Картону

Ємність С електродів за відсутності об’єкта контролю (4) в зазорі обернено пропорційна зазору h.

Розрахункове завдання електричного контролю.

Побудуйте градуювальну характеристику T = f(c) перетворювача, зображеного на рис. 9.1, вимірюючи товщину Т картону, якщо радіус R₀ опорного барабану 1 дорівнює 100 мм, а ширина l = 1 мм, зазор h між барабаном і електродом 2,5 мм, товщина Т картону змінюється від 0,5 мм до 4 мм, а електрод 2 охоплює ¼ кола барабану. Відносну діелектричну проникність картону прийняти такою, що дорівнює трьом.

Розв’язування. Для побудови залежності T = f(c) скористаємося відомою формулою для ємності двошарового циліндричного конденсатора:

,

де R₀ – радіус внутрішнього електрода, R₁ – зовнішній радіус першого діелектричного шару (в нашому випадку картону); R₂ – радіус зовнішнього електроду, ε_r1 – відносна діелектрична проникність першого шару, ε_r2 = 1, оскільки другий шар – це повітряний зазор. Очевидно, що R₁ = R₀ + T.

Через те, що у перетворювачі, зображеному на рис.9.1, зовнішній електрод охоплює тільки ¼ кола, то, нехтуючи крайовим ефектом, в формулу для ємності слід ввести коефіцієнт 1/4. Якщо в одержаній формулі розрахувати залежність C = f(R₁), то, використовуючи зв’язок між R₁, R₀, T, одержимо шукану залежність T = f(c).

Тоді розрахункова формула матиме вигляд:

Підставивши значення:

отримаємо у фарадах:

Результати розрахунків наведені нижче

T, мм	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	4,5	5,0
R, мм	100	100,5	101	101,5	102	102,5	103	104	104,5	105,0
C, пФ	285	305	329	357	390	430	477	613	714	854

Градуювальну характеристику зображено на рис. 9.2. З характеристики видно, що у діапазоні Т = 0-2 мм характеристика близька до лінійної, якщо радіус R₀ опорного барабану 1 дорівнює 100 мм, а ширина l = 1 мм, зазор h між барабаном і електродом 2,5 мм, товщина Т картону змінюється від 0,5 мм до 4 мм, а електрод 2 охоплює ¼ кола барабану.

Рисунок 9. 2- Градуйована характеристика

Перетворювача під час вимірювання товщини картону Порядок виконання роботи

1) Отримати у викладача умови електроємнісного контролю згідно варіанту відповідно до табл. 9.1.

2) Провести розрахунок необхідних показників і побудувати характеристику перетворювача під час вимірювання товщини картону.

3) Розрахунки і отримані результати оформити відповідно до вищенаведених прикладів розрахунків, зробити відповідні висновки.

Таблиця 9. 1 – Варіанти завдань для виконання

лабораторної роботи

Варіант	R0, мм	h, мм	Т, мм	Охоплення електродом 2 барабану
1	50	2,3	1,0-5,5	2/7
2	50	2,2	0,1-2,5	2/7
3	110	2,1	1,5-8,0	1/3
4	110	2,0	1,0-5,5	1/3
5	110	1,9	0,1-2,5	1/3
6	75	1,8	1,5-8,0	2/5
7	75	1,7	1,0-5,5	2/5
8	75	1,6	0,1-2,5	2/5
9	90	1,5	1,5-8,0	2/3
10	90	1,4	1,0-5,5	2/3
11	90	1,3	0,1-2,5	2/3
12	120	1,2	1,5-8,0	1/2
13	120	1,1	1,0-5,5	1/2
14	120	1,0	0,1-2,5	1/2

Запитання до самоконтролю

9.1) Які типи електричного контролю вам відомі?

9.2) Опишіть принцип роботи електростатичного методу?

9.3) Що характеризує діелектрична проникність?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 10

10 Магнітний контроль якості виробів

і конструкцій

Мета заняття: вивчення умов застосування магнітного контролю якості. Набуття практичних навиків розрахунку параметрів магнітного контролю

Прилади і обладнання: персональний комп’ютер.

Тривалість: 2 год.

Основні теоретичні положення

Магнітна дефектоскопія базується на аналізі взаємодії магнітного поля з матеріалом об’єкту контролю. Залежно від завдань магнітного контролю, марки і властивостей об’єкту контролю, а також необхідної продуктивності використовують ті чи інші інформативні параметри. До числа найбільш розповсюджених відносяться: коерцитивна сила, намагніченість, індукція, магнітна проникність, напруженість, стрибки намагнічування.

Таблиця 10.1 - Відносна магнітна проникність деяких

матеріалів

Парамаг-нітні	μ	Діамагнітні	μ	Феромагнітні	μ
Повітря Олово Алюміній Платина Марганець Паладій	1,00000036 1,000001 1,000023 1,000361 1.0037 1,00009	Вісмут Граніт Сурма Срібло Мідь Ртуть Цинк	0.990825 0,999895 0.999937 0.999981 0.999991 0,999975 0,999981	Сталь Армко Пермалой Ст. Е1ААБ Електротехн. сталь Нікель Кобальт Чавун	7000 75000 15400 14400 1120 174 620

Магнітному контролю підлягають тільки феромагнітні матеріали, для яких μ > 40, а μ конструкційних сталей знаходиться в діапазоні 70 до 16000. Для діамагнітних і парамагнітних матеріалів, у яких μ дуже мало відрізняється від одиниці, на практиці вважають, що μ = 1.

Розрахункові завдання магнітного контролю якості виробів.

І Виберіть значення струму для створення магнітного поля напруженістю Н = 80 А/см на зовнішній і внутрішній поверхнях циліндричної втулки з внутрішнім діаметром 16 мм і зовнішнім діаметром 24 мм.

Розв'язування. Якщо струм, що намагнічує, пропускають безпосередньо у втулці в осьовому напрямку, то:

.

Напруженість циркулярного магнітного поля на внутрішній поверхні втулки дорівнює нулю, тому що ця поверхня не охоплює намагнічувальний струм. Тому у даній задачі намагнічування можливо лише пропусканням струму в стержні, що проходить через отвір втулки. Тоді напруженість поля на внутрішній поверхні втулки дорівнюватиме:

,

що навіть перевищує потрібне значення. Таким чином, необхідний струм намагнічування складає 603 А.

ІІ Виявіть тріщину в циліндричній деталі довжиною l = =200 мм, зовнішнім діаметром (d = 35 мм і товщиною стінки δ = 2,5 мм) із загартованої сталі 45. Виберіть метод контролю і режим намагнічування.

Розв'язування

1) Вибираємо метод контролю. Спочатку визначаємо магнітні параметри B_r та H_c, наприклад: B_r = 1,2 Тл і H_c = 2160 А/м.

На підставі даних Сухорукова В.В. робимо висновки про те, що можливий контроль із залишковою намагніченістю, тому що параметри сталі марки 45 потрапляють в облас-ть, що лежить вище лінії Б. тобто вище потрібного рівня чутливості в даній задачі.

На рис. 10.1 знаходимо напруженість магнітного поля, необхідного для отримання потрібного значення B_r. Ця напруженість складає 15200 А/м.

1 - сталь ШХ15; 2 - сталь 30ХГСЛ; 3 - Сталь X12Ф1;

4 - сталь Х16Н6; 5 – сталь 10; 20; 45;

А, Б, В - умовні рівні чутливості ГОСТ 21105-87

Рисунок 10. 1- Номограма для визначення рівня