

• przemiennym,
• stałym.

W przypadku magnesowania prądem przemiennym są wykrywane nieciągłości położone do głębokości ok. 2 [mm], a magnesowania prądem stałym najczęściej – do głębokości ok. 3 [mm]. Mogą być wykrywane pęknięcia o głębokości od ok. 0,1 [mm], szerokości od ok. 0,001 [mm], i długości od ok. 0,3 [mm], przy dużym stosunku sygnału do zakłóceń.

W zależności od tego w jaki sposób dokonujemy detekcji pola magnetycznego w badaniu magnetycznym można wyróżnić metodę:

• magnetyczno – proszkową,
• magnetograficzną.

Metoda magnetyczno – proszkowa pozwala na wykrywanie wszelkich niejednorodności w materiałach ferromagnetycznych spowodowanych pęknięciami, niejednorodnościami struktury, obcymi wtrąceniami, nieciągłościami materiału itp., które mogą być niewidoczne gołym okiem. Jest to jedna z najstarszych stosowanych w defektoskopii metod. Metoda magnetyczno – proszkowa wykorzystuje powstawanie magnetycznego pola rozproszenia wokół wady zlokalizowanej na powierzchni lub bezpośrednio pod powierzchnią badanego materiału. Polega ona na wstępnym namagnesowaniu badanego obszaru, a następnie naniesieniu na jego powierzchnie proszku ferromagnetycznego, którego cząstki skupiają się w miejscach występowania strumienia rozproszenia.

Proszki magnetyczne stosowane w tej metodzie to proszki:

• czarne (oględziny w świetle widzialnym białym naturalnym lub sztucznym),
• barwne (oględziny w świetle widzialnym białym naturalnym lub sztucznym),
• fluorescencyjne (oględziny w świetle ultrafioletowym),
• barwno – fluorescencyjne (oględziny w świetle białym / ultrafioletowym).

Jeśli w badanym elemencie nie ma wad, to linie sił pola magnetycznego zobrazowane usytuowaniem ziaren proszku magnetycznego będą układać się bez zmiany kierunku. Natomiast będą odchylać się w miejscu z wadą (zjawisko rozproszenia pola magnetycznego).

Podobnie jak przy badaniach penetracyjnych, czułość badań magnetycznych określa się szerokością i głębokością wykrytych wad odpowiednio wynosi ona ok. 0,001 i 0,01 ÷ 0,05 [mm].

Metoda ta może być realizowana dwoma sposobami:

• sposobem mokrym, polegający na polewaniu (lub zanurzaniu) przedmiotu namagnesowanego odpowiednio dobrana cieczą z zawiesina proszku magnetycznego,
• sposobem suchym, polegającym na bezpośrednim posypywaniu powierzchni namagnesowanych przedmiotów proszkiem magnetycznym.

Wykrywanie pola rozproszonego następuje za pomocą taśmy magnetycznej lub taśmy gumowej pokrytej drobnymi cząstkami magnetycznymi. Taśma przyłożona do przedmiotu magnesuje się w miejscach, w których występuje pole rozproszenia. Zarejestrowane na taśmie magnetycznej pole odczytuje się za pomocą specjalnej głowicy umieszczonej w przyrządzie magnetograficznym.

Na pełny cykl badania magnetyczno-proszkowego składają się następujące operacje:

• wzbudzenie pola magnetycznego (magnesowanie),
• nanoszenie proszku magnetycznego,
• oględziny powierzchni,
• rejestracja wyników badań,
• rozmagnesowanie końcowe,
• czyszczenie końcowe.

Schemat badania obiektów przy wykorzystaniu metody magnetyczno – proszkowej

Metoda magnetyczna jest wykorzystywana do wykrywania nieciągłości materiałowych, przede wszystkim szczególnie groźnych wad wychodzących na powierzchnię, obiektów (półwyrobów i wyrobów gotowych) o różnorodnych kształtach, o nieskomplikowanej i skomplikowanej geometrii, od stosunkowo małych do dużych, często o znacznych gabarytach i masie: