Методичка по магнитному контролю. Руководство по разработке технологической карты по магнитопорошковому контролю, приведены тесты для подготовки к сдаче экзаменов по магнитному контролю
 Скачать 3.16 Mb.
|
|
Какую информацию содержит сигнал, снимаемый с индукционного преобразователя? Сигнал, снимаемый с индукционного преобразователя, содержит инфор- мацию о дефекте, об изменении зазора, о наличии неоднородностей магнитных свойств объекта контроля и об индустриальных помехах. Для выделения полезной информации в индукционных преобразователях используют такие характеристики, как форма импульсов, частотный спектр сигнала, периодическая повторяемость импульсов. 6.2. Повышение селективности метода. Типы приборов Приведите примеры отстройки от мешающих факторов при индукционном контроле. Пример 1.Так как спектр сигналов от неоднородностей магнитных свойств поверхностного слоя изделия на выходе индукционного преобразователя малых размеров ниже спектра полезного сигнала, то устранять такие помехи можно путем выбора нижней границы полосы пропускания частотного фильтра. Аналогично можно ослабить помехи, обусловленные изменением зазора между преобразователем и объектом контроля. Пример 2. Если ось контролируемого цилиндрического изделия не совпа- дает с осью вращения электромагнита и преобразователя, то в обмотке преобразователя будет наводиться переменная ЭДС с периодом, равным периоду вращения. Частотный спектр этого сигнала также значительно ниже спектра сигнала, обусловленного дефектом. Поэтому от таких помех можно отстроиться, как и в предыдущем случае, путем выбора нижней границы полосы пропускания частотного фильтра. Пример 3. При дефектоскопии ферромагнитных объектовна выходе индук- ционного преобразователя под действием поля рассеяния дефекта возникает сигнал S-образной формы. Для повышения отношения амплитуд «сигнал – шум» применяют две встречно включенные катушки преобразователя, смещенные относительно друг друга в направлении сканирования на такое расстояние, чтобы, например, отрицательные полуволны импульсов совпадали. В результате на выходе такого двухкатушечного преобразователя появляется сигнал более сложной формы, отрицательная часть которого в 2 раза больше положительного. 249 Это приводит к увеличению отношения амплитуд «сигнал – шум» приблизительно в два раза (рис. 6.1). Рис. 6.1. Изменение ЭДС на выходе индукционного преобразователя с двумя встречно включенными катушками: а – изменение ЭДС на выходе первой катушки; б – изменение ЭДС на выходе второй катушки, включенной встречно и смещенной в направлении сканирования; в – ЭДС на выходе индукционного преобразователя с двумя встречно включенными катушками Приведите пример схемной отстройки от помех при индукционном контроле. На рис. 6.2 представлена схема дефектоскопа с двухэлементным индук- ционным преобразователем. Прибор позволяет отстроиться от помех, обусловленных радиальными биениями цилиндрического изделия и индуст- риальными помехами. Измерительные катушки ИП1 и ИП2 индукционного преобразователя располагаются диаметрально противоположно относительно цилиндрического объекта контроля. Сигнал, обусловленный дефектом, вначале генерируется в катушке ИП1, а затем в катушке ИП2 через половину периода вращения цилиндрического объекта контроля. Сигнал с ИП1 поступает через линию задержки ЛЗ на один вход схемы совпадения сигналов СС, на второй ее вход поступает сигнал с катушки ИП2. Сигнал на выходе схемы совпадения появится только в том случае, если на оба входа СС сигналы с ИП1 и ИП2 поступят одновременно. Это будет иметь место тогда, когда линия задержки ЛЗ обеспечит задержку сигнала на время, равное повороту объекта на половину оборота, т. е. пока дефект не окажется над второй катушкой преобразователя. В этом случае сигнал с выхода схемы совпадения сигналов СС поступит на исполнительное устройство, которое отметит дефектное место в изделии. Индустриальные помехи и помехи, вызванные 250 биениями, поступят на входы индукционных катушек одновременно, а на входы схемы совпадения – в разное время, а потому не пройдут на выход СС и не вызовут срабатывания краскоотметчика. Рис. 6.2. Дефектоскоп с двухэлементным индукционным преобразователем Изобразите структурную схему индукционного дефектоскопа и опишите ее. Обобщенная структурная схема индукционного дефектоскопа представлена на рис. 6.3. Она включает намагничивающее устройство НУ, объект контроля ОК, индукционный преобразователь ИП, схему преобразования сигнала СПС, блок автоматики БА, отметчик дефектов ОД и имитатор дефектов ИД. Рис. 6.3. Структурная схема индукционного дефектоскопа 251 При движении объекта контроля вправо под действием магнитного поля рассеяния дефекта намагниченного НУ объекта в обмотке индукционного преобразователя ИП возникает электрический сигнал, который подается в схему преобразования сигнала СПС, где он усиливается, очищается от помех, нормализуется и поступает в блок автоматики БА. Последний подает сигнал на отметчик дефектов ОД и исполнительное устройство. Отметчик дефектов краской помечает место расположения недопустимых несплошностей, а исполнительное устройство направляет качественные и бракованные изделия по разным путям технологического потока. В межконтрольные паузы, когда в зоне контроля нет объекта, сигнал, аналогичный сигналу, обусловленному дефектом, с имитатора дефектов ИД поступает на второй вход измерительного преобразователя. В дальнейшем этот сигнал, преобразованный в схеме преобразования сигнала СПС, поступает на вход блока автоматики и в случае отличия этого сигнала от заданного вырабатывается другой сигнал, указывающий на неисправность дефектоскопа. Приведите технические характеристики индукционных дефектоскопов. 1. Индукционный дефектоскоп предназначен для контроля труб диамет- ром 30...102 мм с максимальной толщиной стенки 8 мм при скорости контро- ля 1,5 м/с. Максимальный намагничивающий ток – 1500 А. 2. Дефектоскоп предназначен для контроля цилиндрических объектов (прутков, труб) диаметром от 20 до 450 мм. Максимальная толщина стенки трубы – 8 мм. Дефектоскоп позволяет обнаруживать наружные несплошности глубиной 0,1...0,15 мм и более, а также расположенные на внутренней поверхности – глубиной 10 % от толщины и более. 252 7. ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ Сущность и особенности метода. Требования к первичным преобразователям. Основные мешающие факторы и отстройка от них. Типы приборов. 7.1. Сущность и особенности метода. Требования к первичным преобразователям Какой метод контроля называют феррозондовым? Феррозондовым называют метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на регистрации магнитных полей объекта феррозондовыми преобразователями. Применяют преобразователи с продольным и поперечным возбуждением (полемеры и градиентометры), с параллельными пермаллоевыми сердечниками и с кольцевым магнитопроводом. Использование феррозондов- градиентометров обусловлено тем, что градиенты полей дефектов сплошности во много раз превышают градиенты полей-помех. Какие требования предъявляют к габаритным размерам преобразователей феррозондовых дефектоскопов? Магнитные поля рассеяния дефектов быстро убывают при удалении от дефекта. Поэтому феррозондовый преобразователь должен иметь возможно меньшие размеры и располагаться как можно ближе от поверхности изделия, однако с уменьшением размеров преобразователя возникают трудности с его изготовлением, кроме того, уменьшается ЭДС на выходе такого преобразователя. 7.2. Основные мешающие факторы и отстройка от них. Типы приборов Назовите основные мешающие факторы при контроле объектов феррозондовыми дефектоскопами. Наиболее существенными мешающими факторами при контроле ферро- зондовым методом являются пространственные неоднородности магнитных свойств изделия, изменение взаимного расположения преобразователя и изделия, индустриальные помехи, нестабильность элементов схемы. В некоторых случаях помехи могут быть вызваны внешним полем при намагничивании объекта контроля, например, при циркулярном намагничи- вании цилиндрического объекта составляющая внешнего магнитного поля, направленная вдоль сердечника феррозонда, может на порядок превосходить 253 амплитудное значение нормальной составляющей напряженности поля дефекта, которую регистрируют дефектоскопом. Назовите основные пути отстройки от помех, реализуемые в феррозондовых дефектоскопах. Основные пути отстройки от помех: конструктивные (основаны на модернизации конструкции преобразователя и намагничивающего устройства), схемные (реализуются в схеме обработки сигнала), логические (осуществляются вычислительной техникой или оператором). Для снижения помех, вызванных намагничивающим полем, в феррозондовых дефектоскопах применяют различные системы ориентации и стабилизации положения феррозонда относительно изделия. Это износостойкие прокладки и ролики, помещаемые между преобразователем и объектом контроля; ориентация сердечников феррозонда – с помощью специальных устройств перпендикулярно полю. Снижению помех, обусловленных внешним полем, способствует расположение феррозонда на максимальном расстоянии от полюсов намагничи- вающего устройства. Как уменьшить помехи, создаваемые наклепом? Чтобы ослабить помехи от наклепа, контроль следует проводить в сильном приложенном поле. Наибольший фон помех, создаваемых наклепанными участками, имеет место в средних полях (рис. 7.1). В слабых полях магнитные поля рассеяния, обусловленные дефектами, невелики. Поэтому контроль нужно проводить при высоких напряженностях намагничивающего поля (см. рис. 7.1). В этом случае отношение амплитуд «сигнал – шум» будет наибольшим. При контроле на остаточной намагниченности поля рассеяния наклепанных участков соизмеримы с полями рассеяния от недопустимых дефектов. Рис. 7.1. Кривая намагничивания ненаклепанного 1 и наклепанного 2 участков: Н < Н – слабое поле; 1 Н < Н < 2 Н – среднее поле; Н > 2 Н – сильное поле 254 При каких условиях феррозондовые дефектоскопы обеспечивают наибольшую чувствительность контроля изделий? Высокая чувствительность феррозондовых дефектоскопов реализуется только при контроле объектов, создающих слабый фон помех, имеющих низкую шероховатость поверхности, при хорошей стабилизации положения преобра- зователя относительно изделия. Назовите технические характеристики феррозондовых дефектоскопов. 1. Феррозондовый дефектоскоп предназначен для контроля труб диаметром от 30 до 102 мм с толщиной стенки до 8 мм. Скорость поступательного движения трубы – от 0,5 до 3 м/с. Минимальная глубина выявляемых дефектов на наружной поверхности трубы составляет не менее 0,2 мм, на внутрен- ней – 10 % от толщины стенки трубы. 2. Дефектоскоп предназначен для контроля рельсов. Прибор устанав- ливается на тележке и перемещается вдоль рельса со скоростью 4 км/ч. 3. Дефектоскоп предназначен для контроля труб диаметром от 60 до 1000 мм в заводских условиях. Намагничивание изделия осуществляется пропусканием тока через стержень, установленный по оси трубы. Преобразователь дефектоскопа остается неподвижным, а контролируемая труба совершает поступательное и одновременно вращательное движение. 4. Дефектоскоп предназначен для контроля труб диаметром более 1000 мм с толщиной стенки до 8 мм. Намагничивание объекта контроля осуществляется приставным электромагнитом, с которым жестко связан феррозондовый преобразователь. Труба одновременно совершает поступательное и враща- тельное движение. Линейная скорость вращения контролируемой поверхности трубы составляет 1,5 м/с [4, 5]. Для чего, кроме дефектоскопии, применяют приборы с феррозондовыми преобразователями? Приборы с феррозондовыми преобразователями нашли применение для импульсного локального контроля механических свойств и структуры сталей. Принцип их действия заключается в локальном намагничивании объекта с помощью соленоида серией импульсов намагничивающего тока и последующем считывании градиента нормальной составляющей остаточного поля объекта с помощью феррозонда-градиентометра, расположенного на оси соленоида. 255 8. МЕТОД ВИЗУАЛИЗИРУЮЩЕЙ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ПЛЕНКИ Как устроена визуализирующая магнитные поля пленка? Визуализирующая магнитные поля пленка состоит из немагнитной пленочной основы, на которую нанесены миниатюрные капсулы, заполненные гелем. В нем во взвешенном состоянии находятся продолговатые части- цы слабомагнитного металла никеля. Длина частиц составляет 50...60 мкм, ширина – на порядок меньше. Эти частицы, в зависимости от своего расположения, по-разному отражают падающий свет. Пленка окрашивается в светлые тона, когда частицы ориентированы параллельно ее поверхности, и темнеет, когда частицы направлены перпендикулярно ей. Если пленку поместить в магнитное поле, то частицы никеля будут ориентироваться по касательным к силовым линиям поля, т. е. пленка чувствительна как к тангенциальной, так и к нормальной составляющей магнитного поля. Для чего применяют визуализирующую магнитные поля пленку? Визуализирующая магнитные поля пленка может быть использована как индикатор магнитных полей, для контроля качества постоянных магнитов, дефектоскопии ферромагнитных объектов, обнаружения фальсификаций VIN-кодов автомобилей, изготовления антимагнитных пломб счетчиков и расходомеров и т. д. [31–34]. Например, при контроле постоянных магнитов магнит устанавливают на поверхность пленки, наблюдают на ней индикаторный рисунок, обусловленный полем магнита. Если магнит симметричный, а индикаторный рисунок нет, то магнит направляют в переплавку. При дефектоскопии ферромагнитный объект намагничивают вместе с уложенной на его поверхность визуализирующей пленкой. О наличии несплошностей в нем судят по появлению на пленке индикаторных рисунков дефектов. Разработан способ магнитного контроля, основанный на регистрации индикаторных рисунков дефектов визуализирующей магнитные поля пленкой, помещенной на поверхность намагниченного объекта, фотографировании их цифровой камерой, обработке полученной информации компьютерными методами, позволяющий обнаружить дефекты в изделии и идентифицировать их, а по распределению коэффициента диффузного отражения света от пленки установить глубину их залегания и размеры [31, 35]. 256 Какова причина появления помех на пленке, когда электромагнит с П-образным сердечником и пленка находятся с одной стороны контролируемого объекта? При дефектоскопии визуализирующая магнитные поля пленка находится на поверхности контролируемого ферромагнитного объекта в межполюсном пространстве П-образного электромагнита, полюсы которого имеют форму параллелепипеда. Симметрично относительно полюсов на пленке наблюдается узкая светлая полоса. Причина появления такой помехи объясняется тем, что на пленку в этой зоне действует только тангенциальная составляющая внешнего поля и ферромагнитные частицы в ней ориентированы параллельно поверхности. По мере приближения к полюсам электромагнита увеличивается нормальная составляющая внешнего поля и пленка темнеет. При увеличении расстояния между полюсами электромагнита эта помеха «размывается», а затем исчезает. Таким образом, причиной помехи является неоднородность внешнего поля в межполюсном пространстве, которая уменьшается при увеличении расстояния между полюсами, что позволяет отстроиться от помехи и объясняет ее отсутствие, когда электромагнит и пленка находятся с разных сторон стенки объекта [31, 36]. Почему при магнитной дефектоскопии методом визуализирующей магнитные поля пленки в качестве основного информационного параметра принят коэффициент диффузного отражения света от пленки, а не яркость? Яркость светового излучения прямо пропорциональна силе света, коэффициенту его отражения от поверхности и обратно пропорциональна площади источника света. При анализе индикаторных рисунков дефектов на визуализирующей магнитные поля пленке весьма сложно определить их площадь. Поэтому этот параметр сложно применять при дефектоскопии ферромагнитных объектов с использованием визуализирующей магнит- ные поля пленки. Коэффициент диффузного отражения света от пленки равен отношению отраженного светового потока к падающему. Его проще анализировать как при теоретических, так и при экспериментальных исследованиях. Поэтому при магнитной дефектоскопии с использованием визуализирующей магнитные поля пленки в качестве основного информационного параметра принят коэффициент диффузного отражения света от пленки [31, 37]. 257 Как производить дефектоскопию ферромагнитных объектов методом визуализирующей магнитные поля пленки, чтобы обеспечить высокую достоверность контроля? Для отстройки от помех на пленке, обусловленных внешним полем, обеспечения высокой достоверности контроля при дефектоскопии стальных литых объектов толщиной до 30 мм необходимо использовать электромагнит, имеющий толщину полюсов не менее 60 мм, расстояние между полюсами не менее 200 мм, создающий напряженность поля в отсутствие объекта контроля от 500 до 650 А/см, осуществлять фотографирование в приложенном поле при постоянной чувствительности матрицы цифровой камеры и угле наблюдения не больше 40 [31, 38]. Какой вид имеет распределение отраженного светового потока от пленки в области индикаторных рисунков дефектов? Распределение отраженного светового излучения от пленки в области индикаторных рисунков дефектов при намагничивании объектов контроля параллельно поверхности зависит от угла наблюдения. Оно имеет вид светлых полос, по обе стороны которых наблюдаются темные полосы, или прилегающих друг к другу темных и светлых полос. Индикаторные рисунки дефектов на визуализирующей магнитные поля пленке позволяют идентифицировать вид дефектов, определять их расположение и отличать компактные дефекты от протяженных [31, 35, 38]. |