Файл: Электрические и магнитные методы неразрушающего контроля.rtf

Министерство Образования и Науки Кыргызской Республики

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Кыргызско-Российский Славянский Университет

Естественно-Технический Факультет

Кафедра Приборостроение

Курсовая работа

по дисциплине: Основы автоматического управления

на тему: Электрические и магнитные методы неразрушающего контроля

Выполнил: Коноплев Т.Д.

Проверил: Муслимов А.П.

Бишкек 2021

Содержание
Введение

Электрические МНК

Электроемкостной метод контроля

Электропотенциальные методы

Термоэлектрическиеметоды

Магнитные методы МНК

Магнитопорошковый МНК

Магнитографический метод

Феррозондовый метод

Индукционный метод

Сравнение разрушающих и неразрушающих методов контроля

Список источников и литературы

Введение

Улучшение качества промышленной продукции, повышение надежности и долговечности оборудования и изделий возможно при условии совершенствования производства и внедрения системы управления качеством.

Система контроля качества продукции является одной из существеннейших частей системы управления качеством. На каждом этапе развития общественного производства существовали специфические требования к качеству продукции. На ранних стадиях становления промышленности основными требованиями к качеству являлись точность и прочность. Масштабы производства позволяли проводить проверку каждого и отбраковку дефектных изделий.

По мере развития промышленного производства продукция становилась все более сложной, число ее характеристик постоянно росло. Встал вопрос проверки не отдельных свойств изделий, а его функциональной способности в целом. Начала складываться система контроля качества продукции, суть которой заключалась в обнаружении дефектной продукции и изъятии ее из производственного процесса. Контроль качества продукции состоит в проверке соответствия показателей её качества установленным требованиям.

До недавнего времени на металлургических предприятиях, выпускающих трубы, на контроле было занято до 18-20% рабочих, при этом разрушению подвергались до 10-12% труб от партии. На машиностроительных заводах количество разрушенных деталей порой достигает 15-20% от партии, поскольку после каждой основной технологической операции из деталей выполняются образцы для механических и металлографических испытаний.

---

Важными критериями высокого качества деталей машин, механизмов, приборов являются физические, геометрические и функциональные показатели, а также технологические признаки качества, например, отсутствие недопустимых дефектов; соответствие физико-механических свойств и структуры основного материала и покрытия; соответствие геометрических размеров и чистоты обработки поверхности требуемым нормативам и т.п.

Широкое применение неразрушающих методов контроля, не требующих вырезки образцов или разрушения готовых изделий, позволяет избежать больших потерь времени и материальных затрат, обеспечить частичную или полную автоматизацию операций контроля при одновременном значительном повышении качества и надежности изделий. В настоящее время ни один технологический процесс получения ответственной продукции не внедряется в промышленность без соответствующей системы неразрушающего контроля.
Электрические методы

Электрические методы неразрушающего контроля (ЭМНК) основаны на созда­нии в контролируемом объекте электрического поля либо непосредственным воздействием на него электрическим возмущением (например, электростати­ческим полем, полем постоянного или переменного тока), либо косвенно с по­мощью воздействия возмущениями неэлектрической природы (например, теп­ловым, механическим и др.). В качестве информативного параметра ис­пользуются электрические параметры объекта контроля (емкость, тангенс угла потерь, проводимость).



Рисунок 1 – Номограмма для определения толщины эпитаксиальной плен­ки (d) и концентрации электронов в подложке (N) в структуре nn+ GaAs при л = 10,6 мкм,

- линии равной концентрации

- линии равной толщины

По назначению ЭМНК делятся по определению исследуемых характери­стик состава и структуры материала на электроемкостные, электропотенциаль­ные и термоэлектрические.

1. Электроемкостной метод контроля (ЭМК) предусматривает введение объ­екта контроля или его исследуемого участка в электростатическое поле опре­деление искомых характеристик материала по вызванной им обратной реак­ции на источник этого поля.

---

Информативность ЭМК определяется зависимостью первичных парамет­ров емкости, тангенса угла потерь от характеристик объекта контроля, (ди­электрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь (см. рис. 2). Косвенным путем с помощью ЭМК можно определить и другие фи­зические и структурные характеристики материала: плотность, содержание компонентов, механические параметры, радиопрозрачность, толщину, прово­дящие и диэлектрические включения и т.п.

Примеры значений диэлектрической проницаемости и тангенса угла ди­электрических потерь электроизоляционных материалов на высоких частотах 105-108 Гц приведены в приложении.

2. Электропотенциальные методы.

Работа электропотенциальных приборов основана на прямом пропускании тока через контролируемый участок и измерении разности потенциалов на определенном участке.



Рисунок 2 – Схема воздействия характеристик объекта

контроля на электриче­ские параметры

При пропускании через электропроводящий объект электрического тока в объекте создается электрическое поле. Геометрическое место точек с одинако­вым потенциалом составляет эквипотенциальные линии (рис. 3). На рисун­ке показано распределение эквипотенциальных линий при отсутствии (рис. 3,а) и наличии дефекта (рис. 3,6). Разность потенциалов зависит от трех факторов: удельной электрической проводимости а, геометрических размеров (например, толщины) и наличия поверхностных трещин. При пропускании переменного тока разность потенциалов будет зависеть и от магнитной про­ницаемости м.



Рисунок 3 – Распределение эквипотенциальных линий

В приборах имеется четыре электрода. С помощью двух из них (токопрово-дящих) к контролируемому участку подводится ток, а два других измеритель­ные измеряют разность потенциалов на определенном расстоянии (обычно не более 2 мм), по которой судят о глубине обнаруженной трещины.

Электропотенциальные приборы применяют для измерения толщины сте­нок деталей, для изучения анизотропии электрических и магнитных свойств, обусловленной приложенными к объекту контроля механическими напряже­ниями, но основное назначение этих приборов – измерение глубины трещин, обнаруженных другими методами неразрушающего контроля. Электропотен­циальный метод с использованием четырех электродов, является единствен­ным методом, который позволяет осуществить простое измерение глубины (до 100 - 120 мм ) поверхностных трещин.

---

В этом смысле характерным представителем таких приборов является при­бор – измеритель глубины трещин типа ИГТ – 10НК позволяющий контроли­ровать глубины трещин от 0,5 до 20 мм в ферромагнитных, аустенитных ста­лях с 10% относительной погрешностью.

Применение измерителей глубины трещин совместно с другими методами, например, магнитопорошковым или капиллярным, позволяет повысить эф­фективность обнаружения трещин.

Помимо контроля трещин электропотенциальные методы используются при контроле удельного сопротивления полупроводниковых структур.

3. Термоэлектрические методы.

Приборы неразрушающего контроля, основанные на термоэлектрическом ме­тоде, находят применение при контроле деталей по маркам сталей, при контроле полупроводниковых пластин по типам проводимостей и т.д.

а) Контроль деталей по маркам сталей.

Источником информации о физическом состоянии материала при термо­электрическом методе неразрушающего контроля является термо-ЭДС, возни­кающая в цепи, состоящей из пары электродов (горячего и холодного) и на­личие контролируемого металла или полупроводника.

Обработка информации может проводиться или путем прямого преобразо­вания или дифференцированным методом (рис. 4,а и рис. 4,б).

Сущность работы приборов по схеме прямого преобразования заключается в следующем. Контролируемый образец 1 помещают на площадку холодного электрода 3. К контролируемой поверхности прикасаются горячим электро­дом 2, нагреваемым элементом 4. В месте контакта горячего электрода возникает термо-ЭДС, и ток начинает протекать в цепи, в которую включен индикаторный прибор V.

При работе прибора по дифференцированной схеме к холодным электро­дам, на которых размещены: образец 5 из известной марки стали и контроли­руемая деталь 1, подключен индикаторный прибор V. К этим деталям одно­временно прикасаются горячим электродом - щупом 2 и, наблюдая за показа­ниями индикаторного прибора V, судят о принадлежности контролируемой детали к марке стали образца.

Регистрация результатов контроля возможна тремя способами: по углу от­клонения стрелки индикаторного прибора, по измерению знака термо-ЭДС и по индикации нулевого показания.

В таблице 1. приведены значения термо-ЭДС для некоторых сталей.

Контроль типа проводимости монокристаллических слитков и пластин

Для (кремния или арсенида галлия)

---

n – типа горячий токоподвод имеет положительную полярность, а холодный – отрицательную. При нагреве токоподвода скорость электронов в нем становится больше, чем в холодном, по­этому они диффундируют от горячего токоподвода к холодному до тех пор, пока горячий токоподвод, отдавший электроны, не окажется заряженным по­ложительно а холодный токоподвод получивший избыток, зарядится отрица­тельно (рис.5,а) (в кремнии или арсениде галлия), дырки диффундируют от горячего токоподвода к холодному и горячий токоподвод заряжается отрица­тельно (рис.5,б).

Таблица 1

Значения термо-ЭДС для марок сталей.

Марка стали	Значение термо-ЭДС, мВ
40Х14Н14В2М	0,30 – 0,38
10Х18Н10Т	0,27 – 0,36
ЗОХГСНА	0,16 – 0,28
18ХНВА	0,15 – 0,27
ЗОХГСА	0,12 – 0,18
ЭИ868	0,13 – 0,19
12ХНЗА	0,02 – 0,06
10	-0,07 – +0,09
20	-0,09 – +0,11
25	-0,09 – +0,11
45	-0,11 – +0,11
15ХА	-0,17 – +0,11
ЭИ617	-0,21 – +0,14
16ХГТА	-0,27 – +0,20
ЭИ617	-0,28 – +0,23
16ХГТА	-0,27 – +0,30
ЭИ347	-0,28 – +0,23
10X18	-0,27 – +0,30
Р18	-0,30 – +0,32
20X23	-0,31 – +0,33
10Х12М	-0,37 – +0,41
10X12Ф1	-0,40 – +0,46

Рисунок 4 – Схемы контроля путем прямого преобразования (а) и диф-ферен­цированным методом(б)

---