ЭЛЕКТРОИНДУКТИВНЫЙ МЕТОД (МЕТОД ВИХРЕВЫХ ТОКОВ)

Для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов в изделиях из сплавов, не обладающих ферромагнитными свойствами, в последнее время успешно применяют электроиндуктивный метод.

Основы электроиндуктивного метода. Метод основан на замере изменений возбуждаемых в металле вихревых токов под влиянием неоднородностей металла. Если некоторый объем металла пронизывается переменным магнитным полем, то это поле возбуждает в металле вихревые токи. В зависимости от изменения частоты изменяется величина вихревых токов и глубина их проникновения.

Вихревые токи создают свое поле, противоположное по знаку намагничивающему. Взаимодействие этих полей приводит к изменению полного сопротивления катушки, что в свою очередь вызывает изменение силы тока в цепях генератора, питающего эту катушку. Изменения силы тока могут быть отмечены различными индикаторами, причем на показаниях индикатора будут оказываться электропроводность металла и размеры сечения контролируемого изделия.

Максимальная чувствительность электрических параметров катушек к изменению электрических и магнитных свойств материалов достигается в области наибольших вносимых активных сопротивлений. Для получения высокой чувствительности выдерживают определенное соотношение между частотой, удельной электрической проводимостью и магнитной проницаемостью, а также диаметром датчика D. Обычно это соотношение устанавливается через обобщенный параметр контроля

где — постоянная вихревых токов.

Для цилиндра и сферы радиуса г имеем =6-8. Чувствительность преобразователя к дефектам определяется параметрами дефекта и его расположением, значениями обобщенного параметра контроля, формой дефекта, параметрами преобразователя, током возбуждения, расположением преобразователя и объекта.

Основной трудностью является необходимость разделения влияния каждого из этих факторов. Если это условие не выполнено, то изменение сечения изделия в пределах, допускаемых техническими условиями, может оказаться более значительным, чем изменение электропроводности, вызванное наличием трещины или изменением состава структуры и т. д.

Приращение электрических параметров катушки преобразователя зависит от характеристик электромагнитного поля, а оно, в свою очередь, зависит от формы, размеров и конструкции возбуждающих катушек. Для анализа работы вихретоковых преобразователей изучают поля в ближней зоне, ограниченной расстоянием, значительно меньшим, чем длина волны электромагнитного поля в воздухе.

Важной характеристикой является глубина проникновения вихретоковых токов:

По взаиморасположению преобразователя и объекта различают проходные, накладные и экранные преобразователи.

Электроиндуктивные приборы (один из них изображен на рис) позволяют не только обнаруживать поверхностные и подповерхностные дефекты, но и бесконтактным методом измерять электропроводность в широком диапазоне температур; устанавливать зоны поражения поверхностной и -межкристаллитной коррозией; фиксировать начало возникновения трещин в результате коррозии под напряжением и наблюдать процесс развития этих трещин; измерять толщину листов, фольги и т. д.

Рис. Прибор для определения дефектов в стальных прутках, основанный на использовании вихревых токов

Область применения электроиндуктивного метода. Метод может быть с наибольшим успехом применен для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов в изделиях несложной формы и постоянного сечения (трубы, профили, прутки, полосы) из чистых металлов и из сплавов, не имеющих грубой структурной неоднородности (однофазные системы).

Кроме того, метод позволяет производить анализ структуры металлов, контролировать состояние термической обработки, определять твердость, внутренние механические напряжения. Электроиндуктивный метод позволяет легко осуществить автоматизацию контроля (взаимное перемещении преобразователя и объекта с большой скоростью) и при этом получить огромную производительность (например, при разбраковке стальных деталей средних размеров по твердости производительность достигает 3-4 деталей в секунду).