Контроль методом вихревых токов

 

Цель работы: изучить метод вихретоковой дефектоскопии изделий, приобрести практические навыки контроля.

Приборы и оборудование: дефектоскоп ВД-12НФ, контрольный образец, комплект деталей с повреждениями.

 

Краткие теоретические сведения

 

Вихретоковая дефектоскопия относится к неразрушающим физическим методам контроля качества изделий и используется для выявления несплошностей в поверхностных слоях металлических материалов, измерения их электрической проводимости, контроля тех свойств, которые связаны с этой характеристикой. Этим методом можно определять физические и механические свойства деталей из магнитных материалов, измерять диаметры прутков и проволоки, толщины стенок труб и листов, контролировать толщину и качество гальванических покрытий и химико-термических слоёв.

Вихревые токи в металлах возникают в результате воздействия на них переменного электромагнитного или движущегося магнитного поля. Источниками и преобразователями электромагнитного поля служат катушки индуктивности – индукторы. По закону электромагнитной индукции (впервые сформулированному М. Фарадеем в 1831 г.) относительное перемещение магнитного поля и проводящего ток изделия наводит в нем электродвижущую силу. Если цепь замкнута, то по ней течёт ток. В зависимости от формы контролируемого тела и поставленной задачи применяются накладные, проходные и экранные датчики, катушки которых питаются переменным током довольно широкого спектра частот: 5…250 МГц. На рис. 15.1 приведена принципиальная схема работы датчика при вихретоковом контроле. Изделие 1 помещается в поле датчика 2, по которому пропускается переменный ток. Этот ток генерирует в катушке датчика переменный магнитный поток Ф_о, который вызывает на поверхности контролируемого изделия вихревой ток ВТ. Вихревой ток в свою очередь обусловливает магнитный поток Ф_в в противоположном направлении основному магнитному потоку Ф_о. Векторы напряженности возбуждающего поля Н_о и поля вихревого тока Н_в направлены навстречу друг другу. Поэтому электродвижущая сила в обмотке датчика пропорциональна разности потоков Ф_о и Ф_в.

Если при перемещении датчика по поверхности изделия на пути встречаются препятствия в виде трещин и других несплошностей, то вихревой ток эти дефекты огибает, при этом симметрия, амплитуда и фаза вторичного магнитного поля Ф_в изменяются. Это поле изменяет характер первичного взаимодействия с возбуждающим полем. В итоге, такое изменение результирующего поля и несёт в себе информацию о состоянии контролируемой поверхности, что фиксируется световым, звуковым или числовым сигналами дефектоскопа.

 

Порядок выполнения работы

Контроль изделия предусматривает следующие этапы:

– подготовку дефектоскопа;

– подготовку детали;

– проведение контроля.

 

Подготовка дефектоскопа

Подготовка дефектоскопа включает в себя внешний осмотр, проверку работоспособности и настройку (установку порога чувствительности).

При внешнем осмотре проверяется целостность корпуса электронного блока, кабелей, защитного колпачка вихретокового преобразователя и других составных частей дефектоскопа. Настройка дефектоскопа (установка порога чувствительности) проводится с помощью стандартного образца с искусственными дефектами. Для этого необходимо присоединить вихретоковый преобразователь к электромагнитному блоку и включить питание тумблером 2 (см. рис. 15.2). Установить порог чувствительности дефектоскопа в такой последовательности:

– на передней панели электронного блока тумблер 8 (РУЧН/АВТ) установить в положение РУЧН;

– установить тумблер 9 (3/0,5) в положение 3 – при шероховатости контролируемой поверхности R_a > 1,25 мкм и R_z ≤ 320 мкм; в положение 0,5 – при шероховатости R_a ≤ 1,25 мкм;

– установить вихретоковый преобразователь на бездефектный участок поверхности стандартного образца с шероховатостью, соответствующей шероховатости контролируемой поверхности, перпендикулярно его рабочей поверхности;

– вращением ручки 1 (УСТ 0) установить стрелку индикатора в пределах 15 µА справа от отметки «0»;

– установить преобразователь на стандартный образец вблизи искусственного дефекта;

– установить ручку 4 (ПОРОГ) в положение, соответствующее минимальной чувствительности дефектоскопа (повернуть против часовой стрелки до упора);

– вращением ручки ПОРОГ увеличить чувствительность и добиться устойчивого срабатывания светового и звукового индикаторов при пересечении дефектов;

– увеличить чувствительность еще на одно деление, зафиксировать число делений, соответствующее ручке ПОРОГ.

7

9

8

6

5

1

2

4

3

 

Рис. 15.2. Электронный блок дефектоскопа ВД-12НФ: 1 – ручки УСТ.О/ГРУБО и УСТ.О/ТОЧНО; 2 – тумблер ВКЛ для включения дефектоскопа; 3 – стрелочный индикатор; 4 – ручка ПОРОГ для плавной регулировки чувствительности; 5 – разъем ЩУП для подключения преобразователя; 6 – разъем ЗВОНОК для подключения наушников; 7 – тумблер ЗАП для установки режима запоминания срабатывания звукового и светового индикаторов; 8 – тумблер РУЧН/АВТ для переключения режимов отстройки от помех;
9 – тумблер 3/0,5 для переключения уровня чувствительности

 

15.2.2. Подготовка детали

Детали перед контролем должны быть очищены от загрязнений до металла с помощью волосяных или металлических щёток. При внешнем осмотре следует выявить трещины, риски, задиры, забоины, электроожоги и другие видимые дефекты. Выявленные дефекты необходимо устранить зачисткой в соответствии с требованиями нормативной документации.

 

Проведение контроля

 

Дефектоскоп ВД-12НФ даёт возможность выявления поверхностных трещин в деталях из электропроводящих материалов с плоской и криволинейной поверхностями (с радиусом кривизны боле 20 мм) и шероховатостью R_z ≤ 320 мкм.

При проведении контроля необходимо соблюдать последовательность операций:

– установить вихретоковый преобразователь на контролируемой поверхности детали в зоне контроля;

– вращением ручки 1 УСТ.0 установить стрелку индикатора в пределах 15 µА справа от отметки «0»;

– сканировать поверхность детали в автоматическом или ручном режиме отстройки от помех.

При контроле в ручном режиме тумблер 8 установить в положение РУЧН. При сканировании поверхности детали необходимо следить за положением стрелки индикатора и корректировать ее положение вращением ручки 1 (УСТ.0). В момент пересечения преобразователем трещины стрелка прибора должна резко отклониться вправо и затем вернуться в исходное положение. Световой и звуковой сигналы при этом не срабатывают.

 

Содержание отчёта

 

1. Описание цели работы.

2. Краткое описание принципа вихретокового контроля.

3. Порядок выполнения работы.

4. Эскиз контролируемой поверхности с указанием места расположения дефекта.

5. Примерная протяженность обнаруженных дефектов.

6. Преимущества и недостатки вихретокового контроля в сравнении с другими видами контроля.

 

15.4. Контрольные вопросы

1. На чём основан метод вихретокового контроля?

2. Какие дефекты можно обнаружить этим методом?

3. Какой материал деталей даёт возможность вихретокового контроля?

4. Из каких узлов состоит вихретоковый дефектоскоп ВД-12НФ?

5. Какие сигналы дают информацию о наличии дефекта при вихретоковом контроле?

6. Какие преимущества имеет вихретоковая дефектоскопия по сравнению с магнитной?

7. Какие недостатки имеет вихретоковая дефектоскопия по сравнению с магнитной?

 

Рекомендуемая литература [12, 18].

 

 

16. Изучение конструкции и геометрии
токарного резца

 

Цель работы: изучить типы резцов, особенностей их конструкции и методов измерения геометрических параметров.

Приборы и оборудование: токарные резцы различных типов, линейка, штангенциркуль, угломеры.