Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Magnetická metoda prášková. 2 3 METODA ROZPTYLOVÝCH POLÍ zvýší magnetický odpor, který způsobí deformaci magnetického pole označovanou jako rozptyl.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Magnetická metoda prášková. 2 3 METODA ROZPTYLOVÝCH POLÍ zvýší magnetický odpor, který způsobí deformaci magnetického pole označovanou jako rozptyl."— Transkript prezentace:

1 1 Magnetická metoda prášková

2 2

3 3 METODA ROZPTYLOVÝCH POLÍ zvýší magnetický odpor, který způsobí deformaci magnetického pole označovanou jako rozptyl Metoda je založena na skutečnosti, že ve zmagnetovaném feromagnetickém materiálu se v místě necelistvosti (nebo náhlé změny magnetických vlastností) zvýší magnetický odpor, který způsobí deformaci magnetického pole označovanou jako rozptyl Rozptylem povrchové vady vystoupí z magnetovaného předmětu nad jeho povrch do vzduchu Rozptylem se rozumí ta část magnetického toku, která probíhá mimo předpokládanou dráhu, např. u povrchové vady vystoupí z magnetovaného předmětu nad jeho povrch do vzduchu, vlivem magnetické vodivosti vzduchu vadu překlene a za vadou se opět šíří předmětem dále. Tohoto jevu se pak využívá ke zjištění vady Rozptylový tok vytváří nad necelistvostí soustavu polokružnic, představujících indukční linie magnetického toku, které vystupují z feromagnetika do vzduchu Tvar rozptylového toku nad necelistvostí

4 4 Vliv necelistvosti na vznik rozptylového pole Rozptyl magnetického pole Rozptyl magnetického pole závisí především na velikosti, tvaru a poloze necelistvostí ve zkoušeném předmětu (a na hodnotě magnetické indukce, na níž je předmět zmagnetován). Největšího rozptylu Největšího rozptylu magnetického pole se dosáhne, komunikuje-li necelistvost s povrchem (a). Rozptyl rychle klesá, roste-li vzdálenost necelistvosti od povrchu předmětu (b,d). Necelistvost se projeví zřetelnějipoloha jekolmo Necelistvost se projeví zřetelněji tehdy, jestliže její poloha je kolmo ke směru magnetického pole šířícího se předmětem(a,b). splývá-li směr necelistvosti necelistvost zůstane nezjištěna V opačném případě, splývá-li směr necelistvosti se směrem pole, rozptylové pole nevzniká a necelistvost zůstane nezjištěna (c).

5 5

6 6 ZÁKLADNÍ VELIČINY MAGNETICKÉHO POLE Intenzita magnetického poleH Intenzita magnetického pole H [A∙m -1 ] (ampér na 1m délky vodiče) Charakterizuje magnetické pole ve vazbě k proudu, který toto pole vytváří. Intenzita magnetického pole roste kolem přímého vodiče, čím větší je síla proudu I a menší je odstup od středu vodiče r nekonečně dlouhý přímý vodič: H H je intenzita magnetického pole ve vzdálenosti r od vodiče, I I je elektrický proud protékající vodičem [A], r r je kolmá vzdálenost místa s intenzitou H od osy vodiče [m].

7 7 MAGNETICKÁ INDUKCE B MAGNETICKÁ INDUKCE B [ T ] (tesla) je vektorová veličina charakterizující magnetické pole. 1. Udává počet indukčních čar na jednotku kolmé plochy 1. Udává počet indukčních čar na jednotku kolmé plochy. 2. Projevuje se silovými účinky na vodiče, protékané proudy a indukováním napětí při své změně. své změně. Magnetická indukceBstav látek, které se nacházejí v magnetickém Magnetická indukce B charakterizuje magnetický stav látek, které se nacházejí v magnetickém poli s intenzitou magnetického pole H. Obě veličiny jsou vázány vztahem: μ permeabilita látek kde μ je permeabilita látek (prostředí). poměrnou (relativní) permeabilitou Železo má velkou schopnost koncentrovat siločáry ve svém vnitřku. Je tedy pro siločáry tzv. prostupné, jako vzduch. Poměrné číslo pro vyšší prostupnost v porovnání se vzduchem se nazývá jeho poměrnou (relativní) permeabilitou (z lat.= prostupnost). vakuu Ve vakuu je magnetická indukce rovna: μ o permeabilita vakuamagnetická konstanta kde μ o = 4π [H.m -1 ] (Henry na 1m) je permeabilita vakua – magnetická konstanta.

8 8 poměrnoupermeabilitou  r poměr magnetické indukce v magnetované látce (B) a magnetické indukce ve vakuu (B o ). V ostatních látkách se magnetický stav vyjadřuje poměrnou (relativní) permeabilitou prostředí (  r ), udávající poměr magnetické indukce v magnetované látce (B) a magnetické indukce ve vakuu (B o ). Permeabilita je mírou magnetické vodivosti látky a udává, kolikrát je magnetický tok jejím jednotkovým průřezem větší než původní pole: kde součin absolutní permeabilita je absolutní permeabilita Absolutní permeabilita  abs BH Absolutní permeabilita  abs je poměr indukce B k intenzitě pole H v měřeném místě je  abs =  o [H·m -1 ]. (V cívce bez železa, přesněji vzato ve vakuu je  abs =  o ). magnetická indukce v magnetované látce magnetická indukce ve vakuu poměrná (relativní) permeabilita

9 9 Válcová vzduchová jednovrstvá cívka – magnetické pole selenoidu pro střed cívky ( x = 0 ) platí: solenoidl >> d pro cívku s velkou délkou ( solenoid kde l >> d ) platí:

10 10 MAGNETICKÝ TOK  MAGNETICKÝ TOK   [ Wb ] (weber) součtem elementárních tokův celém průřezu S představuje celkovou mohutnost magnetického pole. Je dán součtem elementárních toků v celém průřezu S, kterým magnetický tok prochází. Pro těleso homogenně magnetované bude v průřezu S kolmém ke směru magnetické indukce B magnetický tok:

11 11 MAGNETICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK Podle toho, jak se látky chovají v magnetickém poli, je dělíme na látky : 1. diamagnetické mají poměrnou permeabilitu  r < 1 v diamagnetické látce sepůvodní pole zeslabí mají poměrnou permeabilitu  r < 1 (o málo menší než 1). Vloží-li se taková látka do magnetického pole vzniká v ní magnetické pole působící proti původnímu poli, v diamagnetické látce se původní pole zeslabí. K těmto látkám patří např. měd, rtuť, zinek, vizmut, voda. 2. paramagnetické mají poměrnou permeabilitu  r > 1 V paramagnetické látce se původní pole nepatrně zesílí mají poměrnou permeabilitu  r > 1 (o málo větši než 1). Vloží-li se taková látka do magnetického pole, vzniká v ní magnetické pole působící ve stejném směru jako původní pole. V paramagnetické látce se původní pole nepatrně zesílí. K paramagnetickým látkám patři např.: platina, hliník, hořčík, draslík, mangan apod.

12 12 Poněvadž se poměrná permeabilita diamagnetických a paramagnetických látek liší velmi málo od jedničky, pokládáme ji při výpočtech v běžné technické praxi za rovno jedničce (  r = 1), Poněvadž se poměrná permeabilita diamagnetických a paramagnetických látek liší velmi málo od jedničky, pokládáme ji při výpočtech v běžné technické praxi za rovno jedničce (  r = 1), tj. i pro tyto látky platí vztah: feromagnetické,  r >> 1 (až 10 6 krát větší), feromagnetické, mají poměrnou permeabilitu  r >> 1 (až 10 6 krát větší), poměrná permeabilita  r H V těchto látkách se původní pole velmi zesiluje a to nám umožňuje dosáhnout velkých magnetických toků U těchto látek závisí poměrná permeabilita  r na intenzitě magnetického pole H, teplotě a předchozím magnetickém stavu. V těchto látkách se původní pole velmi zesiluje a to nám umožňuje dosáhnout velkých magnetických toků. K feromagnetickým látkám se řadí železo, nikl, kobalt a jejich slitiny. ferimagnetické značně zesilují magnetické pole ferimagnetické (ferity) - keramické materiály vytvořené ze sloučenin oxidů železa a některých jiných kovů, značně zesilují magnetické pole

13 13 magnetických momentů atomů pohybem elektronů po kvantových drahách kolem jádra pohybu orbitálníhorotací elektronů kolem vlastní osy, tj. spinu. Kvantová fyzika vysvětluje podstatu magnetismu existencí magnetických momentů atomů, z nichž je látka složena. Tyto magnetické momenty jsou důsledkem atomárních proudů vyvolaných pohybem elektronů po kvantových drahách kolem jádra atomu, tj. tzv. pohybu orbitálního a dále rotací elektronů kolem vlastní osy, tj. spinu. v atomumagnetické účinky působí proti sobě a úplně se kompenzují u látky diamagnetické nebo částečně se kompenzují u látky paramagnetické. Elektrony jsou však v atomu uspořádány tak, že jejich magnetické účinky působí proti sobě a úplně se kompenzují u látky diamagnetické nebo částečně se kompenzují u látky paramagnetické. Feromagnetický stav látky je vysvětlován souběžnou orientací spinových momentů Feromagnetický stav látky je vysvětlován souběžnou orientací spinových momentů. To znamená, že účinek spinu není kompenzován stejným počtem elektronů obráceného spinu. PODSTATA FEROMAGNETISMU

14 14 Feromagnetismus není vlastností pouhého atomu, ale, že se jedná o vlastnost komplexní, celých oblastí, které se označují jako domény. Blochovy stěny Feromagnetismus existuje pouze u tuhých látek s krystalickou strukturou. Moderní výklad teorie feromagnetismu ukázal, že feromagnetismus není vlastností pouhého atomu, ale, že se jedná o vlastnost komplexní, celých oblastí, které se označují jako domény. Tyto domény obsahují až atomů se stejnou orientací elementárních magnetů. Domény jsou vzájemně odděleny zřetelným rozhraním, které tvoří tzv. Blochovy stěny. Jednotlivé domény feromagnetických látek představují elementární magnety. V nezmagnetovaném stavu jsou magnetická pole domén nahodile orientována a jejich účinek se navenek rušíuspořádání magnetických účinků domén V nezmagnetovaném stavu jsou magnetická pole domén nahodile orientována a jejich účinek se navenek ruší. Při magnetování dochází k postupnému uspořádání magnetických účinků domén do směru vnějšího pole, tím si vysvětlujeme velké zmagnetování.

15 15 Chování feromagnetické látky v magnetickém poli magnetizační křivka Proces magnetování popisuje magnetizační křivka, která představuje závislost B = f (H). pro vzduch je závislost B o =  o H přímka vycházející z počátku u feromagnetických látek P 1 při zvětšování intenzity H stoupá magnetizační křivka rychle až k bodu P 1, kde se ohýbá a s dalším zvyšováním intenzity H indukce B narůstá již pomalu P 3 0,6 až 1,5 T V bodě P 3 přechází v přímku rovnoběžnou s magnetizační přímkou pro vzduch. Bod, kde se v nasycení magnetizační křivka vyrovnává do přímky, záleží na materiálu a pohybuje se u ocelí většinou mezi 0,6 až 1,5 T Za bodem P 3 je látka magneticky nasycena Za bodem P 3 je látka magneticky nasycena (všechny její elementární magnety jsou již zorientovány a natočeny do směru vnějšího magnetického pole) Magnetizační křivka feromagnetických látek.

16 16 MAGNETICKÁ HYSTEREZE magnetizace nevrací zpět k nulepřestane-li vnější pole působit končí na ose hustoty toku B Je charakteristickým jevem chování feromagnetik v magnetickém poli. U téměř všech technických materiálů se magnetizace nevrací zpět k nule, přestane-li vnější pole působit. V diagramu je vidět, že magnetizace se nevrací po původní křivce magnetizace, ale končí na ose hustoty toku B H = 0 v bodě B = B r. prvotní magnetizace Magnetická hystereze je způsobena poruchami krystalové mřížkyhysterezní smyčkou Křivka prvotní magnetizace tedy platí jen pro materiál bez magnetické minulosti, a označuje se také jako křivka panenská. Magnetická hystereze je způsobena poruchami krystalové mřížky a graficky se vyjadřuje hysterezní smyčkou U ideální krystalové mřížky by magnetizační děje probíhaly bez hystereze U ideální krystalové mřížky by magnetizační děje probíhaly bez hystereze. kde B s B s je indukce nasycení B r B r je remanentní indukce H c H c je koercitivní síla (síla zabraňující změnám magnetizace materiálů)

17 17 Vnitřní magnetizace (účinek) zaostává (zpožďuje se) za vnějším polem (příčina), Stálým přepólováním a současným zvyšováním a snižováním proudu (případně magnetováním střídavým proudem) lze trvale „putovat" po magnetizační křivce. Vnitřní magnetizace (účinek) zaostává (zpožďuje se) za vnějším polem (příčina), proto se křivka také označuje cizím slovem jako křivka hysterezní (opožďující se). Tvar křivky závisí na magnetických vlastnostech materiálu. MAGNETICKÁ HYSTEREZE

18 18 Rozlišení feromagnetických materiálů podle tvaru hysterezní smyčky magneticky měkkéúzkou hysterezní smyčkou magneticky měkké - (s úzkou hysterezní smyčkou), mají malou koercitivní sílu H c, nasytí se při středních hodnotách H. Jsou to např. měkké železo, slitiny Fe-Ni, křemíková ocel, permalloy apod. Těchto materiálů se používá pro konstrukci magnetických obvodů, které jsou v provozu střídavě magnetizovány (transformátory, tlumivky apod.), protože mají malé hysterezní ztráty. Po zániku vnějšího magnetického pole se samy odmagnetují. magneticky tvrdéširokou hysterezní smyčkou magneticky tvrdé - (se širokou hysterezní smyčkou), mají velkou koercitivní silou H c, nasytí se až při velkých hodnotách H. Jsou to např. uhlíková, wolframová, chromová a kobaltová ocel, slitiny typu AINiCo apod. Potřebují vysoké hodnoty intenzity magnetického pole H k dosaženi nasyceného stavu. Každý feromagnetický materiál vykazuje feromagnetické vlastnosti jenom do určité teploty (Curierovy teploty), která je charakteristická pro daný typ látky Každý feromagnetický materiál vykazuje feromagnetické vlastnosti jenom do určité teploty (Curierovy teploty), která je charakteristická pro daný typ látky. (např. pro Fe ≈ 780 o C).

19 19 PŘEHLED ZPŮSOBŮ MAGNETOVÁNÍ pólové pólové – jhem – cívkou proudové proudové – průchodem proudu – pomocným proudovodičem – indukcí proudu v předmětu impulsní impulsní – proudové – pólové kombinované kombinované – současně proudově i pólově

20 20 Používá-li se k magnetování stejnosměrný proud, pak se neopouští pravá horní čtvrtina souřadnicového systému magnetizační křivky. To v principu platí i pro usměrněný střídavý proud. V obou těchto případech mluvíme o stejnosměrné magnetizaci. Magnetizace střídavým proudem znamená, že se musí brát v úvahu neustálé ztráty energie přemagnetováním zkoušeného předmětu. Ztráty lze např. pozorovat tak, že se předmět při delší magnetizaci zahřívá. Při magnetizaci stejnosměrným proudem se potřebné intenzity proudu dají relativně snadno a spolehlivě předem vypočítat. STŘÍDAVÁ A STEJNOSMĚRNÁ MAGNETIZACE Stejnosměrná magnetizace principiálně umožňuje obsáhnout i podpovrchové objemové vady (až do cca mm).Magnetizace střídavým polem reaguje jen na povrchové vady, nebo mírně podpovrchové vady (do asi 2 mm). Střídavá pole se lépe přizpůsobí komplikované geometrii zkoušeného předmětu, aniž by vyvolávala geometrické indikace Stejnosměrná magnetizace principiálně umožňuje obsáhnout i podpovrchové objemové vady (až do cca mm). Magnetizace střídavým polem reaguje jen na povrchové vady, nebo mírně podpovrchové vady (do asi 2 mm). Zatímco stejnosměrná magnetizace reaguje na změnu průřezu, indikuje magnetizace střídavým proudem „narušení" povrchové vrstvy, kterou pole prochází. Střídavá pole se lépe přizpůsobí komplikované geometrii zkoušeného předmětu, aniž by vyvolávala geometrické indikace.

21 21 Uskutečňuje se pomocí trvalých magnetů, nebo magnetizačními cívkami. Elektromagnety a magnetizační cívky mohou být napájeny ze stejno-směrných, střídavých nebo impulsních zdrojů. pólové magnetovánipři nichž se na koncích nebo alespoň na části zkoušeného předmětu vytvářejí magnetické póly Pod pojem pólové magnetováni zahrnujeme všechny způsoby magnetování, při nichž se na koncích nebo alespoň na části zkoušeného předmětu vytvářejí magnetické póly a to buď trvale nebo jen na určitou dobu. lzeindikovat příčné vady, případně vady s převážně příčnou složkou. Při tomto způsobu magnetizace lze ve zkoušeném předmětu indikovat příčné vady, případně vady s převážně příčnou složkou. Pólová magnetizace magnetizační cívkou Pólová magnetizace trvalým magnetem PÓLOVÁ (PODÉLNÁ) MAGNETIZACE jhem

22 22 sestávají z jádra ve tvaru U 230 V/50 Hz 42 Vv prostorách se zvýšeným rizikem úrazu elektrickým proudem, např. uvnitř tlakových nádob sestávají z jádra ve tvaru U, na němž jsou navinuty jedna nebo dvě cívky napájené přes vestavěný ruční spínač obvykle přímo ze sítě tj. 230 V/50 Hz nebo přes oddělovací transformátor (snižuje napětí na 42 V - jha s oddělovacím transformátorem se používají v prostorách se zvýšeným rizikem úrazu elektrickým proudem, např. uvnitř tlakových nádob). Stejnosměrný proud je používán výjimečněprotože pak se jhem nedosáhne větší hloubka vniku. Stejnosměrný proud je používán výjimečně, protože pak se jhem nedosáhne větší hloubka vniku. zkoušení svarových spojů výkovky nebo odlitkychceme vyhnout opalům Hlavní oblast použití ručních magnetů je zkoušení svarových spojů; jhy se rovněž zkouší velké výkovky nebo odlitky a rovněž tehdy, kdy se chceme vyhnout opalům v místě přívodu proudu kontaktními elektrodami. Zkoušení magnetickým práškem s ručními magnety se provádí po úsecích. Velikost úseku, který lze pokrýt jednou magnetizací závisí mimo jiné na: kvalitě jha (induktivitě cívky) a intenzitě proudu, vzdálenosti pólů jha, kvalitě styku (přiložení) jha se zkoušeným předmětem. Ruční elektromagnety – jha

23 23 Zkoušený předmět (nebo jeho část) je obklopen magnetovací cívkou stejnosměrným, střídavým nebo impulsním proudem Předmět je magnetován podélně, tzn. zjišťují se příčné necelistvosti. Zkoušený předmět (nebo jeho část) je obklopen magnetovací cívkou. Cívka je napájena stejnosměrným, střídavým nebo impulsním proudem a vytváří homogenní magnetické pole se dvěma póly. Předmět je magnetován podélně, tzn. zjišťují se příčné necelistvosti. PÓLOVÁ (PODÉLNÁ) MAGNETIZACE cívkou nevznikají opalya předmět se nadměrně neohřívá Spolehlivé zkoušení je proto omezeno na oblast uvnitř cívky a na úseky přibližně do 150 mm od obou konců cívky Výhodou je, že při magnetování nevznikají opaly a předmět se nadměrně neohřívá. Nevýhodou je, že rozptylové pole cívky v určité vzdálenosti od ní zhoršuje tvorbu indikací vad. Spolehlivé zkoušení je proto omezeno na oblast uvnitř cívky a na úseky přibližně do 150 mm od obou konců cívky. detekční suspenze nanášena vždy před cívkou Při magnetování pohybující se cívkou musí být detekční suspenze nanášena vždy před cívkou, nikoliv za ní. Rychlost pohybu předmětu cívkou nemá přesahovat 20 cm.s -1. Cívkové magnetování je často používaným způsobem u stacionárních přístrojů, ale má výhody i u přenosných proudových zdrojů, kde se při ručním zkoušení využívají většinou cívky navíjené na předmět přímo z proudových kabelů zdroje. předmět

24 24 průchodem prouducirkulárního magnetování Předmět je proudem příčně magnetovánpodélné necelistvosti Magnetování průchodem proudu je druh cirkulárního magnetování. Zkoušeným předmětem nebo jeho části prochází elektrický proud přiváděný přiloženými elektrodami. Předmět je proudem příčně magnetován, takže jsou zjišťovány podélné necelistvosti. Proud může být stejnosměrný, střídavý nebo impulsní. Jeho intenzita se pohybuje od několika stovek do několika tisíc A, napětí je obvykle od 4 do 15 V. PROUDOVÁ MAGNETIZACE pomocným vodičem Magnetování pomocným vodičem je cirkulární magnetování prstencových a trubkových součástí nebo součástí s dírou (např. různá závěsná oka, díry pro šrouby apod.). Pomocným vodičem může být buď tyč, nebo kabel z vodivého neferomagnetického materiálu (Cu, Al, Ms). Proud múže být stejnosměrný, střídavý nebo impulsní značných intenzit. Pomocný vodič se umísťuje pokud možno v ose zkoušeného otvoru. Předmět se magnetuje přičněpodélné necelistvosti Předmět se magnetuje přičně, takže jsou zjistitelné podélné necelistvosti jak na vnějším, tak i na vnitřním povrchu. Lze detekovat i radiální necelistvosti v okolí dutin (např. na čele trubky). Magnetování pomocným vodičem se používá při ručním zkoušení přenosnými zdroji a hlavně ve stacionárních přístrojích, především automatizovaných.

25 25 Indukcí proudu Indukcí proudu ve zkoušeném tělese patří do cirkulárního magnetování. Předmět je navlečen na pomocném vodiči z feromagnetického materiálu upnutém ve jhu buzeným střídavým proudem (předmět v podstatě vytváří sekundární závit nakrátko transformátoru). PROUDOVÁ MAGNETIZACE vytváří druhotné magnetické pole Jsou zjistitelné obvodové necelistvosti (příčné) Střídavým polem jha je indukován v předmětu proud, který vytváří druhotné magnetické pole, takže prstencovitý nebo trubkový předmět je cirkulárně magnetován. Jsou zjistitelné obvodové necelistvosti (příčné) jak na vnějším a vnitřním povrchu tělesa, tak na čelních plochách. Výhodou Nevýhodou Výhodou je, že předmět je magnetován bezdotykově, takže nemohou vzniknout ani opaly, ani nadměrný ohřev. Nevýhodou je nutnost použití jha se střídavým magnetováním (způsob se téměř nepoužívá při ručním zkoušení), uplatňuje se však u stacionárních přístrojů, zejména automatizovaných. Široké využití má především při hromadné kontrole kvality leteckých součástí prstencovitých tvarů.

26 26 Impulsní magnetování je zvláštní magnetovaci způsob vhodný pro zkoušení výrobků s dostatečným zbytkovým magnetickým polem. Materiál těchto výrobků musí mít koercitivní sílu H c = 1 až 2,5 kA.m -1 a remanenci nejméně B r = 0,9 T. proudovými impulsy intenzity až A Pří tomto způsobu se magnetické pole v předmětu vytváří buď proudovým impulsem, nebo se předmět vkládá do cívky buzené proudovými impulsy intenzity až A. 0,1 do 0,001 s Doba trvání impulsu je od 0,1 do 0,001 s. Za tak krátkou dobu se nestačí vytvořit opaly, takže je možno zkoušet i výrobky opracované na čisto. To je velkou výhodou impulsního magnetování. IMPULSNÍ MAGNETOVÁNÍ jsou zjistitelné jak podélné tak příčné necelistvosti U předmětů, jejichž poměr délka:šířce je menší než 3:1, jsou zjistitelné jak podélné tak příčné necelistvosti. U delších předmětů jsou detekovány jen vady jednoho směru. Impulsní magnetování je používáno zejména u drobnějších součástí s vhodnými magnetickými vlastnostmi, a to jak při ručním zkoušení v hromadné výrobě, tak zejména při automatizované kontrole.

27 27 KOMBINOVANÉ MAGNETOVÁNÍ je možno zjistit necelistvosti libovolné orientace jediným pracovním pochodemmusí být použito současně magnetizace podélné i příčné je postup, kterým je možno zjistit necelistvosti libovolné orientace jediným pracovním pochodem. K tomu účelu musí být použito současně magnetizace podélné i příčné tak, aby jimi vyvolaná magnetická pole byla vzájemně kolmá a časový průběh polí byl rozdílný. V předmětu vznikne výsledné pole, jehož směr se periodicky mění. Kombinovaná magnetizace pomocným vodičem a indukcí proudu v předmětu Kombinovaná magnetizace pomocným vodičem a průchodem proudu v předmětu

28 28 PŘÍSTROJOVÁ TECHNIKA Ruční elektromagnety Ruční elektromagnet TS 230 S standardní provedení 230V/50 Hz Ruční elektromagnet TS 230 provedení mini 230V/50 Hz

29 29 PŘÍSTROJOVÁ TECHNIKA Zařízení na zjišťování trhlin magnetizační práškovou metodou (Tiede) Stacionární magnetizátory Zjišťování trhlin magnetickou metodou Magnetizér DELTAFLUX Série DH

30 30 PŘÍSTROJOVÁ TECHNIKA Sedimentační baňka Sedimentační baňka se používá k určování podílu pevných částic v suspenzi nebo na kontrolu znečištění suspenze fluorescenčních a barevných prášků. Technické parametry: objem: 100 ml materiál: laboratorní sklo stupnice: do 1.5 ml dělení po 0.1 ml, od 1.5 do 10 ml dělení po 0.5 ml stojan

31 31 PŘÍSTROJOVÁ TECHNIKA UV lampy UV lampa typ B – 100 AP Bodově fokusovaná S tepelnou ochranou proti přehřátí Intenzita UV světla 8 900ěW/cm2 ve vzdálenosti 250 mm 100 W, značka CE Hmotnost celková 4,2 kg Hmotnost samotné lampy 1,6 kg UV lampa typ B – 100 A Bodově fokusovaná Bez tepelné ochrany Intenzita UV světla 8 900ěW/cm2 ve vzdálenosti 250 mm 100 W, značka CE Hmotnost celková 3,4 kg Hmotnost samotné lampy 1,2 kg

32 32 PŘÍSTROJOVÁ TECHNIKA Bertholdova měrka Je jednoduchá pomůcka při zkoušení magnetickou práškovou metodou, používá se k ověření: směru magnetizace, zjistitelnosti vad Technické parametry: Průměr: 20 mm Výška: 5 mm Váha: 24 g

33 33 PŘÍSTROJOVÁ TECHNIKA Měrka Typ 1 Měrka Typ 1 podle EN ISO 9934–2 Měrka je sama magnetická a má dostatečnou remanenci k vytvoření indikací trhlin. Měrka se používá k ověřování detekční suspenze při zkoušení magnetickou práškovou metodou. Na obou stranách povrchu měrky je hustá síť trhlin. Měrka je sama magnetická a má dostatečnou remanenci k vytvoření indikací trhlin.

34 34 Základy demagnetizace (odmagnetování) Remanence je vítaná při výrobě permanentních magnetů, nebo chceme-li zkoušet (s využitím remanence) ve zbytkovém poli. remanence rušivý efekt Pro další používání zkoušeného předmětu může mít remanence rušivý efekt, např. tím, že při svařování vychyluje oblouk, při mechanickém opracování přidržuje třísky, ovlivňuje činnost elektrických přístrojů DEMAGNETIZACE Existuje-li nebezpečí, že zbytkový magnetismus ve zkoušeném předmětu bude negativně ovlivňovat další operace, anebo zejména jeho pozdější používání, musí být předmět po magnetické práškové zkoušce odmagnetován (demagnetizován). protažení předmětu cívkou, nebo oddálení jhanezbytné po stejnosměrné magnetizaci Po magnetizaci střídavým polem postačí k odmagnetování většinou protažení předmětu cívkou, nebo oddálení jha. Odmagnetování je v prvé řadě nezbytné po stejnosměrné magnetizaci, musí se použít nízká frekvence střídavého proudu, aby se dosáhlo velké hloubky vniku pole. Klesající intenzity pole se dosahuje pomalým oddalováním zkoušeného předmětu z demagnetizační cívky, nebo postupným snižováním proudu v cívce.

35 35 Odmagnetovací tunely

36 36 barevnéfluorescenční V magnetických práškových metodách rozdělujeme detekční prostředky z hlediska tvorby indikace a jejího hodnocení ve viditelném nebo ultrafialovém světle na: prášky barevné a prášky fluorescenční Vlastnosti magnetických prášků Od dobrého magnetického prášku se požaduje snadná tvorba dobře viditelných a ostře vykreslených indikací necelistvostí materiálu. Tato tvorba je podmíněna následujícími vlastnostmi: a) magnetické vlastnosti - prášek musí být z feromagnetického materiálu o vysoké permeabilitě, co nejnižší koercitivní síle a musí být magneticky stejnorodý. b) optické vlastnosti černé, šedé, červené barva prášku - moderní magnetické prášky se vyrábějí pouze v přirozených barvách, tj. černé, šedé, červené, fluorescence prášku - intenzita fluorescence prášku se vyjadřuje fluorescenčním koeficientem  [ cd/W ]; většina prášků fluoreskuje žlutozeleně nebo modrozeleně, řidčeji též oranžově. c) velikost práškových částic podmiňuje dobrou zjistitelnost zejména jemných necelistvostí. Proto se zásadně používá pro suspenze prášků jemného zrnění a pro suchý způsob prášků hrubšího zrnění. DETEKČNÍ PROSTŘEDKY

37 37 

38 38 d) chemické složení - výchozími materiály magnetických prášků jsou: čisté železo (prášky šedé a černé barvy – podle druhu výroby s tvarem zrn je buď nepravidelně kulovitým nebo mírně protáhlým), karbonylové železo (prášky sytě černé se zrnem kulovitého tvaru), oxidy železa: Fe 2 O 3 – oxid železitý (červený), Fe 3 O 4 – oxid železnato- železitý (černý) suchý způsob nanášení tak i pro olejové suspenze Magnetické vlastnosti prášků z čistého Fe popř. karbonylového železa jsou velmi dobré a jsou vhodné jak pro suchý způsob nanášení tak i pro olejové suspenze. v suspenzi snadno korodují Nejsou vhodné pro vodné suspenze, neboť zejména při nízkém obsahu antikorozních přísad v suspenzi snadno korodují a tím se znehodnocují. pro všechny způsoby zkoušení korozi nepodléhají Prášky z oxidů Fe jsou vhodné pro všechny způsoby zkoušení. Jejich částice ve vodných suspenzích korozi nepodléhají. Tvar jejich zrn bývá kulovitý až tyčinkovitý. Magnetické vlastnosti mají nepatrně horší než prášky prvé skupiny. Vlastnosti magnetických prášků ovlivňují výrazně rozeznatelnost vad a proto se kontrolují pomocí různých měrek.

39 39 suché prášky 40 až 400  m Původní, dosud často používané rozdělení magnetických prášků, roz­ lišovalo podle velikosti částic: suché prášky 40 až 400  m, prášky do suspenzí 1až 40  m Toto rozdělení však neposkytuje uživateli dostatečnou informaci o jakosti používaného prášku z hlediska jeho jemnosti. V zahraničních normách se definuje velikost částic prášku dolním - dd, středním - ds a horním průměrem částice - dh. dd značí, že maximálně 10 % všech částic je menších než uváděná hodnota dh značí, že maximálně 10 % všech částic je větších než uváděná hodnota ds značí, že 50 % částic prášku se rovná nebo je větších než uváděná hodnota Tímto způsobem je z hlediska velikosti částic magnetický prášek přesně definován. V praxi však k rychlé a jednoduché klasifikaci většinou postačí jen hodnota ds. Podle ní se moderní magnetické prášky barevné i fluorescenční pro mokrý způsob rozdělují do tří skupin: jemné prášky ds = 3 až 8  m střední prášky ds = 8 až 16  m hrubé prášky ds = 16 až 32  m Rozdělení magnetických prášků podle velikosti částic

40 40 Vlastnosti detekčních suspenzí jsou podmíněny vlastnostmi nosných kapalin, kterými mohou být olej, petrolej nebo voda s přísadami.Viskozita Čím je vyšší, tím pomaleji jsou částice v prášku dopravovány do míst s rozptylovými poli Její hodnota výrazně ovlivňuje tvorbu indikace necelistvostí. Čím je vyšší, tím pomaleji jsou částice v prášku dopravovány do míst s rozptylovými poli. Je udávána jako hodnota dynamické viskozity v Pas (pascalsekunda) za určité teploty (obvykle 20°C). Vodné suspenze mají viskozitu přibližně 1 mPas. Ta se přídavkem smáčedla a antikorozní přísady mění jen nepodstatně. Olejové suspenze jsou viskóznější, přesto však jejich viskozita nemá překročit hodnotu 6 mPas, neboť pak již dochází k nepříznivému ovlivnění tvorby indikací Povrchové napětí Čím je nižší povrchové napětí, tím je lepší smáčivost povrchu. Je důležitou hodnotou u vodných suspenzí. Protože povrchové napětí vody je příliš vysoké (přibližně 73 mNm -1 ), snižuje se přísadou smáčedel na 25 až 35 mNm -1. Čím je nižší povrchové napětí, tím je lepší smáčivost povrchu. VLASTNOSTI DETEKČNÍCH PROSTŘEDKŮ

41 41 Hodnota pH pH vodných suspenzí 8 až 9,5 Je hodnotou důležitou pro vodné suspenze. Ovlivňuje výrazně inhibitory koroze, které jsou jako přísady přidávány do těchto suspenzí. Čím je hodnota pH vyšší, tím lépe ochraňuje suspenze zkoušený předmět proti korozi. Protože však příliš zásadité vodné suspenze by nepříznivě působily na pokožku pracovníků, musí být hodnota pH vodných suspenzí 8 až 9,5. Obsah prášku v suspenzi se řídí směrnicemi výrobce, popř. podle zkušebního předpisu. Moderní prášky se do suspenzí dávají v těchto poměrech: barevné prášky - 5 až 10 g na 1 litr nosné kapaliny fluorescenční prášky - 0,5 až 2 g na 1 litr nosné kapaliny v žádném případě by však obsah prášku neměl překračovat 20 g na 1litr Fluorescence nosné kapaliny nesmí sama fluoreskovat Nosná kapalina suspenze fluorescenčního prášku nesmí sama fluoreskovat a nesmí potlačovat fluorescenci prášku VLASTNOSTI DETEKČNÍCH PROSTŘEDKŮ

42 42 Fluorescenční koeficient  udává intenzitu fluorescence daného magnetic-kého prášku. Je definován jako podíl jasu dané plochy L, pokryté fluorescenčním práškem a intenzity ozáření černým světlem E e PROVOZNÍ TRVANLIVOST FLUORESCENČNÍHO PRÁŠKU Při použití fluorescenčního magnetického prášku v magnetovacích přístrojích s čerpadlovým okruhem detekční kapaliny je třeba počítat s postupným snižováním hodnoty jeho fluorescenčního koeficientu . Je to způsobeno otěrem luminoforu z feromagnetických částic následkem hydromechanického namáhání v čerpadle. Odolnost proti tomuto otěru se nazývá provozní trvanlivost (stálost), vyjadřuje se faktorem provozní trvanlivosti B, který udává hodnotu relativní fluorescence za dobu t b = 50 hodin a je označn B 50. Má-li fluorescenční prášek hodnotu provozní trvanlivosti vyjádřenou B 50 = 0,8 např. B 50 = 0,8 pak ztráta jeho fluorescence po 50 h provozu v čerpadlovém okruhu 20 %. činí ztráta jeho fluorescence po 50 h provozu v čerpadlovém okruhu 20 %. [ cdW -1 ]

43 43 Jsou metody, které k indikaci rozptylového pole nad necelistvostmi používají snímací cívky resp. sondy, ve kterých se působením vnějšího magnetického pole indikuje elektrické napětí, které je možno měřit nebo registrovat. Snímače rozptylových polí používané v těchto metodách jsou: - snímací cívka - feromagnetická sonda (Försterova) - Hallova sonda - magnetodioda - magnetorezistor Určitou nevýhodou těchto způsobů snímání rozptylových polí je, že k dosažení reprodukovatelných výsledků je nutné, aby snímač byl veden v malé a konstantní vzdálenosti nad povrchem zkoušeného tělesa. Intenzita rozptylového pole vyvolaného necelistvostí materiálu, a tedy i citlivost metody se vzdáleností od povrchu prudce klesá. Proto v praxi někdy tyto principy snímání narážejí na potíže vyplývající z nedodržení konstantní vzdálenosti mezi povrchem tělesa a čidlem. ELEKTROINDUKTIVNÍ METODY

44 44 jsou snímače rozptylových polí s vhodně uspořádaným vinutím, v němž změna magnetického toku indukuje elektrické napětí E úměrné (podle indukčního zákona) počtu závitů cívky N a časové změně dt magnetického toku d  ve vinutí: Proto se snímací vinutí musí vůči zkoušenému tělesu pohybovat, protože teprve průchodem místa, které je nositelem prostorové změny pole, dochází i k jeho časové změně vůči vinutí. Snímací cívky se používají buď bez jádra nebo s otevřeným jádrem. Pro některé účely (např. pro indikaci podélných vad ve válcových tělesech) se používají rotační cívky. Snímací cívky

45 45 Uspořádání snímacích cívek Indukované napětí E ve snímací cívce je úměrné rychlosti změny magnetického toku Číslice znamenají: 1 - snímací cívka, 2 - směr pohybu cívky 3 - zkoušený předmět

46 46 Principy snímání rozptylového pole systému s podélným magnetickým polem Uspořádání defektoskopického vícekanálového systému s podélným magnetickým polem firmy Foerster. Magnetizace se realizuje stejnosměrným proudem dvojicí cívek, mezi nimiž je přibližně homogenní magnetické pole. Mezi cívkami je umístěno senzorové pole navzájem přesahujících sond.

47 47 příčným magnetickým polem. Uspořádání defektoskopického vícekanálového systém s příčným magnetickým polem. Magnetizační rotační hlava rotuje kolem přímočaře se pohybující trubky. Senzorové pole ze dvou protilehlých segmentu je zavěšeno mezi póly elektromagnetu. Rozlišení vady na povrchu a uvnitř trubky je stejné jako u Transomatu. Principy snímání rozptylového pole

48 48 vady na vnějším a vady na vnitřním povrchu trubky Defektoskopické systémy firmy Foerster umožňují s určitou nejistotou rozpoznávat vady na vnějším a vady na vnitřním povrchu trubky. Napěťový impuls nad vadou na vnějším povrchu je vyšší a užší a obsahuje vyšší frekvenční složky oproti impulzu od vnitřní vady, který je širší a nižší. Principy snímání rozptylového pole

49 49  Magnetickou práškovou metodoulze odhalit všechny povrchové a blízko pod povrchem ležící vady  Magnetickou práškovou metodou lze odhalit všechny povrchové a blízko pod povrchem ležící vady, které narušují magnetický tok uvnitř výrobku natolik, že na povrchu výrobku vzniknou zjistitelná rozptylová pole. nejsnáze vady plošného charakteru  Z povrchových vad jsou touto metodou zjistitelné nejsnáze vady plošného charakteru, především trhliny a studené spoje, neboť vyvolávají nejvýraznější rozptylová pole. Výskyt těchto polí je indikován výrazným nahromaděním magnetického prášku.  Obdobný je rovněž vzhled indikací řádkových vměstků u tvářených materiálů. Vady typu přeložek a plen materiálu, vyúsťujících šikmo na povrch výrobku, dávají vzhledem k orientaci vady méně výrazná rozptylová pole.  Zjistitelnost pórů je značně závislá na jejich vzájemném uspořádání a tvaru, takže jsou obvykle zřetelně indikovány jen tehdy, pokud vytvářejí řádkové shluky.  Vady prostorového charakteru jako jsou bubliny, staženiny, struskové s pískové vměstky, vytvářejí většinou méně výrazná rozptylová pole, jejich indikace nemívají dostatečně ostrou kresbu a hůře se hodnotí.  Podpovrchové vady se zjišťují tím obtížněji, čím je jejich vzdálenost od povrchu větší  Podpovrchové vady se zjišťují tím obtížněji, čím je jejich vzdálenost od povrchu větší. Se vzdáleností od povrchu se zvětšuje i neostrost indikace a hodnocení takových difúzních indikací bývá málo spolehlivé. INDIKACE VAD

50 50 Magnetická rozptylová pole vznikají nejen v místech necelistvosti materiálu, ale často také tam, kde se necelistvosti nevyskytují. Indikacím, které nemají příčinu svého vzniku v porušení souvislosti materiálu, říkáme nepravé nebo falešné indikace. Příčinou vzniku nepravé indikace mohou být:  náhlé změny magnetických vlastností povrchu zkoušeného předmětu. Např. kontakt s ostrou hranou jiného zmagnetovaného předmětu (rýsovací jehla, šroubovák ap.). Tyto nepravé indikace zmizí po odmagnetování výrobku. Jsou časté zejména u cementovaných nebo kuličkováním zpevněných povrchů,  náhlé změny průřezu výrobku vedou ke zvýšeni hustoty magnetického toku, který vyvolá nepravou indikaci. Odmagnetováním se tato nepravá indikace neodstraní,  změny struktury materiálu vyvolávají nepravé indikace, které jsou větši-nou široké s neostrými okraji. Při stejném způsobu magnetování se tyto indikace objevují ve stejných místech NEPRAVÉ INDIKACE

51 51 Potlačení těchto nepravých indikací je někdy možné snížením intenzity magnetování o 10 až 20 %.  vlákna materiálu, zejména u ocelí tvářených za studena. U těchto nepravých indikací je nápadný shodný směr se směrem materiálových vláken. Potlačení těchto nepravých indikací je někdy možné snížením intenzity magnetování o 10 až 20 %. Pokud se indikace objeví i nadále, je třeba jejich výskyt ověřit jinou nedestruktivní metodou (např. kapilární), Snížením intenzity magnetování se většinou tyto nepravé indikace potlačí  nadměrná intenzita magnetování předmětu vede ke vzniku četných drobných indikací, orientovaných ve směru magnetických siločar pole. Vznikají zejména v blízkosti pólů magnetovacího jha. Snížením intenzity magnetování se většinou tyto nepravé indikace potlačí. Podobný úkaz však může poskytnout i nadměrně vysoká koncentrace magnetického prášku v suspenzi. NEPRAVÉ INDIKACE

52 52 VÍŘIVÉ PROUDY

53 53 Vířivé proudyvyužívají ke zjišťování vad materiálu a výrobků působení elektromagnetického pole Vířivé proudy tvoří druhou skupinu v metodách, které využívají ke zjišťování vad materiálu a výrobků působení elektromagnetického pole. metoda vířivých proudů založena na zjišťování změn fyzikálních vlastností magnetického střídavého pole Na rozdíl od metody magnetických rozptylových toků je metoda vířivých proudů založena na zjišťování změn fyzikálních vlastností vzorku pomocí magnetického střídavého pole. Princip metody: elektrickou vodivost Ve vzorku, který má elektrickou vodivost  permeabilitu permeabilitu  a určité rozměry po jeho vložení do střídavého magnetického pole indukují vířivé proudy, které svými magnetickými účinky působí zpětně na pole původní - budicí. se po jeho vložení do střídavého magnetického pole indukují vířivé proudy, které svými magnetickými účinky působí zpětně na pole původní - budicí. Vzniklá magnetická pole se vektorově skládají Vzniklá magnetická pole (od magnetizační cívky a od vířivých proudů indukovaných ve vzorku) se vektorově skládají. Výsledné pole závisí: na kmitočtu magnetizačního proudu (f) na kmitočtu magnetizačního proudu (f) na elektrických a magnetických vlastnostech vzorku ( ,  r ) na elektrických a magnetických vlastnostech vzorku ( ,  r ) rozměrech vzorku rozměrech vzorku ÚVOD VÍŘIVÉ PROUDY

54 54 Použití u všech druhů elektricky vodivých materiálůneferomagnetických i feromagnetických u všech druhů elektricky vodivých materiálů (neferomagnetických i feromagnetických) hodnocení dvou parametrů výskyt necelistvostí a změna rozměrů možnost současného odděleného hodnocení dvou parametrů zkoušeného tělesa (zpravidla výskyt necelistvostí a změna rozměrů) při jediném kontrolním pochodu, (příznivá vlastnost) Výhody umožňuje sledovat vlastnosti zkoušeného tělesa, jejichž změny ovlivňují elektrickou vodivost nebo průřez, resp. permeabilitu umožňuje sledovat vlastnosti zkoušeného tělesa, jejichž změny ovlivňují elektrickou vodivost nebo průřez, resp. permeabilitu vysokou rychlost plynulého zkoušení je bezdotykovou metodou a dovoluje proto vysokou rychlost plynulého zkoušení výstupní informací je elektrický signál, který splňuje předpoklady pro automatizaci kontroly ÚVOD VÍŘIVÉ PROUDY

55 55 Vířivé proudy mohou být použity pro: zjišťování trhlin měření tloušťky materiálu měření tloušťky nátěrů měření vodivosti pro : i.materiálové identifikace ii.detekce tepelného poškození iii.stanovení hloubky pláště iv.kontroly tepelného zpracování Výhody vířivého proudu: Citlivý na malé trhliny a další defekty Odhalí povrchové a podpovrchové vady Zkoumání dává okamžité výsledky Vybavení je přenosné Minimální potřebná příprava vzorků Testovací sonda nepotřebuje vždy přímý kontakt se součástkou Umožňuje vyšetření složitých tvarů a velikosti vodivých materiálů Omezení metody vířivého proudu: Mohou být vyšetřovány pouze vodivé materiály Sonda musí mít dostatečný přístup k povrchu Je nutná určitá zručnost a zaškolení, rozsáhlejší než ostatních technik Konečná úprava povrchu a „hrbolatost“ může překážet Potřeba nastavení pomocí etalonu Hloubka penetrace je omezená Nelze zjistit vady, které jsou orientovány v určitém směru VÍŘIVÉ PROUDY

56 56 Princip metody vířivých proudů válcového tělesa z elektricky vodivého materiálu vloženého do cívky napájené střídavým elektrickým proudem i 1 lze jej vysvětlit na případu válcového tělesa z elektricky vodivého materiálu vloženého do cívky napájené střídavým elektrickým proudem i 1. magnetické poleH 1 proudy i 2 vířivévlastní poleH 2 opačnou fázi než pole budící Její střídavé magnetické pole H 1 indukuje v tělese elektrické napětí a protože tento obvod představuje uzavřený proudovodič, vznikají ve válci cirkulární proudy i 2 nazývané vířivé. Tyto proudy vytvářejí vlastní pole H 2, které má opačnou fázi než pole budící. budící pole H 1 zeslabováno a vzniká výsledné pole H Vlivem pole vířivých proudů je budící pole H 1 zeslabováno a vzniká výsledné pole H, dané vektorovým složením obou dílčích polí (tzn. pole budícího vyvolaného proudem v cívce H 1 a pole vířivých proudů H 2 ). Budící a vířivé pole u materiálu s trhlinou VÍŘIVÉ PROUDY

57 57 Nositeli informace o vlastnostech tělesa resp. jeho části jsou amplituda a fáze výsledného pole H. Vyhodnocení informace Vyhodnocení informace o vlastnostech tělesa se uskutečňuje: 1.buď přímo v cívcekterá budí vyhodnocuje se změna impedance cívky Z 1.buď přímo v cívce, která budí střídavé magnetické pole. Cívkový systém má jedno vinutí a vyhodnocuje se změna impedance cívky Z (tj. její odpor, který klade střídavému proudu) co do velikosti a fáze, pomocí cívky snímací měří se amplituda a fáze napětí na snímacím vinutí. 2.nebo pomocí cívky snímací, kdy cívkový systém má dvě vinutí (budící a snímací) a měří se amplituda a fáze napětí na snímacím vinutí. Trhlina snižuje elektrickou vodivost  materiálu zkoušeného tělesa, vířivé proudy H 2 trhlinu obtékají, jejich dráha se prodlužuje a snižuje se rovněž i hustota vířivých proudů. Zvýšená amplituda napětí svědčí o výskytu trhliny. Tím se snižuje i intenzita zeslabení budícího H 1, takže intenzita výsledného pole H a s ní i indukované napětí na snímací cívce stoupne. Zvýšená amplituda napětí svědčí o výskytu trhliny.

58 58 ROZLOŽENÍ PROUDOVÉ HUSTOTY V PRŮŘEZU VODIČE. Skin efekt (též povrchový efekt (skin angl. kůže) je způsoben nerovnoměrným rozložením proudové hustoty v průřezu vodiče) Lenzova zákonapůsobí indukované proudy proti příčině svého vzniku Největší zeslabení toku nastane ve střední části průřezukterá je obepínána všemi vlákny indukovaných vířivých proudů Místa blíže k povrchu jsou obepínána menším proudem, zeslabení toku je zde menší a indukce větší Podle Lenzova zákona působí indukované proudy proti příčině svého vzniku, tj. potlačují střídavý magnetický tok. Největší zeslabení toku nastane ve střední části průřezu, která je obepínána všemi vlákny indukovaných vířivých proudů i v. Zde je hustota toku, tj. magnetická indukce B, nejmenší. Místa blíže k povrchu jsou obepínána menším proudem, zeslabení toku je zde menší a indukce větší.

59 59 Hustota vířivého proudu se snižuje exponenciálně s hloubkoupovrchový jev Vířivé proudy jsou uzavřené smyčky indukovaného proudu obíhající v rovinách kolmých k magnetickému toku. Hustota vířivého proudu se snižuje exponenciálně s hloubkou. Tento úkaz je známý jako povrchový jev. Hloubka, do které vířivé proudy proniknou do materiálu je ovlivňována: frekvencí budicího proudu - frekvencí budicího proudu f elektrickou vodivostí - elektrickou vodivostí  magnetickou permeabilitou vzorku - magnetickou permeabilitou vzorku  r (u feromagnetických materiálů) materiálu rovinného povrchus velkou tloušťkou hloubka vniku Pro případ materiálu rovinného povrchu s velkou tloušťkou při sinusovém průběhu magnetické indukce a uvažujeme-li konstantní permeabilitu zkoušeného materiálu, je hloubka vniku s (mm) : kde:  = 2  f - kruhová frek. střídavého magnetického pole [rad.s -1 ]  o = 4  permeabilita vakua [H.m -1 ]  r - relativní permeabilita [ - ]  - měrná vodivost (dále vodivost) [S.m -1 ] f f - frekvence budícího proudu [Hz]

60 60 zkoušíme především povrchovou vrstvu hloubka vniku vířivých proudůhloubka, ve které poklesne hustota vířivých proudů na 37% hodnoty na povrchu. Při zkoušení metodou vířivých proudů vždy zkoušíme především povrchovou vrstvu. Určení její hloubky, do které je zkoušení účinné je obtížné. Pro přibližnou představu tedy slouží tzv. hloubka vniku vířivých proudů, tj. hloubka, ve které poklesne hustota vířivých proudů na 37% hodnoty na povrchu. Příklad: Pro železo při kmitočtu f = 50 Hz vodivosti  = 7, S.m -1 relativní permeabilitě  r = 20 bude standardní hloubka vniku:

61 61 ZNÁZORNĚNÍ HLOUBKY VNIKU Rozdělení hustoty vířivých proudů po průřezu zkoušeného materiálu je velmi nerovnoměrné. V ose tyče je hustota vířivých proudů nulová, největší je na povrchu. Při použití nízké frekvencehustota vířivých proudů celkově nízká, avšak proudy zasahují větší část průřezu. Při použití nízké frekvence je hustota vířivých proudů celkově nízká, avšak proudy zasahují větší část průřezu. U vysokých frekvencíhustota vířivých proudů vysoká, ale pouze v poměrně tenké povrchové vrstvě U vysokých frekvencí je naopak hustota vířivých proudů vysoká, ale pouze v poměrně tenké povrchové vrstvě. V důsledku vzniku vířivých proudů je i rozdělení intenzity magnetického pole po průřezu nerovnoměrné.

62 62 nemůže být frekvence příliš nízká, zejména při zjišťování vad Při zkoušení materiálu na automatických linkách nemůže být frekvence příliš nízká, zejména při zjišťování vad. Vada by mohla projít cívkou dříve než se uskuteční celý kmit a mohla by zůstat nezjištěnafrekvence v kHz nemá být nižší než je rychlost pohybu v m/s Vada by mohla projít cívkou dříve než se uskuteční celý kmit a mohla by zůstat nezjištěna. Proto frekvence v kHz nemá být nižší než je rychlost pohybu v m/s. Např. při rychlosti 2 m/s nemá být frekvence nižší než 2 kHz.

63 63 METODA S PRŮCHOZÍ CÍVKOU měřící cívkous dvojím vinutím magnetizační vinutístřídavým proudem snímací cívce  Kontrolovaný materiál prochází měřící cívkou s dvojím vinutím – magnetizačním a snímacím. Primární magnetizační vinutí je napájeno střídavým proudem o frekvenci f vytváří střídavé magnetické pole H. Zpětným působením magnetického pole vířivých proudů na pole původní vzniká magnetické pole výsledné, které indukuje ve snímací cívce napětí E ind, jehož velikost je dána fyzikálními vlastnostmi materiálu, geometrickým tvarem cívek a jejich vzájemnou vazbou a budící frekvencí.  Matematický výpočet indukovaného napětí E ind vychází z teorie vířivých proudů a je odvozen za určitých zjednodušujících předpokladů:  vodivost  a permeabilita  r jsou fyzikálními konstantami materiálu,  délka cívky a délka kontrolovaného materiálu je uvažována jako neomezeně velká,  budící proud má sinusový průběh o kruhovém kmitočtu 

64 64 Kolísání velikosti signálu při excentrickém umístění zkoušeného kusu

65 65 Absolutní snímačejedno vinutí, z něhož se získává požadovaná kontrolní informace Informace o defektech pak nese změna impedance této cívkyCitlivost absolutního zapojení je však malá Absolutní snímače mají jen jedno vinutí, z něhož se získává požadovaná kontrolní informace. Při tom se může jednat pouze o jednu cívku, která plní funkci cívky napájecí i měřící. Informace o defektech pak nese změna impedance této cívky. Citlivost absolutního zapojení je však malá. Diferenciální zapojenímá vždy dvě cívky, z jichž získáváme požadovanou kontrolní informaci. vzájemné porovnání dvou blízkých lokalit kontrolované součásti citlivě indikují pouze lokálně diferencované nehomogenity např. trhliny, které se nachází vždy pouze pod jednou z diferencovaných cívek Diferenciální zapojení má vždy dvě cívky, z jichž získáváme požadovanou kontrolní informaci. Uspořádání cívek umožňuje vzájemné porovnání dvou blízkých lokalit kontrolované součásti. Výhodou tohoto zapojení je, že se citlivě indikují pouze lokálně diferencované nehomogenity např. trhliny, které se nachází vždy pouze pod jednou z diferencovaných cívek. Pozvolné změny podél celého objektu se eliminují.

66 66 aplikace metody s průchozí cívkou je zkoušení tyčového materiálu Hlavní oblastí aplikace metody s průchozí cívkou je zkoušení tyčového materiálu (tyče různého průřezu, trubky, dráty). Hlavní znaky zkušebního zařízení: Diferenciální cívky uspořádané za sebou Vysoký koeficient plnění cívek (při zkoušení tyčí z nekruhovým průřezem se užívají i nekruhové cívky, např. čtvercové, obdélníkové) Vysoká zkušební rychlost, protože se snímač nedotýká zkoušeného předmětu Možnost zkoušení i za vysokých teplot pomocí speciálních chlazených snímačů Nejlépe se zjišťují vady krátké velmi dobře indikovány drobné díry přes celou tloušťku stěnynahradit zkoušku vnitřním přetlakem Nejlépe se zjišťují vady krátké, které během zkoušení nezasáhnou do obou cívek. Při zkoušení trubek jsou velmi dobře indikovány drobné díry přes celou tloušťku stěny, takže je možno u trubek tímto zkoušením nahradit zkoušku vnitřním přetlakem. Indikace dlouhých vad je méně spolehlivá Dlouhé vady bývají indikovány převážně na koncích Indikace dlouhých vad je méně spolehlivá. Pokud vada zasáhne do obou diferenciálních cívek, signál vady se alespoň částečně vyruší. Dlouhé vady bývají indikovány převážně na koncích, pokud nemají příliš pomalý náběh.

67 67 METODA S PŘÍLOŽNOU CÍVKOU Cívka napájená střídavým proudem se radiálně přikládá k povrchu zkoušeného tělesa Cívka napájená střídavým proudem se radiálně přikládá k povrchu zkoušeného tělesa. Magnetické pole od vířivých proudů zpětně ovlivňuje vlastnosti příložné cívky a způsobuje změnu její impedance. H p primární budicí magnetické poleH s sekundární reakční magnetické polei v Poměry ukazuje obr. vlevo, kde H p je primární budicí magnetické pole od magnetizačního proudu v cívce, H s je sekundární reakční magnetické pole od vířivých proudů i v, indukovaných ve vzorku. Zpětné působení vířivých proudů bude značně záviset na oddálení cívky od povrchu vzorku a na tloušťce měřeného vzorku Zpětné působení vířivých proudů bude opět souviset s elektrickými a magnetickými vlastnostmi zkoušeného vzorku jako u metody průchozí cívky, dále bude značně záviset na oddálení cívky od povrchu vzorku a na tloušťce měřeného vzorku. Oddalovací efektvyužítpři měření tloušťky nevodivé vrstvy na vodivém podkladu potlačovatpři kontrole trhlin nebo vodivosti "Oddalovací efekt" Ize v některých případech využít, např. při měření tloušťky nevodivé vrstvy na vodivém podkladu, jindy se musí potlačovat, např. při kontrole trhlin nebo vodivosti.

68 68 u snímače typu příložné cívky je oblast jeho působení podstatně omezenější, srovnatelná svými rozměry s rozměry cívkového snímače U principu s průchozí cívkou obepínal cívkový systém kontrolované těleso a údaj metody odpovídal průměrné hodnotě z povrchové vrstvy celého obvodu tělesa. Naproti tomu u snímače typu příložné cívky je oblast jeho působení podstatně omezenější, srovnatelná svými rozměry s rozměry cívkového snímače. METODA S PŘÍLOŽNOU CÍVKOU

69 69 Poměry při zkoušení materiálu příložnou cívkou jsou velmi složité. Významně se uplatňují zejména tyto vlivy: Vliv tloušťky materiálupři měření elektrické vodivosti je zapotřebí měřit na dostatečně silných vzorcích1 – 3 mm Vliv tloušťky materiálu – uplatňuje s zejména při měření elektrické vodivosti. Aby se neprojevil vliv tloušťky materiálu, je zapotřebí měřit na dostatečně silných vzorcích, minimálně 1 – 3 mm podle druhu materiálu. Vliv frekvencemetodajemálo citlivá jednak při malých frekvencích, ale i při frekvencích příliš velkých Vliv frekvence – metoda s přílož. cívkou je málo citlivá jednak při malých frekvencích, ale i při frekvencích příliš velkých. Je nutno pozorně vybrat pro každou úlohu nejlepší frekvenci. Vliv mezery mezi cívkou a povrchem materiáluvzdálenost od povrchu velmi značný vliv i při změnách několika mikrometrů pro měření tloušťky vrstev Vliv mezery mezi cívkou a povrchem materiálu – vzdálenost od povrchu má velmi značný vliv i při změnách několika mikrometrů. V určitých případech je tak možno metodu využít pro měření tloušťky vrstev.

70 70 Síla je indikována barvou Síla vířivých proudů pod cívkou sondy je indikována barvou. vada pod pravou stranou vířivé proudy jsou zde slabší Na spodním obrázku je vada pod pravou stranou cívky a je vidět, že vířivé proudy jsou zde slabší. jediné vinutí v tomto případě hodnotí změny impedance cívky Z L Cívka má zpravidla jediné vinutí, takže na rozdíl od systému s průchozími cívkami, kde bylo nositelem informace indukované napětí se v tomto případě hodnotí zpravidla změny impedance cívky Z L. METODA S PŘÍLOŽNOU CÍVKOU

71 71 Zobrazení měřeného signálu metody s průchozími cívkamiindukované napětí V případě metody s průchozími cívkami je sledovanou informací indukované napětí. metody s příložnou cívkouzměny impedance cívky Z L U metody s příložnou cívkou se zpravidla hodnotí změny impedance cívky Z L

72 72 METODY PRO ZJIŠŤOVÁNÍ ZÁMĚN A STRUKTURNÍHO STAVU MATERIÁLŮ

73 73 Přístroje pro kontrolu struktury a záměn materiálu Kromě zjišťování povrchových vad kontrola Kromě zjišťování povrchových vad lze elektromagnetických vlastností materiálu využít i pro kontrolu některých dílčích, pro zpracovatelské účely důležitých charakteristik. Do tohoto oboru spadá především kontrola: chemického složení - chemického složení feromagnetických i neferomagnetických kovů, výsledků jejich tepelného zpracování - výsledků jejich tepelného zpracování. Metodyjsou založeny na závislostech mezi strukturním stavem kovových materiálů a jejich magnetickými resp. elektrickými vlastnostmi Oceli poskytují díky svým feromagnetickým vlastnostem podstatně širší možnosti kontrolymateriály neferomagnetické pouze změn elektrická vodivosti Metody používané pro uvedené účely jsou založeny na závislostech mezi strukturním stavem kovových materiálů a jejich magnetickými resp. elektrickými vlastnostmi. Protože nejčastěji zpracovávaným kovovým materiálem jsou feromagnetické oceli, zaměřuje se strukturní kontrola zejména na tento druh materiálu. Oceli poskytují díky svým feromagnetickým vlastnostem podstatně širší možnosti kontroly strukturního stavu než materiály neferomagnetické, u nich lze pro tento účel využít pouze změn elektrická vodivosti.

74 74 MĚŘENÍ KOERCITIVNÍ SÍLY H C a MĚŘENÍ REMANENTNÍ INDUKCE B r MĚŘENÍ KOERCITIVNÍ SÍLY MĚŘENÍ KOERCITIVNÍ SÍLY H C kontroly tepelného zpracovánízávislost mezi tvrdostí a koercivitou Měření koercivity je jedním z perspektivních principů kontroly tepelného zpracování, neboť řada ocelí vykazuje monotonní závislost mezi tvrdostí a koercivitou v použitelném rozsahu. Klasický způsob měření však není jednoduchý, neboť vyžaduje zmagnetování kontrolovaného výrobku do nasycení v jednom smyslu a poté zjištění opačné intenzity pole, potřebné pro zrušení remanentní indukce. měřením remanentní indukce Uvedený postup má spíše laboratorní charakter a je též laboratorně používán. Jeho mechanizace, resp. automatizace je obtížná a v provozním měřítku se zatím užívá pouze zřídka. Za určitých předpokladů je však možno nahradit měření koercivity měřením remanentní indukce, jak je uvedeno dále.

75 75 MĚŘENÍ KOERCITIVNÍ SÍLY H C a MĚŘENÍ REMANENTNÍ INDUKCE B r MĚŘENÍ REMANENTNÍ INDUKCE MĚŘENÍ REMANENTNÍ INDUKCE B r ´ stačí měřit pole v okolí předmětu, který byl předtím zmagnetován do nasycení Měření zdánlivé remanentní indukce je podstatně jednodušší než měření koercitivní síly H c, neboť stačí měřit pole v okolí předmětu, který byl předtím zmagnetován do nasycení. Postup lze poměrně jednoduše mechanizovat nebo automatizovat.

76 76 METODA POTENCIOMETRICKÁ (tloušťka materiálu) stanovení tloušťky materiálu stačí pro měření tloušťky přistup jen z jednoho povrchu Dalším možným použitím metody měření elektrického potenciálu je stanovení tloušťky materiálu. Po ocejchování přístroje pomocí měrky se známými tloušťkami stačí pro měření tloušťky přistup jen z jednoho povrchu, což je zvlášť výhodné např. pro určení tloušťky stěn trubek, nádrží, plechů a pod. měření v rozsahu tlouštěk do 1 mm lze dosáhnout přesnosti 0,01 mm Praktické ověřeni měření tloušťky materiálu potvrdilo, že při měření v rozsahu tlouštěk do 1 mm lze dosáhnout přesnosti 0,01 mm, v rozsahu 1 až 3 mm přesnosti 0,1 mm.

77 77 METODA POTENCIOMETRICKÁkontaktní způsob METODA POTENCIOMETRICKÁ (kontaktní způsob) kde R je elektrický odpor materiálu mezi elektrodami N 1 a N 2,  je měrný odpor l o je vzdálenost napěťových elektrod, I je protékající proud, S S je průřez materiálu protékaný proudem. měření elektrického potenciálu vyvolaného proudem na určité délce povrchové vrstvy výrobku. Metoda je založena na měření elektrického potenciálu vyvolaného proudem na určité délce povrchové vrstvy výrobku. Do kontrolovaného výrobku se přivádí ze stabilizovaného stejnosměrného (nebo střídavého) zdroje proud kontaktními elektrodami P 1 a P 2. měří elektrický potenciál  U V jejich spojnici umístěnými dalšími dvěma elektrodami N 1, N 2 se měří elektrický potenciál  U, který je vyvolán proudem I v povrchové vrstvě materiálu na úseku l o mezi elektrodami N 1 a N 2. Podle Ohmova zákona má  U hodnotu :

78 78 METODA POTENCIOMETRICKÁ (hloubka trhlin) Vyhledání trhliny kontaktním měřením vodivosti je sice zásadně možné, ale velmi pracnéK vyhledání trhliny se použíjí jiné metody (kapilární, prášková atd.) pomocí kontaktního měření vodivosti se stanoví jen její hloubka Vyhledání trhliny kontaktním měřením vodivosti je sice zásadně možné, ale velmi pracné. K vyhledání trhliny se použíjí jiné metody (kapilární, prášková atd.) a pomocí kontaktního měření vodivosti se stanoví jen její hloubka. Teoretické stanovení hloubky trhliny je vzhledem k okrajovým podmínkám obtížné a u střídavého napájení je navíc nelineární závislost mezi změřeným napětím, hloubkou trhliny a frekvencí proudu. kalibrační měrku s umělou trhlinou a v paměti uloženými parametry pro různé materiály Výrobci zařízení dodávají pro vyhodnocení hloubky trhliny kalibrační měrku s umělou trhlinou a v paměti uloženými parametry pro různé materiály, popřípadě měrku z materiálu, který se testuje. Po kalibraci na měrce se nejprve přiloží sonda na povrch materiálu bez trhlin a poté se zjišťuje hloubka trhliny z relativní změny změřeného napětí Po kalibraci na měrce se nejprve přiloží sonda na povrch materiálu bez trhlin a poté se zjišťuje hloubka trhliny z relativní změny změřeného napětí. Pro poměr délky trhliny vůči její hloubce větší než 10:1 platí přibližný vztah: U 1 je napětí měřené na povrchu bez trhliny, U 2 je napětí měřené na trhlině,  je vzdálenost mezi elektrodami P 1 a N 1, h je hloubka trhliny.

79 79 Aplikac e MĚŘENÍ TLOUŠŤKY VRSTEV efektu oddálení (využití efektu oddálení u příložné sondy) měření tloušťky vrstevrozdílných fyzikálních vlastností vrstvy a podkladového materiálu Pro měření tloušťky vrstev se používá rozdílných fyzikálních vlastností vrstvy a podkladového materiálu. Používají se dvě metody: měření nemagnetických vrstev na  Metoda magneticko-indukční – označení F (feromagnetikum). Pro měření nemagnetických vrstev na feromagnetickém podkladu. feromagnetickém podkladu. elektricky nevodivých vrstev  Metoda vířivých proudů – označení N (non-feromagnetikum). Pro měření elektricky nevodivých vrstev na elektricky vodivém podkladu. na elektricky vodivém podkladu. Magneticko-indukční metoda Měřící sonda obsahuje feromagnetické jádro a budící vinutí napájené střídavým proudem o nízké frekvenci. Sonda vytváří ve svém okolí elektromagnetické pole. Pokud se v blízkosti sondy nachází feromagnetický materiál, pole sondy se zesiluje zesílení odpovídá vzdálenosti feromagnetika od sondy. Pokud se v blízkosti sondy nachází feromagnetický materiál, pole sondy se zesiluje. Toto zesílení je měřitelné druhou, snímací cívkou a odpovídá vzdálenosti feromagnetika od sondy. Metoda vířivých proudů Výsledné pole vzniká vektorovým součtem obou polí. Změna pole je měřitelná a odpovídá vzdálenosti el. vodivého materiálu od sondy. Sonda obsahuje cívku bez jádra napájenou střídavým proudem o vysoké frekvenci. Sonda vytváří elektromagnetické pole. Pokud je v blízkosti sondy elektricky vodivý materiál, vznikají v něm vířivé proudy, které vytváří elektromagnetické pole opačného směru. Výsledné pole vzniká vektorovým součtem obou polí. Změna pole je měřitelná a odpovídá vzdálenosti el. vodivého materiálu od sondy.

80 80 Aplikac e MĚŘENÍ TLOUŠŤKY VRSTEV – měřící přístroje


Stáhnout ppt "1 Magnetická metoda prášková. 2 3 METODA ROZPTYLOVÝCH POLÍ zvýší magnetický odpor, který způsobí deformaci magnetického pole označovanou jako rozptyl."

Podobné prezentace


Reklamy Google