Phát hiện khuyết tật từ tính: nguyên tắc hoạt động và ứng dụng, sơ đồ và thiết bị của máy soi khuyết tật

Phương pháp phát hiện khuyết tật từ tính hoặc bột từ tính được sử dụng để phân tích các bộ phận sắt từ về sự hiện diện của các khuyết tật như vết nứt hoặc lỗ rỗng trên bề mặt, cũng như các tạp chất lạ nằm gần bề mặt kim loại.

Bản chất của phương pháp phát hiện khuyết tật bằng từ tính là cố định từ trường phân tán trên bề mặt của bộ phận gần nơi có khuyết tật bên trong, trong khi từ thông đi qua bộ phận đó. Vì tại vị trí của khiếm khuyết Tính thấm từ thay đổi đột ngột, sau đó các đường sức từ dường như uốn cong quanh vị trí khuyết tật, do đó xác định vị trí của nó.

Các khuyết tật hoặc khuyết tật bề mặt nằm ở độ sâu tới 2 mm bên dưới bề mặt "đẩy" các đường sức từ ra ngoài bề mặt của bộ phận và từ trường phân tán cục bộ được hình thành tại vị trí này.

Việc sử dụng bột sắt từ giúp khắc phục trường phân tán, vì các cực xuất hiện ở các cạnh của khuyết tật sẽ thu hút các hạt của nó. Kết tủa tạo thành có dạng vân, lớn gấp nhiều lần kích thước vết khuyết. Tùy thuộc vào cường độ của từ trường được áp dụng, cũng như hình dạng và kích thước của khuyết tật, một dạng kết tủa nhất định được hình thành từ vị trí của nó.

Từ thông đi qua phôi khi gặp khuyết tật, ví dụ như vết nứt hoặc vỏ, thay đổi độ lớn của nó bởi vì tính thấm từ của vật liệu ở nơi này hóa ra khác với những nơi còn lại, do đó bụi lắng xuống các cạnh của khu vực khuyết tật trong quá trình từ hóa.

Bột từ tính hoặc oxit sắt Fe2O3 được sử dụng làm bột từ tính. Cái đầu tiên có màu tối và được sử dụng để phân tích các phần sáng, cái thứ hai có màu đỏ nâu và được sử dụng để phát hiện các khuyết tật trên các phần có bề mặt tối.

Bột khá mịn, kích thước hạt từ 5 đến 10 micron. Hệ thống treo dựa trên dầu hỏa hoặc dầu biến thế, với tỷ lệ 30-50 gam bột trên 1 lít chất lỏng, có thể thực hiện thành công các khuyết tật từ tính.

Vì khuyết tật có thể được định vị bên trong bộ phận theo những cách khác nhau, nên quá trình từ hóa được thực hiện theo những cách khác nhau. Để xác định rõ vết nứt nằm vuông góc với bề mặt phôi hoặc ở một góc không quá 25 °, hãy sử dụng từ hóa cực của bộ phận trong vành đai từ tính của cuộn dây bằng dòng điện hoặc đặt bộ phận đó giữa hai cực nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện mạnh.

Nếu khuyết tật nằm ở một góc nhọn hơn so với bề mặt, nghĩa là gần như dọc theo trục dọc, thì có thể xác định rõ ràng bằng từ hóa ngang hoặc tròn, trong đó các đường sức từ tạo thành các vòng tròn đồng tâm khép kín, vì điều này dòng điện đi qua trực tiếp qua bộ phận hoặc qua một thanh kim loại không có từ tính được cắm vào một lỗ trên bộ phận cần kiểm tra.

Để phát hiện các khuyết tật theo các hướng khác nhau, từ hóa kết hợp được sử dụng, trong đó hai từ trường tác động đồng thời vuông góc: theo chiều ngang và chiều dọc (cực); một dòng điện từ hóa tuần hoàn cũng đi qua phần được đặt trong cuộn dây hiện tại.

Do kết quả của quá trình từ hóa kết hợp, các đường sức từ tạo thành một loại uốn cong và giúp phát hiện các khuyết tật theo các hướng khác nhau bên trong bộ phận gần bề mặt của nó. Để từ hóa kết hợp, một từ trường ứng dụng được sử dụng, và từ hóa cực và tròn được sử dụng trong cả từ trường ứng dụng và từ trường của từ hóa dư.

Việc sử dụng từ trường ứng dụng cho phép phát hiện các khuyết tật trong các bộ phận làm bằng vật liệu từ tính mềm như nhiều loại thép và từ trường dư có thể áp dụng cho các vật liệu từ tính cứng như thép hợp kim và carbon cao.

Sau khi phát hiện các khuyết tật, các bộ phận được khử từ bằng từ trường xoay chiều… Như vậy, dòng điện một chiều được sử dụng trực tiếp cho quá trình phát hiện lỗi và dòng điện xoay chiều được sử dụng để khử từ. Soi khuyết tật từ tính cho phép phát hiện các khuyết tật nằm cách bề mặt của bộ phận được kiểm tra không sâu hơn 7 mm.

Để thực hiện các khuyết tật từ tính trên các bộ phận làm bằng kim loại màu và kim loại đen, giá trị của dòng từ hóa cần thiết trong từ trường ứng dụng được tính theo tỷ lệ với đường kính: I = 7D, trong đó D là đường kính của bộ phận tính bằng milimét, I là cường độ dòng điện. Đối với phân tích trong vùng từ hóa dư: I = 19D.

Máy dò lỗ hổng cầm tay loại PMD-70 được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Đây là một máy dò lỗ hổng phổ quát. Nó bao gồm một phần cung cấp điện bao gồm một máy biến áp giảm áp 220V đến 6V với công suất 7 kW, cũng như biến áp tự ngẫu và một máy biến áp khác 220V đến 36V, từ các thiết bị chuyển mạch, đo lường, điều khiển và tín hiệu, từ bộ phận từ hóa bao gồm tiếp điểm di động, miếng tiếp xúc, tiếp điểm từ xa và cuộn dây, từ bể bùn.

Khi đóng công tắc B, thông qua các tiếp điểm K1 và K2, dòng điện được cung cấp cho máy biến áp tự ngẫu AT. Máy biến áp tự ngẫu AT cung cấp cho máy biến áp giảm áp T1 220V đến 6V, từ cuộn thứ cấp có điện áp chỉnh lưu được cung cấp cho các tiếp điểm từ hóa kẹp H, đến các tiếp điểm thủ công P và đến cuộn dây được lắp đặt trong các tiếp điểm kẹp.

Do máy biến áp T2 được mắc song song với máy biến áp tự ngẫu nên khi đóng công tắc B, dòng điện cũng sẽ chạy qua cuộn sơ cấp của máy biến áp T2. Đèn tín hiệu CL1 cho biết thiết bị được kết nối với mạng, đèn tín hiệu CL2 cho biết máy biến áp nguồn T1 cũng được bật. Công tắc P có hai vị trí có thể: ở vị trí 1 — từ hóa dài hạn để phát hiện các khuyết tật trong từ trường ứng dụng, ở vị trí 2 — từ hóa tức thời trong trường từ hóa dư.

Theo sơ đồ của máy dò lỗ hổng PMD-70:

B — công tắc gói, K1 và K2 — các tiếp điểm của bộ khởi động từ, RP1 và RP2 — các tiếp điểm, P — công tắc, AT — biến áp tự ngẫu, T1 và T2 — máy biến áp bước xuống, KP — cuộn điều khiển của bộ khởi động từ, KR — cuộn rơle trung gian , VM — công tắc từ, SL1 và SL2 — đèn tín hiệu, R — tiếp điểm từ hóa thủ công, H — tiếp điểm kẹp từ hóa, M — công tắc vi mô, A — ampe kế, Z — chuông, D — đi-ốt.

Khi công tắc P ở vị trí 1, công tắc vi mô M đóng lại, cuộn dây điều khiển của bộ khởi động từ KP được kết nối với máy biến áp T1, cuộn thứ cấp cung cấp điện cho nó và các tiếp điểm của rơle trung gian RP1. Các mạch hóa ra được đóng lại. Thiết bị khởi động làm cho các tiếp điểm K1 và K2 đóng lại, phần nguồn và cùng với nó là các thiết bị từ hóa nhận nguồn.

Khi công tắc P ở vị trí 2, cuộn dây của rơle trung gian KR bật song song với cuộn dây khởi động. Khi đóng công tắc vi mô, tiếp điểm ngắn mạch đóng, làm cho rơle trung gian bật, tiếp điểm RP2 đóng, tiếp điểm RP1 mở, ngắt khởi động từ và tiếp điểm K1 và K2 mở. Quá trình này mất 0,3 giây. Cho đến khi công tắc vi mô đóng, rơle sẽ vẫn tắt do tiếp điểm ngắn mạch chặn các tiếp điểm RP2. Sau khi mở microswitch, hệ thống sẽ trở lại trạng thái ban đầu.

Dòng điện của các thiết bị từ hóa có thể điều chỉnh bằng biến áp tự ngẫu AT, điều chỉnh giá trị dòng điện từ 0 đến 5 kA, khi từ hóa chuông phát ra 3 tiếng bíp.Nếu dòng từ hóa chạy liên tục, tín hiệu sẽ liên tục và đèn tín hiệu SL2 sẽ hoạt động ở chế độ tương tự. Trong trường hợp nguồn điện ngắn hạn, chuông và đèn cũng sẽ hoạt động trong thời gian ngắn.