ВИХРЕТОКОВЫЙ КОНТРОЛЬ — Студопедия
6.1. Взаимодействие металла с электромагнитным полем .
При воздействии на металлы внешнего электромагнитного поля в них возникают вихревые токи (токи Фуко), как показано на рис 6.1 . Эти токи, в свою очередь создают собственное поле, направленное навстречу внешнему В результате взаимодействия поля вихревых токов Нв с полем источника электромагнитного излучения Ни появляется возможность получить полезную информацию о состоянии контролируемого металла .
Рис 6.1 Взаимодействие катушки с током и металлической пластины
Результирующее поле и , соответственно , полезный сигнал, снимаемый с катушки, зависит от наличия и положения несплошностей в металле, увеличивающих траекторию вихревых токов , от удельной электрической проводимости (электропроводности) , магнитных характеристик металла , а так же — от частоты питающего катушку тока .
Источниками и преобразователями электромагнитного поля являются катушки индуктивности — индукторы , поэтому этот метод часто называют индукционным . Катушки — приемники и преобразователи электромагнитного поля -являются важнейшими конструктивными элементами токовихревой аппаратуры По конструкции датчики подразделяются на накладные (рис. 6.2 а,б) и проходные (рис. 6.2 в,г) .
Рис 6.2 Схематическое изображение катушек – преобразователей:
а,б — накладные ( 1 –ферритовый стержень, 2 –обмотка, 3- контролируемая поверхность)
в,г – проходные (1 –объект контроля,2- возбуждающая катушка, 3- измерительная катушка)
Накладные представляют из себя катушки прямоугольного сечения , намотанные на сердечник из феррита . Применяют их для ручного контроля плоских поверхностей . Проходные датчики с короткими измерительными катушками , расположенными посередине возбуждающей катушки , применяют для выявления трещин в телах цилиндрической формы : проволоке , прутках , трубах .
Металл детали , вносимой в поле возбуждающей катушки, можно представить как вторичную катушку трансформатора , нагруженного на некоторое сопротивление (активное и индуктивное). Вихревые токи текут в поверхностных слоях этого металла , создавая магнитное поле , направленное навстречу полю возбуждения (Нв на рис 6.1) . Глубина проникновения вихревых токов в металл зависит , в основном , от частоты тока и электропроводности металла (немагнитного) . Низкочастотные вихревые токи проникают в металл более глубоко , высокочастотные ограничиваются тонким поверхностным слоем металла . При увеличении электропроводности металлов глубина проникновения электромагнитного поля в них уменьшается (в сверхпроводники поле вообще не проникает) и , соответственно увеличивается отражение . Таким образом , с увеличением электропроводности металла возрастает интенсивность взаимодействия его с полем возбуждающей катушки (индуктора) , что дает возможность бесконтактно измерять электропроводность металла , а через электропроводность получать важные сведения о структуре металла . При наличии трещин и других несплошностей вихревые токи их огибают , в результате изменяется симметрия , амплитуда и фаза вторичного электромагнитного поля , что дает возможность получать информацию о характере дефекта .
Интенсивность взаимодействия индуктора и объекта контроля зависит так же от расстояния между ними. Это дает возможность в ряде случаев измерять размеры объектов контроля, чаще всего толщину
В соответствии с изложенным , можно выделить три основные области применения индукционных методов при контроле металлов:
-дефектоскопия – выявление дефектов, прежде всего, трещин
-структуроскопия — определение структурных особенностей металлов и превращений при термической обработке
— толщинометрия – определение толщин покрытий металлов на диэлектриках или наоборот, диэлектриков на металлах
6.2 Факторы, влияющие на взаимодействие катушки с объектом контроля
Катушка , по которой проходит переменный ток с частотой w обладает комплексным сопротивлением :
,
где Ro — активное сопротивление катушки ,
Lo — индуктивное .сопротивление катушки
Если вблизи катушки с током поместить металл (немагнитный) , то будут наблюдаться два явления : часть энергии как бы ‘отсасывается’ металлом и превращается в тепло ; другая часть отражается от поверхности металла уменьшая индуктивность катушки . Суммарное действие этих двух факторов приводит к возрастанию активных потерь в цепи питающего катушку тока и некоторому изменению индуктивности катушки . Эти изменения характеризуются величиной вносимых сопротивлений — активного Rвн и индуктивного wLвн. При вихретоковом контроле важен характер изменения вносимых сопротивлений под действием таких факторов , как изменение электропроводности контролируемого металла и частоты питающего тока . На рис.6.3 показано, как влияет изменение проводимости объекта контроля на величину относительных вносимых сопротивлений катушки определенного размера при испытаниях
Рис 6.3 Изменение активных и индуктивных составляющих вносимого сопротивления для катушки с внешним диаметром 18,5 мм при изменении электропроводности образца с плоской поверхностью (1), цилиндрической поверхностью (2) и цилиндра (3) – проходной вариант
. Для ферромагнитных материалов эти зависимости носят более сложный характер . Важным понятием является глубина проникновения d вихревых токов в металл . Под этим понимают такое расстояние от поверхности контролируемого металла , на котором амплитуда вихревых токов уменьшается в e раз. Величина dможет быть определена из формулы :
,
где w—частота тока
s—электропроводность металла
mo — магнитная проницаемость металла
Если электропроводность s выразить в м/ом·ммІ , то выражение для dпреобразуется к виду :
Значение глубины проникновения для 3 – х частот питающего тока ряда металлов приведены в таблице 1 .
Таблица 1
МЕТОД ВИХРЕВЫХ ТОКОВ | Инструмент, проверенный временем
Метод вихревых токов основан на возбуждении переменным электромагнитным полем в контролируемом участке вихревых токов и регистрации изменений от дефектов сварного соединения вторичного электромагнитного поля вихревых токов.
Преобразователи, используемые в вихревых дефектоскопах, представляют собой сочетание электрических катушек; их называют накладными, когда плоскость катушек преобразователя параллельна плоской контролируемой поверхности; и проходными, когда их помещают соосно снаружи или внутри протяженного изделия. Дефектоскопы с локальными накладными преобразователями применяют для контроля качества точечной сварки алюминиевых сплавов.
Анализ изменения электрической проводимости в зоне пятна сварной точки показал, что при наличии дефектов типа непровар (слипание) изменение электропроводности составляет 1—2% электропроводности основного материала вне зоны сварки. При наличии дефектов в литом ядре это изменение возрастает до 15—17% в зависимости от размеров дефекта. Такое изменение электропроводности, несмотря на наличие над литым ядром слоя материала с практически такой же электропроводностью, как у основного материала, может быть достаточно четко зарегистрировано вихретоковыми приборами с накладным локальным преобразователем. Например, вихретоковые дефектоскопы ДСТ-4М, ДСТ-5, ДСТ-6 и ДСТ-9 используют для контроля качества точечных сварных соединений на изделиях из материалов АМгб, Д16, 0,8кп и 15кп.
Указанные приборы позволяют проводить измерения при частоте тока питания преобразователя 8 кГц и допустимом колебании зазора до 0,3 мм для толщины свариваемых листов от 0,8 до 2,0 мм.
Для контроля дефектов сварных швов труб применяют дефектоскопы с проходными вихретоковыми преобразователями типа ЭЗТМ-1М и ВД-ЗОП. Указанные’ приборы позволяют обнаруживать дефекты как в зоне сварного соединения, так и в местах основного металла электросварных труб диаметром 1—60 мм, перемещающихся внутри преобразователей со скоростью до 3 м/с. Для увеличения чувствительности вихретоковые дефектоскопы сварных соединений с проходными преобразователями имеют повышенную частоту тока питания (более 1 кГц), малую базу (расстояние по оси между возбуждающей и измерительной катушками)
и амплитудно-фазочастотную схему обработки сигнала. Фазовая настройка дефектоскопа позволяет отстроиться от мешающего сигнала, получаемого при поперечном смещении трубки внутри проходного преобразователя.
Для ферромагнитных холодных труб дополнительно вводится продольное намагничивание контролируемого участка постоянным магнитным полем до состояния, близкого к техническому насыщению. Это позволяет снизить влияние магнитных структурных неоднородностей на результаты контроля. С помощью электрических фильтров, не пропускающих сигналы низких частот, достигается подавление колебаний электрической проводимости и неравномерного нагрева поверхности сварного шва и тела трубы.
Метод вихревых токов применяют также для контроля структуры и физикомеханических свойств материала электропроводящих изделий и их сварных соединений. Для контроля марки стали, качества термической обработки и твердости труб в диапазоне диаметров 1-150 мм используют приборы типа ЭМИД и ВС-10П. Принцип работы этих приборов основан на выделении и амплитуднофазовой обработке первой гармоники сигнала 50 или 175 Гц, получаемого с проходного преобразователя как при дифференциальном, так и безэталонном способе измерения.
Более универсальными являются многочастотные приборы, использующие для оценки качества изделия ряд частот в диапазоне 0,2—100 кГц, а также накладные преобразователи. Так, в приборе ВС-ЗОНП имеются режимы работы на 0,2; 1,0; 16; 100 кГц, которые согласуются с работой как проходных, так и накладных преобразователей.
Новые возможности открывают приборы, использующие при контроле одновременно несколько частот. При измерениях используется наклонный участок кривой намагничивания ферромагнитного металла током низкой частоты. Другая, более высшая частота позволяет получить несимметричную форму высокочастотной петли гистерезиса, в результате чего появляются четные гармоники высокочастотного сигнала, модулированные низкочастотным полем. Измерение амплитуды второй гармоники высокочастотного сигнала позволяет оценить, в частности, для ряда материалов и сварных соединений твердость контролируемого участка. На данном принципе работает двухчастотный твердомер типа ВФ-10К с накладным преобразователем.
Для автоматизации контроля физико-механических свойств изделий вихретоковые приборы, как правило, имеют устройства автоматической сигнализации о выходе контролируемого параметра за пределы установленного допуска.
Метод вихревых токов наиболее успешно применяют для оценки изменения электропроводности неферромагнитных изделий и их сварных соединений. Серия портативных приборов с накладными преобразователями типа ИЭ и ВЭ позволяет измерять удельную электрическую проводимость контролируемых участков в диа. пазоне (0,02ч-55) 106 См/м; при этом погрешность контроля не превосходит 3%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Афанасьев Ю. В. Феррозонды. Л., Энергия, 1969. 165 с.
2. Еремин Н. И. Магнитная порошковая дефектоскопия. М., Машиностроение, 1972. 70 с.
3. Клюев В. В. Методы, приборы и комплексные системы для неразрушающего контроля качества продукции заводов черной металлургии. М., Машиностроение, 1975. 76 с
4. Комплексная дефектоскопия сварных и паяных соединений. МДНТП, 1975. 70 с.
5. Контроль качества сварки/Под ред. В. Н. Волченко. М., Машиностроение, 1975. 328 с.
6. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник/Под ред. Г. С. Са — мойловича М., Машиностроение, 1976. 456 с.
7. Приооры для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник/ Под ред В В. Клюева. М., Машиностроение, 1978, кн. 2. 326 с.
8. Хусанов М. X. Магнитографический контроль сварных швов. М., Недра, 1973.
211 с.
Глава 17 капиллярные, металлографические,
ВИХРЕТОКОВЫЙ КОНТРОЛЬ • Большая российская энциклопедия
В книжной версии
Том 5. Москва, 2006, стр. 411
Скопировать библиографическую ссылку:
Авторы: А. А. Воробьёв
ВИХРЕТО́КОВЫЙ КОНТРО́ЛЬ, метод неразрушающего контроля, основанный на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в контролируемом изделии. В. к. применяется гл. обр. для обнаружения нарушений сплошности (трещин, раковин, равномерности толщины покрытия и т. п.) при дефектоскопии изделий из электропроводящих магнитных и немагнитных материалов. В качестве источника электромагнитного поля чаще всего используется катушка индуктивности, служащая вихретоковым преобразователем, возбуждающим в контролируемом изделии вихревые (индукционные) токи. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них эдс или изменяя их полное электрич. сопротивление. Глубина проникновения вихревых токов зависит от частоты возбуждающего электрич. тока и электромагнитных свойств материала. Распределение плотности вихревого тока в поверхностном слое детали зависит от конструкции преобразователя, частоты возбуждающего электрич. тока и зазора между преобразователем и контролируемым изделием. О наличии дефекта, плотности материала, равномерности покрытия изделия и др. можно судить по сигналу преобразователя.
Осн. достоинства метода – возможность бесконтактного контроля и выявление разл. видов дефектов, высокая производительность. На сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление, радиоактивное излучение, загрязнение поверхности и др. В. к. применяется в металлургии, машиностроении, при дефектоскопии оборудования атомной, нефтегазовой, химич. пром-сти и др.
их применение, определение в трансформаторе
Каждый человек, который изучает электродинамику и другие разделы науки об электричестве, сталкивается с таким понятием, как вихревые токи. Что это такое, какие есть свойства вихревых токов, как определить их в трансформаторе? Об этом и другом далее.
Суть явления
Вихревые или токи фуко — это те, которые протекают из-за воздействия переменного магнитного поля. При этом изменяется не само поле, а проводниковое положение данного поля. То есть если будет происходить проводниковое перемещение статичного поля, то в нем все равно будет образовываться энергия.
Токи ФукоФуко возникают там, где изменяется переменное магнитное поля и фактически они ничем не отличаются от энергии, идущей по проводам, или вторичных электрических трансформаторных обмотков.
Определение из учебного пособияСвойства вихревых токов
Стоит отметить, что вихревая энергия не отличается от индукционной проводной. По направлению и силе Фуко зависит от металлического проводникового элемента, от того, в каком направлении идет переменный магнитный поток, какие имеет свойства металл и как изменяется магнитный поток. При этом токовое распределение очень сложное.
В проводниковых объектах, имеющих габаритные объемы, токи бывают большими, из-за чего значительно повышается температура тела.
Токовая энергия способна создавать нагревание проводника для индукционной печи и металлического плавления. Подобно другим индукционным разновидностям, Фуко взаимодействуют с первичным магнитным полем и тормозят индуктивное движение.
Нагревание как одно из свойствПолезное и вредное действие
Имеют токи фуко полезное и вредное действие. Они нагревают и плавят металлы в области вакуума и демпфера, но в то же время происходят энергопотери в области трансформаторных сердечников и генераторов из-за того, что выделяется большое количество тепла.
Полезное действие индукционных токовКак определить в трансформаторе
Узнать, где находятся вихревые токи в трансформаторе, несложно. Как правило, они располагаются в трансформаторных сердечниках. Когда замыкаются в сердечниках, то нагревают их и создают энергию. Поскольку появляются в плоскостях, которые перпендикулярны магнитному потоку по характеристике, происходит трансформаторное уменьшение сердечников.
Обратите внимание! Для их измерения используются изолированные стальные пластины.
Определение в трансформатореПрименение
Нашли вихревые токи применение в электромагнитной индукции. Они используются для того, чтобы тормозить вращающиеся массивные детали. Благодаря магнитоиндукционному торможению они также применяются, чтобы успокоить подвижные части электроизмерительных приборов, в частности, чтобы создать противодействующий момент и притормозить подвижную часть электросчетчиков.
Также используются они в магнитном тормозном диске на электрическом счетчике. В ряде случаев применяются в технологических операциях, которые невозможны без применения высоких частот. К примеру, при откачке воздуха из вакуумных приборов и баллонов с газом. Кроме того, они нужны, чтобы полностью обезгаживать арматуру в высокочастотном генераторе.
Применение в проводникахСпособы уменьшения блуждающих токов
Чтобы уменьшить блуждающие фуковые токи, нужно максимальным образом сделать увеличение сопротивления на токовом пути с помощью заполнения дистиллированной водой циркуляционной системы и встраивания изоляционных шлангов трубопроводов у теплового обменника и вентиля.
Стоит отметить, что нахождение их в электромашинах нежелательно из-за нагрева сердечников и создания энергопотери, поскольку по закону Леннца они размагничивают эти устройства. Чтобы уменьшить их вредное воздействие, используется несколько методов.
Так сердечники машин делают из стали и изолируют друг от друга при помощи лаковой пленки, окалины и прочих материалов. Благодаря этому они не распространяются. Кроме того, поперечный вид сечения на каждом отдельном проводнике уменьшает токовую силу.
В некоторых приборах в качестве сердечников используются катушки с отожженой железной проволокой. При этом полоски на них идут параллельно тем линиям, которые расположены на магнитном потоке.
Обратите внимание! Ограничение вихревой энергии происходит изолирующими прокладками, то есть жгуты состоят из отдельных жил, изолированных между собой.
Уменьшение токовой силыВозможные проблемы
Вихревые виды проводят энергию и рассеивают ее, выделяя джоулевую теплоту. Такая энергия ротора асинхронной двигательной установки готовится из фурромагнетиков и способствует нагреву сердечников.
Чтобы бороться с подобным явлением, сердечники создаются из тонкой стали, покрываются изоляцией и устанавливаются поперек пластин. Если пластины имеют небольшую толщину, они обладают малой объемной плотностью. Благодаря ферритам и веществам, имеющим большое магнитосопротивление, сердечники делаются сплошными. Направление их ослабляет энергию внутри провода.
В результате он неравномерный. Это явление скин-эффекта или поверхностного эффекта, из-за которого внутренний проводник бесполезен, и в цепях, где есть большая частота, используются проводниковые трубки.
Обратите внимание! Скин-эффект применяется для того, чтобы разогревать поверхностный металл для металлической закалки. При этом закалка может быть проведена на любой глубине.
Проблемы, вызванные индукционными токамиФуко являются индукционными токами, которые возникают в крупных проводниках сплошного типа. Обозначаются буквой ф. Они имеют свойство нагрева проводников. В результате чего они чаще используются в индукционного типа печах. Важно отметить, что способны генерировать магнитное поле. В этом механизм их работы. В некоторых случаях они полезны, в других нежелательны. В любом случае они используются во многих устройствах.
история открытия, способы уменьшения вредного воздействия сил потоков, применение этого явления
Вихревые токи, или токи Фуко — индукционные объемные электрические токи, образующиеся в проводниках благодаря изменению по времени действующего на них потока магнитного поля. Так как сопротивление крупных проводников небольшое, то сила тока Фуко может быть довольно большой. Движение тока в проводнике, согласно правилу Ленца, осуществляется по пути наибольшего сопротивления силам, его вызвавшим.
История открытия явления
Впервые это явление открыл французский ученый Араго в двадцатых годах XIX века. На одной оси он установил медный диск, а над ним магнитную стрелку. Затем он начинал вращать стрелку, в результате чего диск тоже начинал вращаться.
Это явление получило название в честь ученого Араго. Когда Фарадей через несколько лет открыл закон электромагнитной индукции, он смог объяснить это явление. Вращаемое стрелкой магнитное поле приводит к появлению в диске вихревого тока, который и осуществлял его движение.
Более подробно исследованием этого явления занялся физик Фуко, который выявил нагревание металлических тел в результате воздействия на них магнитного поля. Российский физик Ленц также изучал и проводил эксперименты с вихревыми потоками. Он обнаружил, что они никак не влияют на изменение магнитного поля, от которого образовались.
Силы вихревых потоков
Чтобы повысить коэффициент полезного действия любого механизма, необходимо максимально уменьшить силы вихревых потоков. Для этого следует увеличить электрическое сопротивление магнитного провода. Метод снижения воздействия вихревых токов зависит от вида электрического устройства. Подавление токов Фуко осуществляют следующими способами:
- При сборке трансформаторов сердечники набирают из тонких изолированных пластин. Это позволяет уменьшить степень нагрева от воздействия тока Фуко.
- Металлические пластины располагают так, чтобы направление вихревого тока было перпендикулярным к их границам.
- С появлением ферритов, которые обладают большим сопротивлением, стало возможным изготовлять цельные сердечники.
А также во время литья элементов сердечника добавляют кремний, который увеличивает электрическое сопротивление. Иногда применяют при сборке куски металлической проволоки, которые предварительно подвергают термической обработке.
Кроме того, применяют специальные прокладки для изоляции. Такие методы при сборке позволяют гораздо снизить силу токов Фуко, в результате чего увеличивается коэффициент полезного действия любого агрегата.
Магнитные провода в высокочастотном оборудовании тщательно изолируют друг от друга и скручивают в виде жгута. Каждую скрутку покрывают специальным изолирующим элементом. Для передачи электрической энергии на значительные расстояния используют многожильный кабель с изолированными проводами.
Использование в дефектоскопии
Вихретоковый метод контроля является одним из способов проверки структуры разных материалов. Основан он на анализе происходящих изменений во взаимодействии внешнего электромагнитного поля с вихревыми токами исследуемого объекта.
В качестве источника электромагнитного поля используют индуктивную катушку, на основе которой производят дефектоскопы. Этими приборами производят проверку контроля качества электропроводящих материалов:
- металлов и их сплавов;
- полупроводников;
- графитов и т. д.
Электромагнитное поле токов Фуко в проверяемом объекте воздействует на катушку прибора, наводя в ней электродвижущую силу или изменяя электрическое сопротивление. По изменению напряжения на катушке определяют свойства и качество проверяемого объекта.
Кроме дефектоскопов, которые обнаруживают разрывы в поверхности материалов, выпускают приборы для определения структуры и размеров объектов. На основе использования вихревых токов изготовляют аппарат для обнаружения электропроводящих элементов (металлоискатель).
Применение токов Фуко
Специалисты считают, что при применении токов Фуко они больше оказывают вредного воздействия, чем положительного. Но все же они нашли широкое применение в разных областях жизнедеятельности. Особенно это касается следующих сфер:
- металлургической промышленности;
- транспорта;
- вычислительной техники;
- электротехники.
На основе вихревых токов для металлургии производят агрегаты, которые позволяют транспортировать и закалять расплавленные металлы. В этой же промышленности широко используют индукционные печи. По своей производительности они гораздо превосходят аналогичные устройства, работа которых основана на других видах действия.
Кроме того, процессы плавления и закалки металлов возможны только с использованием этого явления. На транспорте при передвижении скоростных поездов на магнитных подушках используют тормозные системы, принцип работы которых основан на токах Фуко.
Создание современной вычислительной техники и трансформаторов стало возможным только благодаря применению и усовершенствованию в их конструкциях вихревых потоков. А также их используют в вакуумных устройствах, где проводят полную откачку воздуха и других газов.
Такие аппараты отличаются высокой экономичностью и производительностью. В настоящее время физики во многих странах продолжают изучать и экспериментировать с этим явлением. В результате чего удается с каждым годом совершенствовать устройства и оборудования, работающие на принципе вихревых токов.
Вихретоковый контроль — подробное руководство
Вихретоковый контроль — это метод контроля неразрушающим контролем (NDT), используемый для различных целей, в том числе для обнаружения дефектов, измерения толщины материала и покрытия, идентификации материалов и определения условий термообработки определенных материалов.
Содержание
Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .
Вихретоковый контроль — один из нескольких методов неразрушающего контроля, использующий принцип электромагнетизма для обнаружения дефектов в проводящих материалах.Специально разработанная катушка, на которую подается переменный ток, размещается рядом с испытательной поверхностью, создавая изменяющееся магнитное поле, которое взаимодействует с испытательной деталью и создает вихревые токи поблизости.
Изменения в фазах и величине этих вихревых токов затем отслеживаются с помощью приемной катушки или путем измерения изменений переменного тока, протекающего в первичной катушке возбуждения.
Изменения электропроводности, магнитной проницаемости испытываемой детали или наличие каких-либо неоднородностей вызывают изменение вихревого тока и соответствующее изменение фазы и амплитуды измеряемого тока.Изменения отображаются на экране и интерпретируются для выявления дефектов.
Процесс основан на характеристике материала, известной как электромагнитная индукция. Когда переменный ток пропускается через проводник, например медную катушку, вокруг катушки создается переменное магнитное поле, которое расширяется и сжимается по мере того, как переменный ток растет и падает. Если затем катушку приблизить к другому электрическому проводнику, флуктуирующее магнитное поле, окружающее катушку, проникает в материал и, согласно закону Ленца, индуцирует вихревой ток, протекающий в проводнике.Этот вихревой ток, в свою очередь, создает собственное магнитное поле. Это «вторичное» магнитное поле противостоит «первичному» магнитному полю и, таким образом, влияет на ток и напряжение, протекающие в катушке.
Любые изменения проводимости исследуемого материала, такие как приповерхностные дефекты или различия в толщине, будут влиять на величину вихревого тока. Это изменение обнаруживается с помощью первичной катушки или вторичной катушки детектора, что составляет основу методики контроля вихретокового контроля.
Проницаемость — это легкость намагничивания материала. Чем больше проницаемость, тем меньше глубина проникновения. Немагнитные металлы, такие как аустенитные нержавеющие стали, алюминий и медь, имеют очень низкую проницаемость, тогда как ферритные стали имеют магнитную проницаемость в несколько сотен раз больше.
Плотность вихревого тока выше, а чувствительность к дефектам выше на поверхности, и она уменьшается с глубиной. Скорость уменьшения зависит от «проводимости» и «проницаемости» металла.Электропроводность материала влияет на глубину проникновения. В металлах с высокой проводимостью протекает больший поток вихревых токов на поверхности и уменьшается проникновение в такие металлы, как медь и алюминий.
Глубину проникновения можно изменять, изменяя частоту переменного тока — чем ниже частота, тем больше глубина проникновения. Следовательно, высокие частоты могут использоваться для обнаружения приповерхностных дефектов, а низкие частоты — для обнаружения более глубоких дефектов.К сожалению, при уменьшении частоты для большего проникновения снижается и чувствительность обнаружения дефектов. Таким образом, для каждого теста существует оптимальная частота, обеспечивающая требуемую глубину проникновения и чувствительность.
Рис. 1. Сигнал от бездефектного образца.
Все системы должны быть откалиброваны с использованием соответствующих эталонов — как и для любого метода неразрушающего контроля, который является неотъемлемой частью любой процедуры вихретокового контроля.Калибровочные блоки должны быть из того же материала, условий термообработки, формы и размера, что и испытуемый объект.
Для обнаружения дефектов калибровочный блок содержит искусственные дефекты, имитирующие дефекты, тогда как для обнаружения коррозии калибровочный блок имеет разную толщину. Вихретоковый метод требует высококвалифицированного оператора — необходимо обучение.
Рисунок 2. Проверка вихретоковой чувствительности.
- Способен обнаруживать поверхностные и приповерхностные трещины размером до 0.5 мм
- Возможность обнаружения дефектов через несколько слоев, включая непроводящие покрытия поверхности, без помех от плоских дефектов
- Бесконтактный метод контроля высокотемпературных поверхностей и подводных поверхностей
- Действует на тестовых объектах с физически сложной геометрией
- Обеспечивает немедленную обратную связь
- Переносное и легкое оборудование
- Быстрое время подготовки — поверхности не требуют предварительной очистки и связующего вещества не требуется
- Возможность измерения электропроводности объектов контроля
- Может быть автоматизирован для проверки однородных деталей, таких как колеса, трубы котла или диски авиационных двигателей
- Может использоваться только с токопроводящими материалами
- Глубина проникновения переменная
- Очень чувствителен к изменениям магнитной проницаемости, что затрудняет тестирование сварных швов ферромагнитных материалов, но с современными цифровыми дефектоскопами и конструкцией зонда это возможно.
- Невозможно обнаружить дефекты, параллельные поверхности тестируемого объекта
- Тщательная интерпретация сигналов необходима для различения важных и несущественных показаний
- Обнаружение дефектов в том числе:
Поверхностные дефекты
Линейные дефекты (от 0.Глубиной 5 мм и длиной 5 мм)
Трещины
Отсутствие плавления
Общая коррозия (особенно в авиационной промышленности для исследования обшивки самолетов) - Другие области применения
Идентификация как черных, так и цветных металлов и определенных сплавов, в частности алюминиевых сплавов
Установление условий термообработки
Определение того, является ли покрытие непроводящим
Проверка термической обработки металлов
Вихретоковая матрица (ECA) — это набор отдельных вихретоковых датчиков или катушек, которые мультиплексированы в определенном порядке для получения требуемой чувствительности.Существует множество различных конструкций вихретоковых зондов, включая гибкие зонды, зонды с мягкой подкладкой или подпружиненные пальцы.
Рисунок 3. Калибровка оборудования с вихретоковой решеткой.
- Многочастотный подход — возможность проверки объекта испытаний с несколькими центральными частотами одновременно — позволяет пользователю оценить наиболее оптимальную центральную частоту для проверки
- Пост-анализ результатов — встроенное программное обеспечение оборудования позволяет использовать фильтры и другие процессы для выделения или скрытия определенных функций.
- Для проверки вихретоковых массивов используется современное оборудование, требующее дополнительного обучения оператора
- Более длительное время настройки, чем при обычном вихретоковом контроле
В импульсном вихретоковом тестировании используется тот же принцип, что и в традиционных вихретоковых испытаниях, и разрабатываются методы исследования поверхностей через защитные покрытия, погодозащитные покрытия, продукты коррозии и изоляционные материалы с использованием импульсных вихретоковых методов.
Вихретоковый контроль (ECT) | Эддифи
- Интернет-магазин
- Служба поддержки клиентов
- О нас
- Карьера
- Свяжитесь с нами
- FR
- CN
- ES
- Продукты
- Приложения
- Отрасли промышленности
- ресурсов
- Академия Эддифи
- Блог
Приложения
Поиск по активам
Поиск по типу дефекта
- Самолеты и космические аппараты
- Болты и резьбы
- Теплообменники
- Offshore
- Трубопроводы
- Железная дорога
- корабли
- Танки
- Трубы
- Турбины
- Суда
- Дефекты литья
- Составные дефекты
- Коррозия
- Коррозия под изоляцией (CUI) и противопожарная защита (CUF)
- Трещины
- Дефекты трубок теплообменника
- Картирование коррозии фазированной решеткой
- Контроль сварных швов с фазированной решеткой
- Угрозы целостности трубопровода
- Коррозионное растрескивание под напряжением
- Дефекты сварки
О компании Eddyfi Technologies
- О нас
- Наши бренды
- Управленческая команда
- Довольных клиентов
- Новости
- События
Промышленность
- Академические исследования и обучение
- Аэрокосмическая промышленность
- Энергия
- Продукты питания и напитки
- Тяжелая промышленность и горнодобывающая промышленность
- Морское судоходство и судоходство
- Городское водоснабжение и канализация
- Морские и подводные работы
- Производство электроэнергии
- Железнодорожная и автомобильная промышленность
- Безопасность и оборона
Ресурсы
- Рекомендации по применению
- Программное обеспечение
- Технологии
- Видео и вебинары
- Литература
Программное обеспечение
- Эддифи Лифт
- Eddyfi Lyft Pro
- Эддифи Магнифи
- Eddyfi SurfacePro 3D
- Eddyfi TubePro
- Инуктун ИКОНА
- Inuktun ICON Диагностика
- M2M Приобрести
- Программное обеспечение захвата M2M
- Silverwing CMAP
- Карта пола Среброкрыла
- Серебряное Крыло RMS2
- Silverwing SIMS
- Среброкрыл Свифт GO и Скорпион 2
- Телетест TeleCheck
- Телетест Волновое сканирование
- TSC Ассистент
Технологии
- Измерение поля переменного тока (ACFM®)
- Вихретоковый массив (ECA)
- Вихретоковый контроль (ECT)
- Внутренняя поворотная система контроля (IRIS)
- UT большой дальности (LRUT) / Guided Wave
- Утечка магнитного потока (MFL)
- Проверка резервуара на утечку магнитного потока (MFL)
- Массив ближнего поля (NFA)
- Тестирование ближнего поля (NFT)
- Ультразвуковой контроль фазированных решеток (PAUT)
- Импульсный вихретоковый (PEC)
- Дистанционный визуальный осмотр (RVI)
- Испытания в удаленном поле (RFT)
- Тангенциальная вихретоковая решетка (TECA ™)
- Метод полной фокусировки (TFM)
Продукты
Поиск по экспертизе
Поиск по бренду
- Фазированная решетка и обычная ультразвуковая техника
- Поверхностный вихретоковый массив
- Импульсный вихревой ток
- Утечка магнитного потока
Импульсный вихретоковый (PEC)
- Интернет-магазин
- Служба поддержки клиентов
- О нас
- Карьера
- Свяжитесь с нами
- FR
- CN
- ES
- Продукты
- Приложения
- Отрасли промышленности
- ресурсов
- Академия Эддифи
- Блог
Приложения
Поиск по активам
Поиск по типу дефекта
- Самолеты и космические аппараты
- Болты и резьбы
- Теплообменники
- Offshore
- Трубопроводы
- Железная дорога
- корабли
- Танки
- Трубы
- Турбины
- Суда
- Дефекты литья
- Составные дефекты
- Коррозия
- Коррозия под изоляцией (CUI) и противопожарная защита (CUF)
- Трещины
- Дефекты трубок теплообменника
- Картирование коррозии фазированной решеткой
- Контроль сварных швов с фазированной решеткой
- Угрозы целостности трубопровода
- Коррозионное растрескивание под напряжением
- Дефекты сварки
О компании Eddyfi Technologies
- О нас
- Наши бренды
- Управленческая команда
- Довольных клиентов
- Новости
- События
Промышленность
- Академические исследования и обучение
- Аэрокосмическая промышленность
- Энергия
- Продукты питания и напитки
- Тяжелая промышленность и горнодобывающая промышленность
- Морское судоходство и судоходство
- Городское водоснабжение и канализация
- Морские и подводные работы
- Производство электроэнергии
- Железнодорожная и автомобильная промышленность
- Безопасность и оборона
Ресурсы
- Рекомендации по применению
- Программное обеспечение
- Технологии
- Видео и вебинары
- Литература
Программное обеспечение
- Эддифи Лифт
- Eddyfi Lyft Pro
- Эддифи Магнифи
- Eddyfi SurfacePro 3D
- Eddyfi TubePro
- Инуктун ИКОНА
- Inuktun ICON Диагностика
- M2M Приобрести
- Программное обеспечение захвата M2M
- Silverwing CMAP
- Карта пола Среброкрыла
- Серебряное Крыло RMS2
- Silverwing SIMS
- Среброкрыл Свифт GO и Скорпион 2
- Телетест TeleCheck
- Телетест Волновое сканирование
- TSC Ассистент
Технологии
- Измерение поля переменного тока (ACFM®)
- Вихретоковый массив (ECA)
- Вихретоковый контроль (ECT)
- Внутренняя поворотная система контроля (IRIS)
- UT большой дальности (LRUT) / Guided Wave
- Утечка магнитного потока (MFL)
- Проверка резервуара на утечку магнитного потока (MFL)
- Массив ближнего поля (NFA)
- Тестирование ближнего поля (NFT)
- Ультразвуковой контроль фазированных решеток (PAUT)
% PDF-1.6 % 770 0 объект > endobj xref 770 785 0000000016 00000 н. 0000018290 00000 п. 0000018476 00000 п. 0000018605 00000 п. 0000018641 00000 п. 0000018918 00000 п. 0000019091 00000 п. 0000019236 00000 п. 0000019258 00000 п. 0000019387 00000 п. 0000019533 00000 п. 0000019555 00000 п. 0000019686 00000 п. 0000019834 00000 п. 0000019856 00000 п. 0000020075 00000 п. 0000020221 00000 п. 0000020243 00000 п. 0000020462 00000 п. 0000020607 00000 п. 0000020629 00000 п. 0000030426 00000 п. 0000031328 00000 п. 0000032235 00000 п. 0000032410 00000 п. 0000032564 00000 п. 0000033224 00000 п. 0000033398 00000 п. 0000033435 00000 п. 0000033631 00000 п. 0000033828 00000 п. 0000033928 00000 п. 0000034535 00000 п. 0000034730 00000 п. 0000035164 00000 п. 0000035225 00000 п. 0000035612 00000 п. 0000035807 00000 п. 0000054787 00000 п. 0000066339 00000 п. 0000073489 00000 п. 0000080460 00000 п. 0000086705 00000 п. 0000092724 00000 п. 0000093029 00000 п. 0000093205 00000 п. 0000099552 00000 п. 0000106912 00000 п. 0000109605 00000 н. 0000116111 00000 п. 0000120520 00000 н. 0000121855 00000 н. 0000121915 00000 н. 0000121966 00000 н. 0000122026 00000 н. 0000122244 00000 н. 0000122441 00000 н. 0000122855 00000 н. 0000122917 00000 н. 0000123209 00000 н. 0000123394 00000 н. 0000123804 00000 н. 0000124327 00000 н. 0000124455 00000 н. 0000148129 00000 н. 0000148168 00000 н. 0000148700 00000 н. 0000148840 00000 н. 0000162929 00000 н. 0000162968 00000 н. 0000163646 00000 н. 0000163799 00000 н. 0000164402 00000 н. 0000164555 00000 н. 0000164708 00000 н. 0000165319 00000 п. 0000165471 00000 н. 0000166069 00000 н. 0000166222 00000 п. 0000166374 00000 н. 0000166527 00000 н. 0000166680 00000 н. 0000166833 00000 н. 0000166985 00000 н. 0000167138 00000 н. 0000167289 00000 н. 0000167442 00000 н. 0000167595 00000 н. 0000167747 00000 н. 0000167900 00000 н. 0000168052 00000 н. 0000168205 00000 н. 0000168358 00000 н. 0000168511 00000 н. 0000168664 00000 н. 0000168817 00000 н. 0000168969 00000 н. 0000169122 00000 н. 0000169274 00000 н. 0000169425 00000 н. 0000169576 00000 н. 0000169729 00000 н. 0000169882 00000 н. 0000170035 00000 н. 0000170187 00000 н. 0000170340 00000 п. 0000170493 00000 п. 0000170645 00000 н. 0000170797 00000 н. 0000170949 00000 н. 0000171101 00000 н. 0000171254 00000 н. 0000171406 00000 н. 0000171559 00000 н. 0000171711 00000 н. 0000171864 00000 н. 0000172017 00000 н. 0000172169 00000 н. 0000172321 00000 н. 0000172473 00000 н. 0000172626 00000 н. 0000172777 00000 н. 0000172929 00000 н. 0000173083 00000 н. 0000173236 00000 н. 0000173391 00000 н. 0000173546 00000 н. 0000173700 00000 н. 0000173856 00000 н. 0000174011 00000 н. 0000174164 00000 н. 0000174761 00000 н. 0000174915 00000 н. 0000175492 00000 н. 0000175645 00000 н. 0000176231 00000 н. 0000176385 00000 н. 0000176951 00000 н. 0000177104 00000 н. 0000177259 00000 н. 0000177413 00000 н. 0000177565 00000 н. 0000177719 00000 н. 0000177871 00000 н. 0000178025 00000 н. 0000178178 00000 н. 0000178332 00000 н. 0000178486 00000 н. 0000178640 00000 н. 0000178793 00000 н. 0000178947 00000 н. 0000179099 00000 н. 0000179252 00000 н. 0000179406 00000 н. 0000179560 00000 н. 0000179714 00000 н. 0000179867 00000 н. 0000180021 00000 н. 0000180174 00000 п. 0000180326 00000 н. 0000180478 00000 н. 0000180631 00000 н. 0000180785 00000 н. 0000180939 00000 п. 0000181092 00000 н. 0000181244 00000 н. 0000181398 00000 н. 0000181551 00000 н. 0000181705 00000 н. 0000181858 00000 н. 0000182011 00000 н. 0000182164 00000 н. 0000182317 00000 н. 0000182470 00000 н. 0000182624 00000 н. 0000182778 00000 н. 0000182932 00000 н. 0000183086 00000 н. 0000183239 00000 н. 0000183393 00000 н. 0000183547 00000 н. 0000183701 00000 н. 0000183855 00000 н. 0000184006 00000 н. 0000184160 00000 н. 0000184313 00000 н. 0000184467 00000 н. 0000184620 00000 н. 0000184772 00000 н. 0000185059 00000 н. 0000185207 00000 н. 0000185359 00000 н. 0000185512 00000 н. 0000185663 00000 н. 0000185817 00000 н. 0000185969 00000 н. 0000186122 00000 н. 0000186275 00000 н. 0000186429 00000 н. 0000186581 00000 н. 0000186735 00000 н. 0000186888 00000 н. 0000187040 00000 н. 0000187192 00000 н. 0000187346 00000 н. 0000187499 00000 н. 0000187653 00000 н. 0000187804 00000 н. 0000187958 00000 н. 0000188112 00000 н. 0000188265 00000 н. 0000188418 00000 н. 0000188572 00000 н. 0000188725 00000 н. 0000188878 00000 н. 0000189031 00000 н. 0000189184 00000 н. 0000189336 00000 н. 0000189488 00000 н. 0000189642 00000 н. 0000189795 00000 н. 0000189949 00000 н. 00001 00000 н. 00001 00000 н. 00001
Моделирование вихретоковых тормозов | Блог COMSOL
На прошлой неделе вы видели, как можно моделировать нагрев тормозных дисков автомобиля. Это напомнило мне другой тип тормоза — вихретоковый тормоз (также известный как магнитный тормоз). В то время как другая модель была исследована в области теплопередачи, вихретоковые тормоза имеют дело с электромагнетизмом.
Базовая конструкция вихретокового тормоза
Вихретоковые тормоза в основном состоят из вращающегося диска (из проводящего материала) и постоянного магнита:
Когда диск вращается в постоянном магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом, его проводящие свойства вызывают вихревые токи.Силы Лоренца от этих токов, в свою очередь, замедляют диск. Чаще всего магнитные тормоза применяются в поездах, американских горках и самолетах. Не исключено, что вихретоковые тормоза рано или поздно появятся и в автомобилях.
Возможно, вы слышали об электромагнитных тормозах, которые похожи по конструкции, за исключением того, что вместо постоянного магнита они имеют железную обмотку с катушкой.
Моделирование вихретоковых тормозов
Предположим, вы разрабатываете вихретоковый тормоз и хотите знать, какого размера должен быть постоянный магнит, чтобы обеспечить достаточный крутящий момент для замедления транспортного средства (поезда, американских горок, автомобиля…) во времени.В этом случае мы предполагаем, что распределение индуцированного тока не перемещается вместе с вращающимся диском; он остается там, где расположен магнит.
Обратите внимание, что член плотности индуцированного тока Лоренца часто приводит к путанице при моделировании электромагнетизма, когда есть движущиеся магнитные источники или движущаяся область имеет ограниченную протяженность в том же направлении, что и движение, или изменяется в этом направлении. Эти типы движущихся источников генерируют магнитный поток, который нельзя включить в член Лоренца.Для ясности: в нашем случае распределение индуцированного тока стационарно и не движется вместе с диском.
Предположим, у вас есть медный диск толщиной 1 см, имеет радиус 10 см и движется с начальной угловой скоростью 1000 об / мин. Постоянный магнит 1 Тл соединен через железное ярмо, и есть воздушный зазор 1,5 см, в котором диск может вращаться. Используя COMSOL Multiphysics и модуль AC / DC, вы можете определить, какой крутящий момент будет у вашей тормозной системы. Примечательно то, что вы можете включить вращение устройства, не имея движущейся сетки.Модель магнитного тормоза объединяет динамическое уравнение (это определяет вращение диска) с методом конечных элементов (это определяет крутящий момент). Это позволит вам рассчитать общее время полного торможения системы.
| Трехмерная модель, показывающая плотность и направление индуцированного вихревого тока при t = 0 с. | Трехмерная модель, показывающая плотность и направление индуцированного вихревого тока при t = 25 с. |
Вы также можете построить график изменения во времени угловой скорости, тормозного момента и рассеиваемой мощности в вашей магнитной тормозной системе:
| Изменение угловой скорости во времени. | Изменение тормозного момента во времени. | Изменение рассеиваемой мощности во времени. |