Home >Documents >Detectarea defectelor cu ajutorul curenţilor turbionari

Detectarea defectelor cu ajutorul curenţilor turbionari

Date post:11-Jun-2017
Category:
View:317 times
Download:16 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • 1

    Detectarea defectelor cu ajutorul curenilor turbionari Printre metodele de control nedistructiv aplicabile materialelor conductoare o dezvoltare deosebit

    o au n ultimele decenii metodele de examinare bazate pe proprietile curenilor turbionari. Aceast tehnic permite rezolvarea numeroaselor probleme numai n cazul n care examinarea se face cu parametri adecvai i interpretarea rezultatelor se face n cunotin de cauza. Controlul cu cureni turbionari se bazeaz pe principiile induciei electromagnetice i e folosit pentru evidenierea variaiilor de proprieti fizice, structurale i metalurgice n materiale i piese care au conductibilitatea electric acceptabil.

    Intruct examinarea cu ajutorul curenilor turbionari e bazat pe inducia electromagnetic, aplicarea ei nu necesit un contact direct ntre prile implicate n procesul de examinare. Acesta constituie un avantaj important al examinrii cu cureni turbionari. Un alt avantaj, n comparaie cu alte metode, este viteza mare de examinare a produsului chiar n timpul producerii lui.

    Faptul c aceast metod prezint o mare sensibilitate este n acelai timp un avantaj i un dezavantaj (anumite variaii ale proprietilor electrice ale materialului examinat nu prezint interes din punct de vedere al funcionalitii acestuia n timp, dar perturbaiile produse n sistemul de control de ctre aceste variaii pot conduce la interpretri dificile).

    5.2.1. Scurt istoric Fenomenele electrostatice i cele magnetice au fost observate nc de acum 2500 de ani. Thales

    din Milet a observat c o bucat de chilimbar, prin frecare, poate atrage obiecte mici. In limba greac, cuvntul chihlimbar, se traduce prin ''electron". Democrit a elaborat conceptele unei structuri atomice a materiei. Au trebuit ns s treac ali 1500 de ani, pentru a fi descoperit busola, n China.

    Abia acum 180 de ani, Hans Christian Oersted a fcut prima observaie clar a legturii dintre magnetism i electricitate, cnd a demonstrat c un curent electric care trece printr-o srm, afecteaz o busol, aflat n apropiere.

    Existenta curenilor turbionari, a fost demonstrat pentru prima dat, de ctre Jean-Bernard Leon

    Foucault, n anul 1830. Acesta, a demonstrat c, ntr-o plac de cupru sunt indui cureni electrici, dac aceasta este micat ntr-un cmp magnetic. Dup nmele fizicianului care i-a descoperit, curenii turbionari, mai sunt denumii i cureni Foucault,

    In anul 1832, Michael Faraday a descoperit inducia electromagnetic. James Clerk Maxwell a

    descris matematic cmpul electromagnetic, printr-o serie.de ecuaii, 50 de ani mai trziu. Pionierul n folosirea curenilor turbionari la inspectarea materialelor, este considerat D.E. Huges. In 1879, el a publicat rezultatele cercetrilor sale n lucrarea "Induction Balance and Experimental Researches Therewith", n "Philosophical Magazine". Huges, a folosit pentru prima data efectul producerii curenilor turbionari, de ctre impulsurile electrice produse de o bobin, n scopul controlrii metalelor.

    In 1925, C. Farrow, a folosit curenii turbionari la inspecia tuburilor din oel pe scar industrial. Dup al doilea rzboi mondial, prin anul 1954, Friedrich Forster a pus la punct metodologia analizrii efectelor curenilor turbionari, prin folosirea unor diagrame plane ale impedanei. Incepnd cu 1950, Forster a realizat instrumente care afiau semnalul impedanei plane. Aceasta a fcut posibil deosebirea dintre diferiii parametri, cu toate ca procedura era nc empiric. Incepnd cu anul 1960, progresele teoretice i practice au fcut ca tehnologia cu cureni turbionari s treac de la o tehnic empirica, la o disciplin acceptat de inginerie.

    Limitri ale examinrii cu cureni turbionari

    Metoda este aplicabil numai la materialele cu bune caliti conductoare (metale, aliaje, materiale ce conin n compoziie straturi de material conductor). Se pot msura grosimile unor straturi ne-conductoare cu condiia ca acestea s fie depuse pe straturi de materiale conductoare

  • 2

    Metoda poate detecta doar acele defecte ce perturb liniile de curent ale curenilor turbionari. Aadar, vor putea fi detectate numai defectele orientate perpendicular pe aceste linii nu i cele orientate paralel (tangenial) la liniile de curent.

    5.2.2. Terminologie

    Control cu cureni turbionari - metod nedistructiv de control bazat pe inducerea unor cureni turbionari n materialul controlat. Modificri ale cmpului magnetic generat de aceti cureni datorate unor neomogeniti sau discontinuiti ale materialului examinat prelucrate de aparatura adecvat permit evidenierea defectelor.

    Adncimea de penetrare este adncimea la care intensitatea unui cmp magnetic sau intensitatea unor cureni turbionari indui, scade la l/e din valoarea lor de la suprafa, unde e = 2,718, este baza logaritmului natural.

    Adncimea de penetrare efectiv este limita adncimii la care pot fi descoperite defecte i este de aproximativ trei ori adncimea standard de penetrare.

    Efectul pelicular ("SKIN") reprezint distribuia ne uniform a densitii de curent pe normala la suprafaa conductoarelor parcurse de cureni n regim periodic.

    Sonda este bobina cu care se executa inspecia piesei. Bobina absolut este bobina care testeaz numai zona de sub ea, fr referin la un cmp

    magnetic standard. Sonda sau bobina diferenial este un aranjament de doua bobine, unde una sau dou zone ale

    specimenului sunt comparate cu una a unui standard de referina. Factorul de umplere ("fill factor"):

    Pentru o examinare a unei suprafee interioare, factorul de umplere este raportul dintre aria seciunii efective a bobinei-sond interne i aria seciunii interioare a tubului. Pentru o examinare a unei suprafee exterioare, factorul de umplere este raportul dintre aria seciunii obiectului examinat i aria seciunii efective a bobinei nfurtoare primare.

    Bobina interioar ("ID") este o bobin pentru examinarea unor suprafee interioare; se introduce n interiorul pieselor.

    Efectul de capt, de margine ("edge effect") este o perturbare care se produce n cmpul

    magnetic, datorit unei schimbri brute a geometriei specimenului.

    Lift-off - apropiere-deprtare - este spaiul variabil dintre sond i proba de examinat.

    Efectul "lift-off" este efectul schimbrii cuplrii magnetice ntre obiectul examinat i bobina-sond cnd variaz distana dintre ele.

    Raportul de zgomot este raportul intre indicaiile relevante i cele nerelevante. Valoarea

    acestui raport este de minim 3/1. Extras din STAS 10785-76

    Bobin adaptat geometric - bobin cu geometrie adaptat cofiguraiei piesei de controlat. Selectivitate - capacitatea echipamentului de control de a diferenia semnalele de defecte n

    funcie de natura lor. Rezoluie - capacitatea echipamentului de control de a indica distinct semnalele provenite de la

    defecte nvecinate

    5.2.3. Particularitile examinrii cu cureni turbionari

    Procesul de control nedistructiv cu curenti turbionari scoate in evidenta modificarile proprietatilor fizice ale unui obiect controlat cu ajutorul unui camp magnetic alternativ sau in miscare Fig. (6.1). Practic, piesa controlata este adusa in zona de interaciune cu un cmp magnetic alternativ produs de o bobina. Campul bobinei de control induce in piesa curenti turbionari care la randul lor produc un camp magnetic alternativ opus campului bobinei. Modificari ale campului magnetic generat de acesti curenti

  • 3

    datorate unor neomogenitati sau discontinuitati ale materialului controlat preluate de aparatura adecvata permit evidentierea defectelor in materialul controlat. Testarea depinde de aranjamentul de masura , de frecventa, de proprietatile electrice si magnetice, precum si de dimensiunile piesei.

    Metoda se bucura de un larg camp de aplicatii: in defectoscopie, in receptia si sortarea semifabricatelor, evidentierea modificarilor superficiale de suprafata, masurari de grosimi, la examinarea semifabricatelor din fibra de carbon sintetic intalnite in aviatie si tehnici aerospatiale. Ea se aplica atat pentru materiale feromagnetice cat si pentru materiale neferomagnetice. Adancimea de patrundere fiind destul de mica metoda este indicata in cazul controlului defectoscopic de mare finete, domeniul de sensibilitate situandu-se in limitele 0.01mm 1mm, frecventa de lucru fiind intre 10Hz si 10MHz.

    Metoda de control cu cureni turbionari, ar putea fi descris ca o interaciune ntre mai multe discipline ca: fizica teoretica, inginerie electric, electronic i metalurgie.

    Pn nu de mult, tehnica de control cu cureni turbionari a fost folosit numai n industria materialelor metalice. In ultimele decenii, ea a nceput s fie folosit i n industria aerospaial i nuclear.

    Fig. 5.1. Producerea curenilor turbionari

    Ca i celelalte metode de control nedistructiv, ncercrile cu cureni turbionari, permit msurarea proprietilor materialului i dimensiunilor sau detectarea discontinuitilor. In general, controlul cu cureni turbionari furnizeaz rezultate ale msurtorilor aproape instantaneu.

    Examinarea cu cureni turbionari poate fi folosit la:

    detectarea defectelor de suprafa i din interior, n apropierea suprafeei materialelor conductoare; msurarea conductivitii componentelor metalice; msurarea grosimii unui nveli neconductor, cum ar fi vopseaua, de pe o suprafa conductoare.

    Principalele avantaje ale examinrii cu cureni turbionari:

    nu necesit folosirea unui cuplant ntre bobina de control i obiectul controlat; utilizarea nu este complicat, echipamentul fiind n general de dimensiuni mici; este extrem de sensibil la defecte, pot fi detectate defecte de l mm3; asigur reproductibilitatea rezultatelor examinrii; permite scanarea obiectului cu o vitez mare, ceea ce duce la rezultate considerate instantanee; asigur o sensibilitate foarte bun n analiza dimensional a defectelor sau a grosim

Click here to load reader

Reader Image
Embed Size (px)
Recommended