7. Магнитный контроль

Магнитный контроль предназначен в основном для контроля изделий из металлов, которые способны существенно изменять свои магнитные характеристики под действием внешнего намагничивающего поля, и основан на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий. Силовой характеристикой магнитного поля служит напряженность Н. Если в магнитное поле ввести объект, то в нем наводится магнитная индукция В, которая пропорциональна напряженности:

В =   Н , (7.1)

где  - относительная магнитная проницаемость материала объекта.

В случае изделий из неметаллических материалов магнитный контроль используют лишь для контроля их толщины, а также для толщины покрытий на поверхности изделий из ферромагнитных материалов (магнитная толщинометрия).

Принцип работы толщиномеров пондеромоторного действия основан на измерении усилия отрыва или притяжения постоянных магнитов или электромагнитов. Это усилие F пропорционально квадрату магнитной индукции в немагнитном зазоре между магнитом и ферромагнитным изделием, на которое нанесено немагнитное покрытие, или между магнитом и намагниченной подложкой:

F  B ² . (7.2)

На результаты измерения толщины в значительной степени влияют магнитные свойства подложек, поэтому калибровать толщиномеры необходимо с помощью подложек, используемых и для контроля изделия. Основным недостатком таких толщиномеров является цикличность процесса измерения толщины, вызванная необходимостью тщательного измерения силы до момента отрыва магнита, что затрудняет автоматизацию контроля.

Действие индукционных толщиномеров основано на определении изменения магнитного сопротивления цепи, состоящей из ферромагнитной основы, преобразователоя прибора и немагнитного зазора между ними, который и является объектом измерения. Преобразователь прибора представляет собой три катушки: возбуждающую и две измерительные, включенные дифференциально. Катушки размещены на ферромагнитном сердечнике. Возбуждающая катушка питается переменным током частотой 200 Гц. Вдали от ферромагнитной подложки электродвижущие силы (ЭДС), наводимые в измерительных катушках, взаимно компенсируются. При поднесении преобразователя к ферромагнитной подложке его магнитнеая симметрия нарушает ся, и в измерительной обмотке наводится ЭДС, которая в определенных пределах пропорциональна расстоянию между подложкой и преобразователем.

Диапазон измеряемых толщин в магнитной толщинометрии достигает 12 мм. Погрешность измерений составляет 1,53% номинальной толщины контролируемой детали (покрытия).

8. Вихретоковый контроль

В ихретоковый контроль основан на регистрации вихревых токов (токов Фуко), наводимых в контролируемом обьекте переменным электромагнитным полем индуктивной катушки 1 (рис.8.1).

Рис. 8.1. Схема образования вихревых токов в бездефектном (а) и дефектном (б) участках поверхности объекта 2: 1 – полезадающая индуктивная катушка; 3 – поверхностная трещина; 4 – поле вихревых токов

Вихревые токи, наводимые в токопроводящем изделии, создают, в свою оче­редь, вторичное электромагнитное поле с магнитным потоком Ф_в, направленным против основного магнитного потока Ф_п. Дат­чики, в которых сигнал о дефекте формируется во вторичной измерительной катушке, помещенной внутри или рядом с пер­вичной (возбуждающей) катушкой, называются трансформаторными. Если же сигнал формируется в той же возбуждающей обмотке, то датчик называется параметрическим. Он является простым, но его выходной сигнал зависит от температуры.

Вихревые токи испытывают сопротивление, величина которо­го зависит от силы и частоты переменного тока, электропро­водности материала, формы изделия и расстояния от катушки до поверхности изделия.

Последнее обстоятельство является предпосылкой для широкого использования данного метода в вихретоковой толщинометрии изделий из диэлектрических, например, неметаллических материалов и неметаллических покрытий на поверхности металлических изделий. В этом случае контролируемая деталь (покрытие) располагается между индуктивной катушкой и токопроводящей подложкой.

Вторичное электромагнитное поле вихревых токов в подложке воздействует на индуктивную катушку, наводя в ней ЭДС или изменяя ее полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки или ее сопротивление, получают первичную информацию о диэлектрическом зазоре между катушкой и подложкой, толщина которого равна толщине контролируемой детали (покрытия).

Измеряемые данным методом толщины составляют от нескольких мкм до нескольких десятков мм, погрешность измерений обычно находится в пределах до  2% толщины контролируемых деталей.