Принцип работы приборов.

При воздействии на металлическую де­таль или образец переменным маг­нитным полем в материале возника­ют вихревые токи. Величина этих то­ков максимальна на поверхности и убывает по мере удаления от поверх­ности в глубь образца. Для возбужде­ния вихревых токов обычно использу­ют питаемые переменным током про­ходные (охватывающие витками образец ил и деталь), накладные {подно­симые к образцу торцом) или экран­ные (располагающиеся по разные стороны стенки) катушки-датчики.

Созданное вихревыми токами вто­ричное электромагнитное поле ока­зывает обратное влияние на возбуждающую катушку, что проявляется в изменении ее активного и индуктив­ного сопротивлений. Величина и ха­рактер распределения вихревых то­ков в теле металла зависят от часто­ты тока, питающего катушку, от элек­трической проводимости и магнитной проницаемости материала, а также от формы и размера катушки и конт­ролируемой детали.

Важно, что характер влияния раз­личных перечисленных выше факторов на активное и индуктивное сопро­тивление катушки не одинаков. Это дает возможность уменьшать влия­ние тех или иных факторов и созда­вать приборы, чувствительные к ка­кому-либо одному из факторов, на­пример, к электропроводности или к наличию поверхностных трещин. Схе­мы таких приборов подробно описа­ны в специальной литературе.

Применяют различные способы получения и обработки информации, снимаемой с катушки-датчика. Наи­более распространенными являются: амплитудно-фазовый, фазовый, резо­нансный, амплитудночастотный и многочастотный способы.

Метод успешно используется:

для выявления усталостных тре­щин в поверхностных слоях металли­ческих деталей; для измерения тол­щины покрытий, нанесенных на ме­таллическое основание; для опреде­ления толщины стенок листовых ма­териалов; для обнаружения зон структурной неоднородности, напри­мер, в результате термического воз­действия и других факторов.

Потенциально высокая чувстви­тельность метода вихревых токов по­зволяет использовать его для оценки степени структурных превращений в материале.

Основы методики контроля. Для обнаружения трещин и других несплошностей в поверхностных слоях деталей в условиях эксплуатации ре­комендуется использовать электро­магнитные статистические дефекто­скопы типа ППД-1М, ППД-2М, ВД-1 ГА, ВДЦ-2. В дефектоскопах имеют­ся датчики накладного типа. В этих приборах используется амплитудно-частотный способ, при котором дат­чик включается в резонансный кон­тур автогенератора. При попадании датчика в зону трещины происходит срыв генерации, что фиксируется стрелочным индикатором, а также световыми или звуковыми сигнала­ми. Статистические дефектоскопы успешно применяют для обнаруже­ния усталостных трещин в узлах дви­гателей, барабанах колес, тягах и т. д.

При контроле исследуемая поверх­ность подвергается сканированию (как бы прощупывается) рабочей торцевой частью датчика. Шаг ска­нирования не должен превышать ди­аметра сердечника датчика, в про­тивном случае часть мелких трещин может быть не обнаружена. В пере­численных статистических дефекто­скопах минимальные диаметры дат­чиков, а следовательно, и максималь­ный шаг сканирования составляют 1,5 — 2,0 мм. При соблюдении усло­вий контроля обнаруживаются по­верхностные дефекты (трещины) длиной от 2 —4 мм, глубиной более 0,25 мм при ширине раскрытия 2 — 20 мкм.

Приборы ВД-1ГА, ВДЦ-2 и ППД-2М оснащены комплектами датчи­ков, позволяющих проводить конт­роль участков деталей различной конфигурации. Для выявления де­фектов в панелях, кузове и других де­талях с малой кривизной поверхности целесообразно использовать динами­ческие (модуляционные (дефектоско­пы типа ЭДМ-Т. В динамических де­фектоскопах (в отличие от статисти­ческих) датчик представляет собой две рядом расположенные и вращаю­щиеся по окружности регулируемого радиуса катушки. В приборе ЭДМ-Т частота вращения катушек — 2000— 5000 об/мин, минимальный диаметр вращения — 18 мм. Использование таких приборов дает возможность на порядок увеличить шаг сканирова­ния с контролем статистическими де­фектоскопами. Динамические дефек­тоскопы обладают также и повышен­ной чувствительностью. Так, при по­мощи прибора ЭДМ-Т можно обнару­живать трещины длиной, равной или большей 2 мм, а также коррозионные поражения. канавки которых должны служить упорами при перемещении датчика с заданным шагом сканирования.

Контрольные образцы необходи­мы: для настройки дефектоскопа и оценки их работоспособности; для оценки реальной чувствительности контроля конкретных деталей в конк­ретных условиях. В качестве конт­рольных образцов могут быть исполь­зованы детали или участки деталей с дефектами, выявленными ранее дру­гими методами.

При отсутствии деталей с естест­венными дефектами (трещинами) та­кие трещины следует наносить на бездефектные участки деталей ис­кусственно, при помощи механиче­ских вибраторов.

На образцах, при помощи которых проводится оценка чувствительности метода, воспроизводят все те затруд­няющие контроль особенности(ради­усные переходы, отверстия, ребра жесткости, элементы крепления, ла­кокрасочные покрытия и пр.), кото­рые возможны у подлежащих контро­лю деталей,

Измерение толщины и оценка каче­ства покрытий. В приборах для изме­рения толщины неэлектропровод­ных, например лакокрасочных, по­крытий на металлических деталях использована зависимость значения наводимых токов от расстояния меж­ду катушкой датчика и металличе­ской основой. Для измерения толщи­ны лакокрасочных покрытий, оксидных и анодных пленок и других спла­вов могут быть использованы прибо­ры ТПН-1 {или ТПН-1МУ) н ТПН-П. Диапазон измерения приборов на­стольного типа ТПН-1 и ТПН-1МУ 15 —300мкм.

Прибор ТПН-П выполнен на тран­зисторах, компактен и имеет авто­номное питание. Диапазон измере­ния прибора — 10 — 200 мкм. При­бор может использоваться для изме­рения толщины покрытия из низко­электропроводных материалов (с элек­тропроводностью от 0,5 м/Ом • мм² и выше), например, для измерения тол­щины неэлектропроводных покрытий

на лопатках. Приборы типа ТПН-П серийно выпускаются на Чебоксар­ском приборостроительном заводе.

Толщиномерные приборы ТПН-1, ТПН-1МУ и ТПН-П могут приме­няться также для оценки степени коррозионного поражения деталей из алюминиевых и других цветных спла­вов.

Электромагнитный метод приме­няется и для измерения более тол­стых неэлектропроводящих покры­тий (до 100 мм) на металлических ос­новах, Имеется ряд опытных образ­цов подобных приборов, успешно применявшихся в промышленности, например приборы ТПК, ЭФИТ, "Дельта", ВТ-20идр.

Измерение толщины стенок. В тех случаях, когда глубина проникнове­ния вихревых токов в глубь материа­ла существенно превышает его тол­щину, метод можно использовать для измерения толщины стенок. Практи­чески достигнут диапазон измерения от нескольких микрон до нескольких миллиметров.

В условиях эксплуатации для кон­троля, например, толщины обшивки с целью обнаружения мест, поражен­ных коррозией, рекомендуется ис­пользовать прибор ТФ-1 (или УФТ-1). Эти приборы позволяют проводить контроль при одностороннем доступе к контролируемой детали.

Кроме обычного накладного датчи­ка, прибор ТФ-1 снабжен также эк­ранным датчиком, состоящим из двух катушек, располагающихся в про­цессе измерения по разные стороны стенки контролируемого изделия (стенка в данном случае играет роль экрана). Применение экранного дат­чика позволяет увеличить верхний предел измеряемых толщин до 4—5мм при контроле изделий из алюми­ниевых сплавов и до 10 — 12 мм при контроле изделий из титановых спла­вов. Однако в связи с необходимостью доступа к двум сторонам стенки эк­ранные датчики более удобны в усло­виях производства или ремонта и ме­нее пригодны в условиях эксплуата­ции.

Чтобы обеспечить необходимую надежность контроля, целесообразно применять специальные приспособ­ления, которые обеспечивали бы вер­тикальное положение датчика в про­цессе контроля. При контроле откры­тых поверхностей следует пользо­ваться специальными трафаретами, Следует помнить о возможности использования электромагнитных толщиномеров с накладным датчи­ком для оценки толщины остаточного сечения тонкостенных деталей, на­пример, обшивки, из алюминиевых и других сплавов при коррозионных по­ражениях.

Токовихревой дефектоскоп ВР5-9000 (Франция). Дефектоскоп пред­назначен для неразрушающего конт­роля объектов при помощи низкоча­стотных вихревых токов и отличается высокой надежностью. Он позволяет выявить поверхностные и внутренние дефекты ферромагнитных материа­лов (трещины, отклонения разме­ров, коррозию), а также определить качественные свойства материалов (твердость, сопротивление, термооб­работку, химический состав, тексту­ру и т. п.).

Несмотря на высокий технический уровень дефектоскопа он отличается удобством в эксплуатации и просто­той интерпретации измерений. Ши­рокий диапазон частот (от 1до 2000Гц) и большая выходная мощность сигна­ла практически обеспечивают реше­ние всех проблем, возникающих при исследовании ферромагнитных ма­териалов. Амплитуда и фаза сигна­ла анализируются в модуляторе, что позволяет дифференцировать вы­явленные дефекты в зависимости от их характера и критерия приемлемо­сти.

Дефектоскоп ВРЗ-9000 выпускает­ся в трех вариантах в зависимости от условий его применения и характери­стик окружающей атмосферы. Он имеет синусоидальный генератор со сменными модулями, определяющи­ми необходимую частоту. Значение тока регулируется от 0 до 0,5 А или от 0 до 5 А специальным переключате­лем с цифровыми отметками. Дефек­тоскоп работает от сети переменного тока (220/110 В, 50/60 Гц). Сигнал на телевизионном экране (размером 31 см) имеет вид пятна, кривой или эллипса. Размеры дефектоскопа 490 X 590Х X 520 мм; масса — 50 кг. Экран ус­ловно разбит на 9 регулируемых зон, положение которых регулируется для упрощения анализа изображе­ния.