Глубины проникновения вихревых токов в металлы

Металл	Электропроводность  м/ом·ммІ	Глубина проникн. ,мм на частотах 50 Гц 10000 Гц 1 Мгц
Медь Алюминий Латунь Олово Свинец Железо Сталь Сплав ЭИ137	57.0 36.0 13.5 8.35 4.75 25.0 5.40 0.65	9.40 0.66 0.066 12.0 0.84 0.084 19.5 1.37 0.137 25.0 1.75 0.170 33.0 2.30 0.230 1.60 0.24 0.024 1.30 0.09 0.009 90.0 63.0 0.630

6.3. Функциональная схема прибора для измерения электропроводности.

При бесконтактном измерении электрической проводимости весьма важно уменьшить влияние на показания прибора изменений зазора между катушкой датчика и поверхностью металла. Этому требованию в разной степени отвечают резонансные, амплитудно-фазовые и фазовые способы измерения.

Рассмотрим наиболее распространенную и простую резонансную схему измерения. В этой схеме катушка датчика настраивается в резонанс с последовательно включенной емкостью С (рис.6.4). В этом случае в качестве датчика используется однообмоточная катушка.

Рис 6.4 Схема включения катушки при резонансном способе измерения

Резонансная частота f и добротность Q колебательного контура определяется выражением:

где L -индуктивность катушки

R - активное сопротивление катушки

C - емкость конденсатора

Оба эти параметра зависят от характеристик материала детали , но так же зависят и от зазора между датчиком и поверхностью детали . При определенной настройке контура резонансные дефектоскопы позволяют значительно ослабить влияние зазора .

Для бесконтактного измерения электропроводности широко применяются приборы ,выполненные по резонансным схемам , в частности приборы серии ИЭ . Их структурная схема представлена на рис. 6.5 .

Рис 6.5 Упрощенная структурная схема измерителя электропроводности типа ИЭ: 1 – измерительный контур, 2 – компенсационный контур, 3 – исследуемый металл, 4 - микроамперметр

В этих приборах испытательная катушка датчика включается последовательно с конденсатором . Компенсационная цепь так же состоит из последовательно включенных катушки и конденсатора . Обе цепи настраиваются на частоту , близкую к частоте генератора . Напряжение , снимаемое с измерительной и компенсационной катушек сравнивается и ток через амперметр 4 будет тем больше, чем больше расстройка измерительного контура из-за наличия металла вблизи измерительной катушки ( т.е. чем больше проводимость металла ) .

В настоящее время широко используются цифровые приборы вихретокового контроля

6.4. Структуроскопия немагнитных сплавов.

Индукционные методы позволяют не только измерять бесконтактно электропроводность материалов , но и получать полезную информацию об их структурном состоянии . Во многих случаях структурные и фазовые превращения в металлах и сплавах сопровождаются заметными изменениями электропроводности . Рассмотрим несколько примеров . Так , упрочняемые алюминиевые сплавы типа дюралюмина приобретают высокие механические свойства после закалки и старения . Основным процессом , протекающем алюминиевом сплаве при нагреве под закалку , является растворение упрочняющих элементов ( медь , магний и др, ) в алюминии , В результате закалки образуется пересыщенный твердый раствор . Из-за искажений кристаллической решетки он имеет значительно меньшую электропроводность чем отожженный сплав, Так у дюралюминия Д-16 после отжига  =27.0 м/ом·ммІ, после закалки  =17.5 м/ом·ммІ . В процессе старения электропроводность сложным образом зависит от времени старения . Сначала она несколько падает , что соответствует начальному этапу образований зон когерентных выделений , затем по мере укрупнения и трансформации этих выделений электропроводность начинает расти . Так у сплава Д-16 при естественном старении =16.0 м/ом·ммІ , при искусственном старении =19.5 м/ом·ммІ. Таким образом , по изменению величины электропроводности можно судить о структурном состоянии сплава , не прибегая к металлографическому анализу .

Аналогичную картину можно наблюдать и во многих других сплавах . Так , большое значение имеют бериллиевые бронзы БрБ2 (2% бериллия , остальное медь ) . Они применяются для изготовления высококачественных пружин . Наиболее высокие свойства бериллиевые бронзы приобретают после закалки при 760-780C с последующим охлаждением в воде и старении при 320 в течение 2 ч. В результате старения предел прочности возрастает до 1350 МПа. За структурными превращениями можно в данном случае следить по величине электропроводимости. В отожженном состоянии =16.017.0 м/ом·ммІ; закалка фиксирует пересыщенный -твердый раствор ;обладающий более низкой проводимостью:=9.39.5 м/ом·ммІ; При старении выделяются частицы упрочняющей -фазы , при этом проводимость возрастает: =13.014.0 м/ом·ммІ Как и в случае дюралюминов , контроль за величиной электропроводимости позволяет получить важную информацию о структурном состоянии сплава .

В настоящее время получили широкое распространение цифровые приборы, основанные на принципе вихревых токов, они очень компактны и отображают информацию в удобной форме. На Рис 6.6 представлен цифровой измеритель толщины неэлектропроводящего покрытия на металле ( например, краска, эмаль, резина, полимерное покрытие на меди. олове, латуни, алюминии)

Характеристики прибора:

Пределы измерений, мкм …………0 – 1250

Минимальное разрешение……… .1 мкм

Вес …………………………………..150 г.

Рис 6.6 Цифровой измеритель толщины покрытия TIME ТТ230