2.4. Выбор оптимальной базы феррозонда-градиентометра

Чем ближе стержни ФП к поверхности объекта контроля, тем выше чувствительность преобразователя, но разместить стержни сколь угодно близко к поверхности объекта невозможно, так как между ними находится защитный колпачок, который предохраняет стержни от повреждения и имеет конечную толщину. Кроме того, между стержнями и защитным колпачком вводится дополнительный зазор, который подбирается при настройке ФП на заводе-изготовителе. В результате расстояние h между стержнями и основанием ФП невозможно установить меньше чем 0,8 мм.

На практике дефекты с большим раскрытием (более 0,2 мм) выявляются при визуальном осмотре, поэтому в задачу феррозондового контроля входит обнаружение дефектов с раскрытием менее 0,2 мм, которое значительно меньше l и h. В работе [4] показано, что максимальное отношение «сигнал/шум» обеспечивается при базе преобразователя, равной 4 мм, и не зависит от раскрытия и глубины дефектов. Однако для деталей сложной формы, имеющих углубления и переходы с малым радиусом закругления, применяют преобразователи с базой 3 мм, что несколько ухудшает характеристики преобразователей.

2.5. Порядок выполнения работы

1) выбрать по заданию преподавателя измеритель напряженности магнитного поля или дефектоскоп.

2) подобрать к выбранному прибору комплект преобразователей (обязательное согласование по заводскому номеру прибора).

3) расшифровать надписи на преобразователях.

4) произвести возможные измерения с имеющимся комплектом преобразователей (см. подразд. 2.3).

2.6. Содержание отчета

В отчете должны быть приведены основные характеристики выбранного прибора со стандартным комплектом (поставляемым заводом-изготовителем) феррозондовых преобразователей, расшифровка надписей на этикетках ФП, результаты измерений.

2.7. Контрольные вопросы

1. Чем определяется расположение стержней феррозондового преобразователя?

2. Чем определяется база преобразователя?

3. Что такое база преобразователя?

4. Что включает в себя надпись на преобразователе?

5. Как определить направление вектора тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля H_τ?

Лабораторная работа 3

Анализ магнитного поля над искусственным дефектом стандартного образца предприятия

Цель работы: определение топографии магнитного поля вдоль стандартного образца предприятия с искусственным дефектом.

Аппаратура и образцы, используемые в работе: СОП-НО-022 (или другой стандартный образец, применяемый для настройки феррозондовых приборов), измерители напряженности магнитного поля МФ-107А с феррозондовыми преобразователями МДФ 9405.30-02, МДФ 9405.130-01 и МФ-109 – МПФ 205, МПФ 206, линейка.

3.1. Общие сведения

Если в однородное магнитное поле поместить ферромагнитный образец с поверхностной трещиной, ориентированной перпендикулярно направлению внешнего магнитного поля, то в пределах профиля трещины произойдет перераспределение магнитного потока [4, с. 31 – 37]. В части сечения образца, прерванного трещиной, из-за более высокого магнитного сопротивления в ее воздушной полости плотность линий индукции магнитного поля существенно снизится. Часть линий индукции, расположенных ниже основания трещины, уплотнится, значительно меньшая часть линий пройдет через воздушный зазор, а оставшаяся часть неизбежно преодолеет трещину снаружи по воздуху. В результате над поверхностью в зоне трещины сформируется суммарное поле рассеяния – магнитное поле рассеяния дефекта.

Неоднородность магнитного поля над дефектом вызывает искажение его как в тангенциальном (вдоль линий намагничивающего поля), так и в нормальном (перпендикулярно к ним) направлениях.

тангенциальная составляющая напряженности поля H_х имеет максимум в центральном сечении дефекта, а нормальная составляющая H_z проходит через ноль в этом сечении и имеет максимальные положительное и отрицательное значения в точках, расстояние между которыми несколько превышает ширину (раскрытие) трещины. Таким образом, изменение двух параметров – Н_х и Н_z – в направлении намагничивания в зоне дефекта дает полную характеристику неоднородности магнитного поля дефекта.

В качестве примера удобно рассмотреть поле над искусственно созданным дефектом с известными параметрами дефекта ферромагнитного образца. такими устройствами являются стандартные образцы, применяемые для настройки феррозондовых приборов при контроле различных изделий. Для этих СОП нормированным является градиент напряженности поля над ИД (Руководящий документ РД 32.149-2000. Феррозондовый метод неразрушающего контроля деталей вагонов / ВНИИЖТ. М., 2000. 120 с.), который рассчитывается по выражению:

. (3.1)

Феррозондовые приборы-полемеры с комплектом преобразователей для измерения нормальной и тангенциальной составляющих напряженности магнитного поля над дефектом позволяют сформировать топографию поля и оценить нормированные параметры СОП.

Один из стандартных образцов, применяемый для настройки феррозондовых приборов, например при контроле тягового хомута, приведен на рис. 3.1.

Пластина СОП имеет размеры 300 × 40 × 10 мм и изготовлена из стали марки Сталь 3 или Сталь 20 ГФЛ.

На пластине имеется один (или несколько) нормированный искусственный дефект (см. п. 1.2.4), анализ магнитного поля над которым и представляет интерес.

Рис. 3.1. Стандартный образец предприятия,

применяемый при настройке феррозондовых приборов