Файл: Неразрушающего контроля.pdf

При этом производится измерение напряженности поля в воздушном зазоре с плотно прилегающей поверхностью детали в приложенном поле.
Сущность эффекта Холла заключается в возникновении поперечной разности потенциалов (ЭДС Холла) в прямоугольной полупроводниковой пластинке в результате искривления пути носителей тока в металлах и полупроводниках, находящихся в магнитном поле под действием силы Лоренца (сила, действующая со стороны электромагнитного поля на движущуюся частицу).
Преобразователи Холла выполняют в виде тонких (10-20 мкм) пластинок.
Выпускаются кремниевые, германиевые и арсенид-галлиевые преобразователи
Холла. Пластинки, доведенные шлифовкой до указанной толщины, наклеивают на подложку из радиотехнической слюды, ультрафарфора (рисунок 55).
В качестве единиц отображаемых измеряемых величин на индикаторе прибора (рис.56) могут быть:
− кА/м, А/см;
−
Тесла, Тл;
−
Гаусс, Гс;
−
Эрстед, Э.
Преимущества приборов с преобразователями Холла:
Рисунок 55 – Преобразователь Холла
99

Рисунок 56 – Магнитометр
− дают количественную меру величины тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности участка контролируемой детали;
− могут использоваться для измерения постоянного, переменного и импульсного поля;
− могут использоваться для измерения величины остаточных магнитных полей;
− могут использоваться многократно.
Их основными недостатками являются:
− должны периодически проходить поверку (калибровку);
− не могут использоваться, для установки равновесия величин напряжённости полей при комбинированном намагничивании.
Существует несколько типов преобразователей Холла для измерения величины магнитного поля. Как правило, для измерений используются преобразователи поперечного типа. В преобразователях поперечного типа преобразователь Холла установлен в тонком, плоском корпусе в виде пластины, и используются для проведения измерений между магнитными полюсами. В осевых преобразователях чувствительный элемент устанавливается таким образом, чтобы магнитный поток измерялся вдоль оси корпуса преобразователя (рисунок 57).
100

Для проведения измерений преобразователем Холла с поперечным расположением, его необходимо расположить таким образом, чтобы плоская поверхность элемента Холла пересекала силовые линии магнитного потока.
Напряжение на преобразователе Холла зависит от угла, под которым магнитные линии потока проходят через чувствительный элемент. Самое большое напряжение на преобразователе Холла возникнет тогда, когда силовые линии магнитного потока проходят перпендикулярно через чувствительный элемент.
Рисунок 57 - Схемы измерения напряжённости магнитного поля в соленоиде поперечными (а) и продольными (б) преобразователями Холла: 1 – соленоид; 2 – преобразователь; 3 – чувствительный элемент Холла; 4- деталь.
Число точек, в которых измеряют напряженность магнитного поля, и их местоположение на контролируемой поверхности зависят от формы детали, а также от типа и конструкции применяемого устройства для намагничивания. При проведении измерений преобразователь с чувствительным элементом Холла должен касаться поверхности детали в точке, в которой проводят измерение.
Тангенциальную Н
t
, и нормальную Н
n составляющие вектора напряженности магнитного ноля измеряют в одной и той же точке.
101

Область эффективной намагниченности (по ГОСТ Р 56512-2015) или зона достаточного намагничивания (ДН) – это часть детали, находящаяся внутри соленоида и с двух его внешних сторон (рисунок 58).
Рисунок 58 – Зона достаточной намагниченности
Длина L зоны достаточного намагничивания (ДН) зависит при этом от формы и размеров детали, положения соленоида относительно делали и величины зазора между корпусом соленоида и контролируемой поверхностью.
6.7
Размагничивание деталей
Намагниченные детали после осмотра и разбраковки должны быть размагничены, так как остаточная намагниченность может вызвать нежелательные последствия. Такие как, ускоренный износ поверхности плохо размагниченных трущихся деталей. Во избежание этого контролируемые детали тщательно размагничивают и проверяют степень размагниченности. Размагничивание как этап контроля часто присутствует в магнитном контроле, но не влияет на его достоверность, т. е. это скорее не контроль, а приведение детали в состояние, пригодное для дальнейшего использования.
Способы размагничивания:
1) Нагревание объекта до точки Кюри (для ферромагнетиков она лежит в
102

большом диапазоне, у железа – 768 °С);
2) Однократное приложение встречного поля «большой силы»;
3) Воздействие знакопеременным полем с уменьшением его амплитуды во времени.
Первые два способа, в отличие от последнего, в практике магнитного НК не применяются в силу ряда технологических и технических ограничений.
Сущность третьего способа размагничивания состоит в следующем. Деталь подвергают циклическому перемагничиванию переменным полем, напряженность которого по амплитуде с каждым полупериодом уменьшается до нуля (рисунок
59
). К моменту, когда она достигнет почти нулевого значения, остаточная индукция также будет близка к нулю.
Существуют две процедуры исполнения данного способа размагничивания, когда величину размагничивающего поля уменьшают, либо удаляя соленоид от
ОК, либо снижая ток в его обмотке. Некоторые дефектоскопы имеют режимы автоматического снижения тока в намагничивающих устройствах, но в большинстве случаев детали помещают в соленоид, включают его и плавно в течение не менее 5 с, осуществляют их относительное удаление на расстояние не менее 0, 5 м, после чего соленоид выключают.
Независимо от путей исполнения данного способа процесс размагничивания идет по частным петлям гистерезиса, видно, что остаточная индукция уменьшается от цикла к циклу. Число периодов размагничивания обычно не менее 40 – 50, т. е. уменьшение амплитуды напряженности должно быть достаточно плавным.
Полного размагничивания достичь, конечно, не удается, поскольку все детали находятся в магнитном поле Земли.
Детали необходимо размагничивать до уровня, при котором остаточная намагниченность не нарушает нормальной работы машин и механизмов.
На подвижном составе железнодорожного транспорта установлены предельные уровни остаточного поля: для колец буксовых подшипников – не более
3 А/см; для всех остальных деталей – не более 5 А/см.
103

Рисунок 59 – Процесс размагничивания в переменном поле

Контрольные вопросы
1.
Какие подготовительные операции необходимы перед проведением
магнитопорошкового контроля
2.
От чего зависит выбор вида намагничивания?
3.
Перечислите способы полюсного намагничивания?
4.
Перечислите способы циркулярного намагничивания?
5.
В каких случаях используется комбинированное намагничивание?
6.
Какие требовании предъявляются к освещению контролируемых в
видимом свете поверхностей?
7.
Какие требовании предъявляются к освещению контролируемых в
ультрафиолетовом свете поверхностей?
104

8.
Какой способ циркулярного намагничивания полых деталей наиболее
надежен?
9.
Что такое область эффективного намагничивания?
10.
В чем достоинства и недостатки намагничивания тороидальной
обмоткой?
11.
В чем принцип индукционного намагничивания?
12.
Какие условия надо соблюдать при намагничивании детали в соленоиде?
13.
Какими
вариантами
можно
обеспечить
комбинированное
намагничивание?
14.
Для чего производят измерение характеристик магнитного поля?
15.
Объясните физический принцип работы датчика Холла.
16.
Можно ли контролировать детали, на которых нанесено немагнитное
покрытие и при каких условиях?
17.
Что такое сухой способ?
18.
В чем преимущества мокрого способа контроля?
19.
Какие способы размагничивания вы знаете?
20.
Какой способ размагничивания чаще всего используется в
производственных условиях?
105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Магнитопорошковая дефектоскопия занимает важную роль в обеспечении надежности качественного изготовления и эксплуатации большинства деталей подвижного состава, ряда опасных производственных объектов. Поэтому, специалисты, занимающиеся обеспечение качества работы таких объектов неизбежно сталкиваются с проведением магнитопорошкового контроля, а в ряде случаев и других магнитных методов. Поэтому инженерный и рабочий персонал, занятый в технологических процессах обеспечения надежности выпускаемых деталей и единиц подвижного состава при производстве, ремонте и периодической диагностике, должен иметь базовые знания и навыки работы магнитопорошковым и другими методами магнитного контроля, как составной частю производственного процесса.
Описанные в данном методическом пособии физические и технологические основы магнитных методов контроля, и в частности – магнитопорошкового направленны на получение первичных знаний в этой области технического контроля. Приводимый материал позволяет его использовать как основу для подготовки к сертификации на I и II уровни квалификации специалистов по магнитопорошковому контролю объектов железнодорожного транспорта.
Более развернуто физические принципы, справочные сведения о магнитных материалах и примеры технологических операций контроля ферромагнитных объектов магнитными методами изложены в библиографическом списке, приведенном ниже.
106

Библиография
1.
Шелихов Г.С. Магнитопорошковая дефектоскопия в рисунках и фотографиях.
Практическое пособие. – М.: ИД «Спектр», 2002. – 324 с.
2.
Бакунов А.С., Горкунов Э.С., Щербинин В.Е. Магнитный контроль. Учебное пособие. – М.: ИД «Спектр», 2015. – 192 с.
3.
Александров
А.Г.,
Глазков
Ю.А.
Технологические карты по магнитопорошковому контролю деталей авиационной техники. Методические рекомендации по составлению. – Люберцы: ГНИИ МО РФ, 1995. - 76 с.
4.
Ахмеджанов Р.А. Физические основы магнитного неразрушающего контроля:
Конспект лекций. – Омск: ОмГУПС, 2004г. - 80 с.
5.
Марцинкевич А. Курс лекций по магнитопорошковому методу НК. – Минск:
ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2010, - 148с.
6.
Толмачев И.И. Физические основы и технология магнитопорошкового контроля. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. — 125 с.
7.
Бида Г.В., Ничипурук А.П. Магнитные свойства термообработанных сталей. –
Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 218 с.
8.
Неразрушающий контроль: Справочник: 8 т. / Под ред. В.В. Клюева. Т 4: В 3 кн. Кн 1. В.А. Анисимов, Б.И. Каторгин, А.Н.Куценко и др. Акустическая тензометрия. Кн. 2. Г.С. Шелихов. Магнитопорошковый метод контроля. Кн. 3.
М.В. Филинов. Капиллярный метод. – М.: Машиностроение, 2006. – 736 с.
107

Учебное издание
ОСНОВЫ МАГНИТНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Учебное пособие
Авторы: Бобров Алексей Леонидович,
Лесных Елена Владимировна
Редактор: к. т. н. доц. Е. В. Бояркин
Технический редактор:
Корректор:
Компьютерная верстка:
Изд. лиц. ЛАР № 021277 от 06.08.98
Подписано в печать
Заказ № ______ Тираж 100 экз. Объем 6,3 п. л.
Издательство Сибирского государственного университета путей сообщения
630049, Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191.
Тел./факс: (383-2) 287-381. E-mail: press@stu.ru
108