Трибоэлектрический метод неразрушающего контроля реферат

Обновлено: 02.07.2024

Методы электрического контроля основаны на регистрации параметров электрических полей (ЭП), пребывающих во взаимодействии с объектами контроля, а также полей, проявляющихся вследствие внешних воздействий на объекты (механических и т. п.).

дефектоскопия (цель – выявление дефектов);
дефектометрия (цель – измерение параметров дефектов);
структуроскопия (цель – выявление неоднородности структуры);
структурометрия (цель – оценка структуры).

Области применения

Электрический контроль применяется для решения ряда задач:

определение характеристик неоднородности металлических поверхностей;
контроль и оценка целостности изоляции, выявление ее пробоев;
сортировка металлических изделий по маркам;
оценка качества сцепления биметаллов и т. п.

Мероприятия в рамках электрического контроля благоприятно влияют на последующее обеспечение эксплуатационной безопасности оборудования, зданий, трубопроводов и других объектов промышленного назначения, в том числе их конструкций. Преимущество электрических методов контроля – возможность выявить дефекты на ранних стадиях, а впоследствии – устранить.

Методы

Виды электрического контроля:

Термоэлектрический. Основан на оценке термо-ЭДС, проявляющейся при контакте заранее нагретого образца с объектом.
Трибоэлектрический. Основан на оценке электрических зарядов в процессе трения материалов.
Электропотенциальный. Разновидность контроля, основанная на оценке распределения потенциалов.
Электроемкостный. Предполагает оценку электрической емкости объекта или его участка. Используется преимущественно при диагностике полупроводников, диэлектриков.
Электроискровой. Способствует выявлению пробоев изоляции и их параметров.
Электростатический порошковый. Разновидность контроля, основанная регистрации полей рассеяния посредством индикаторов (порошки, аэрозоли и т. п.). Аналог магнитопорошкового контроля.
Электропараметрический. Предполагает оценку электрических характеристик объекта. Чаще применяется для диагностики состояния изоляции.
Метод рекомбинационного излучения. Основан на регистрации последнего в полупроводниках.
Метод экзоэлектронной эмиссии. Предполагает регистрацию экзоэлектронов, испускаемых объектом после стимулирующего воздействия.
Метод контактной разности. Основан на оценке разности потенциалов на участках объекта. Предполагает пропускание через эти участки электрического тока.

Инструменты и средства электрического контроля

В целях практической реализации электрического контроля в зависимости от особенностей объектов, их свойств, а также от целей контроля и конкретного метода могут использоваться следующие приборы:

термоэлектрические;
преобразователи;
дефектоскопы (электростатические, искровые и т. п.);
измерители глубины трещин.

Особенности

В процессе проведения электрического контроля ключевым условием является контакт с оцениваемыми объектами. Их поверхности должны быть зачищены, в противном случае возникает вероятность недостоверности результатов контроля.

Соблюдение требований к процедуре и применению средств, инструментов, применяемых в процессе электрического контроля – гарантия высокой точности полученных в результате контроля сведений.

Так, группа методов электрического неразрушающего контроля позволяет выявить дефекты, неоднородности объектов контроля, а также оценить их параметры. Отдельные виды электрического контроля могут использоваться для диагностики трубопроводов, конструкций, полуфабрикатов и т. п. В зависимости от особенностей объектов, поддающихся диагностике, для проведения контрольных мероприятий может потребоваться использование термоэлектрических приборов, дефектоскопов и измерителей.

Электрический контроль дает возможность своевременно выявить различные дефекты и впоследствии заблаговременно устранить их.

Электрические методы неразрушающего контроля (ЭМНК) основаны на создании в контролируемом объекте электрического поля либо непосредственным воздействием на него электрическим возмущением (например, электростатическим полем, полем постоянного или переменного тока), либо косвенно с помощью воздействия возмущениями неэлектрической природы (например, тепловым, механическим и др.). В качестве информативного параметра используются электрические параметры объекта контроля (емкость, тангенс угла потерь, проводимость).

Рисунок 1 – Номограмма для определения толщины эпитаксиальной пленки (d ) и концентрации электронов в подложке (N ) в структуре nn+ GaAs при л = 10,6 мкм,

- линии равной концентрации

- линии равной толщины

По назначению ЭМНК делятся по определению исследуемых характеристик состава и структуры материала на электроемкостные, электропотенциальные и термоэлектрические.

1. Электроемкостной метод контроля (ЭМК) предусматривает введение объекта контроля или его исследуемого участка в электростатическое поле определение искомых характеристик материала по вызванной им обратной реакции на источник этого поля.

Информативность ЭМК определяется зависимостью первичных параметров емкости, тангенса угла потерь от характеристик объекта контроля, (диэлектрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь (см. рис. 2). Косвенным путем с помощью ЭМК можно определить и другие физические и структурные характеристики материала: плотность, содержание компонентов, механические параметры, радиопрозрачность, толщину, проводящие и диэлектрические включения и т.п.

Примеры значений диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь электроизоляционных материалов на высоких частотах 105-108 Гц приведены в приложении.

2. Электропотенциальные методы .

Работа электропотенциальных приборов основана на прямом пропускании тока через контролируемый участок и измерении разности потенциалов на определенном участке.

Рисунок 2 – Схема воздействия характеристик объекта

контроля на электрические параметры

При пропускании через электропроводящий объект электрического тока в объекте создается электрическое поле. Геометрическое место точек с одинаковым потенциалом составляет эквипотенциальные линии (рис. 3). На рисунке показано распределение эквипотенциальных линий при отсутствии (рис. 3,а) и наличии дефекта (рис. 3,6). Разность потенциалов зависит от трех факторов: удельной электрической проводимости а, геометрических размеров (например, толщины) и наличия поверхностных трещин. При пропускании переменного тока разность потенциалов будет зависеть и от магнитной проницаемости м .

Рисунок 3 – Распределение эквипотенциальных линий

В приборах имеется четыре электрода. С помощью двух из них (токопрово-дящих) к контролируемому участку подводится ток, а два других измерительные измеряют разность потенциалов на определенном расстоянии (обычно не более 2 мм), по которой судят о глубине обнаруженной трещины.

Электропотенциальные приборы применяют для измерения толщины стенок деталей, для изучения анизотропии электрических и магнитных свойств, обусловленной приложенными к объекту контроля механическими напряжениями, но основное назначение этих приборов – измерение глубины трещин, обнаруженных другими методами неразрушающего контроля. Электропотенциальный метод с использованием четырех электродов, является единственным методом, который позволяет осуществить простое измерение глубины (до 100 - 120 мм ) поверхностных трещин.

В этом смысле характерным представителем таких приборов является прибор – измеритель глубины трещин типа ИГТ – 10НК позволяющий контролировать глубины трещин от 0,5 до 20 мм в ферромагнитных, аустенитных сталях с 10% относительной погрешностью.

Применение измерителей глубины трещин совместно с другими методами, например, магнитопорошковым или капиллярным, позволяет повысить эффективность обнаружения трещин.

Помимо контроля трещин электропотенциальные методы используются при контроле удельного сопротивления полупроводниковых структур.

3. Термоэлектрические методы .

Приборы неразрушающего контроля, основанные на термоэлектрическом методе, находят применение при контроле деталей по маркам сталей, при контроле полупроводниковых пластин по типам проводимостей и т.д.

а) Контроль деталей по маркам сталей.

Источником информации о физическом состоянии материала при термоэлектрическом методе неразрушающего контроля является термо-ЭДС, возникающая в цепи, состоящей из пары электродов (горячего и холодного) и наличие контролируемого металла или полупроводника.

Обработка информации может проводиться или путем прямого преобразования или дифференцированным методом (рис. 4,а и рис. 4,б).

Сущность работы приборов по схеме прямого преобразования заключается в следующем. Контролируемый образец 1 помещают на площадку холодного электрода 3. К контролируемой поверхности прикасаются горячим электродом 2, нагреваемым элементом 4. В месте контакта горячего электрода возникает термо-ЭДС, и ток начинает протекать в цепи, в которую включен индикаторный прибор V.

При работе прибора по дифференцированной схеме к холодным электродам, на которых размещены: образец 5 из известной марки стали и контролируемая деталь 1, подключен индикаторный прибор V. К этим деталям одновременно прикасаются горячим электродом - щупом 2 и, наблюдая за показаниями индикаторного прибора V, судят о принадлежности контролируемой детали к марке стали образца.

В таблице 1. приведены значения термо-ЭДС для некоторых сталей.

Контроль типа проводимости монокристаллических слитков и пластин

Для (кремния или арсенида галлия) n – типа горячий токоподвод имеет положительную полярность, а холодный – отрицательную. При нагреве токоподвода скорость электронов в нем становится больше, чем в холодном, поэтому они диффундируют от горячего токоподвода к холодному до тех пор, пока горячий токоподвод, отдавший электроны, не окажется заряженным положительно а холодный токоподвод получивший избыток, зарядится отрицательно (рис.5,а) (в кремнии или арсениде галлия), дырки диффундируют от горячего токоподвода к холодному и горячий токоподвод заряжается отрицательно (рис.5,б).

Значения термо-ЭДС для марок сталей.

Марка стали	Значение термо-ЭДС, мВ
40Х14Н14В2М	0,30 – 0,38
10Х18Н10Т	0,27 – 0,36
ЗОХГСНА	0,16 – 0,28
18ХНВА	0,15 – 0,27
ЗОХГСА	0,12 – 0,18
ЭИ868	0,13 – 0,19
12ХНЗА	0,02 – 0,06
10	-0,07 – +0,09
20	-0,09 – +0,11
25	-0,09 – +0,11
45	-0,11 – +0,11
15ХА	-0,17 – +0,11
ЭИ617	-0,21 – +0,14
16ХГТА	-0,27 – +0,20
ЭИ617	-0,28 – +0,23
16ХГТА	-0,27 – +0,30
ЭИ347	-0,28 – +0,23
10X18	-0,27 – +0,30
Р18	-0,30 – +0,32
20X23	-0,31 – +0,33
10Х12М	-0,37 – +0,41
10X12Ф1	-0,40 – +0,46

Рисунок 4 – Схемы контроля путем прямого преобразования (а) и диф-ференцированным методом(б)

Рисунок 5 – Контроль типа проводимости полупроводников по знаку термо-ЭДС: а) n-тип; б) р-тип.

Методы основаны на взаимодействии магнитного поля с контролируемым объектом.

Контролируемый объект помещается в магнитное поле. Встретив на своем пути препятствия в виде дефектов - (трещин, расслоений, газовых пузырей, раковин и др.) с меньшей магнитной проницаемостью, часть магнитных силовых линий выходит на поверхность объекта, образуя вокруг этого дефекта поля рассеяния (рис.6). Для регистрации полей рассеяния над дефектами применяют несколько методов: магнитопорошковый; магнитографический и магнитоферрозондовый.

Возможность применения магнитных методов и конкретные параметры контроля изделий зависят от магнитных свойств материала. Если в магнитное поле поместить тело из ферромагнитного материала, то после удаления источника намагничивания тело сохранит некоторую остаточную намагниченность.

Рисунок 6 – Схема магнитного контроля при расположении дефекта поперек (а) и вдоль (б) магнитных силовых линий

1. Магнитопорошковый метод.

Магнитопорошковый метод регистрации полей рассеивания при неразрушающем контроле основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка в местах выхода на поверхность контролируемого изделия магнитного потока, связанного с наличием нарушений сплошности. В намагниченных изделиях из ферромагнитных материалов нарушения сплошности (дефекты) вызывают перераспределение магнитного потока и выход части его на поверхность (магнитный поток дефекта). На поверхности изделия создаются локальные магнитные полюсы, притягивающие частицы магнитного порошка, в результате чего место дефекта становится видимым.

Метод служит для выявления дефектов типа тонких поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: трещин, расслоений, непроваров сварных соединений и т. п.

Метод позволяет контролировать изделия любых размеров и форм если их магнитные свойства дают возможность намагничивания до степени, достаточной для создания магнитного поля дефекта необходимого для притяжения частиц магнитного порошка.

Чувствительность метода определяется магнитными характеристиками материала контролируемого изделия, его формой и размерами, чистотой обработки поверхности, напряженностью намагничивающего поля, способом контроля, взаимным направлением намагничивающего поля дефекта, свойствами применяемого магнитного или магнитно- люминесцентного порошка способом нанесения суспензии (или сухого порошка), а также освещенностью осматриваемого участка изделия.

В зависимости от размеров выявляемых поверхностных дефектов устанавливаются три условных уровня чувствительности указанные в таблице 2

Уровни чувствительности магнитопорошковых методов.

Условный уровень чувствительности	Ширина выявляемого дефекта, мкм	Минимальная протяженность выявляемой части дефекта, мкм
А	2,5	Свыше 0,5
Б	10,0	Свыше 0,5
В	25,0	Свыше 0,5

Магнитопорошковый метод контроля предусматривает следующие технологические операции:

- подготовку изделия к контролю;

- нанесение на изделие магнитного порошка или суспензии;

Изделия, подаваемые на намагничивающие устройства, должны быть очищены от покрытий, мешающих их смачиванию или их намагничиванию (масла, грязь, иногда изоляционные покрытия и т. п.).

В зависимости от магнитных свойств материала, размеров и формы контролируемого изделия, а также оборудования, используемого для намагничивания, применяют два способа контроля:

- способ приложенного магнитного поля СПМП;

- способ остаточной намагниченности (СОН).

Контроль СПМП характеризуется образованием валика порошка над дефектом за время действия на контролируемое изделие внешнего магнитного поля. При контроле СПМП намагничивание должно начинаться раньше или одновременно с моментом прекращения полива суспензией или нанесения сухого порошка на контролируемое изделие. Окончание намагничивания должно происходить после прекращения стекания основной массы суспензии с контролируемого участка.

Во избежание перегрева изделия после прекращения нанесения суспензии при длительном времени стекания последней, намагничивающий ток может периодически выключаться. Время действия тока 0,1 - 0,5 с с перерывами между включениями 1 - 2 с.

Осмотр изделия производят по окончании стекания суспензии. В отдельных случаях, оговариваемых технической документацией, осмотр изделия может производиться во время действия намагничивающего тока (поля).

Контроль СОН заключается в предварительном намагничивании контролируемого изделия и последующем нанесении на него суспензии или сухого магнитного порошка. Промежуток времени между намагничиванием и указанной выше обработкой должен быть не менее 1 ч. При этом оседание порошка в зоне дефекта образуется в отсутствии внешнего намагничивающего поля. Наибольшая чувствительность СОН имеет место, когда величина остаточной индукции в изделии соответствует предельному гистерезисному циклу.

При магнитопорошковом методе контроля применяют три вида намагничивания: циркулярное, продольное (полюсное) и комбинированное; Комбинированное намагничивание может быть выполнено только СПМП. Основные способы намагничивания и схемы их осуществления приведены в табл. 3.

Способы и схемы намагничивания изделий.

Вид намагничивания (по форме магнитного потока)

В зависимости от ориентации дефектов, подлежащих обнаружению, применяют намагничивание в одном, двух или в трех взаимно перпендикулярных направлениях (или применяют комбинированное намагничивание).

Нанесение магнитного порошка на контролируемое изделие может производиться двумя способами: сухим и мокрым. В первом случае для обнаружения дефектов применяют сухой магнитный порошок, во втором – магнитную суспензию (взвесь магнитного порошка в дисперсионной среде). В качестве дисперсионной среды могут применяться вода, масло, керосин, смесь масла с керосином и др.

Разбраковка изделий проводится путем визуального осмотра поверхности изделия на наличие отложений магнитного порошка в местах дефектов. При необходимости расшифровка результатов контроля может проводиться с применением оптических средств, тип и увеличение которых устанавливаются технической документацией на контроль конкретных изделий.

2. Магнитографический метод .

Этот метод основан на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с применением в качестве индикатора ферромагнитной пленки. В этом методе контролируемый участок объекта намагничивают, затем плотно прижимают к нему магнитную ленту аналогичную лентам, применяемым для магнитной звуко- и видеозаписи. Намагниченность ферромагнитных частиц ленты определяется напряженностью основного магнитного поля и магнитными полями рассеяния над дефектами. Информация о дефекте считывается при помощи магнитографического дефектоскопа, имеющего лентопротяжное устройство, чувствительную головку типа магнитофонной и осциллографический индикатор. Для воспроизведения записи взаимно перемещают ленту или головку с постоянной скоростью. Возникающий в головке электрический сигнал пропорционален величине остаточного магнитного потока отпечатков полей рассеяния дефектов, зафиксированных на ленте.

Отечественные серийные магнитографические дефектоскопы МД-9, МД-11, МКГ имеют электродвигатель, приводящий во вращение барабан с несколькими магнитными головками. Головки перемешаются поперек магнитной ленты. Электрический сигнал с головки усиливается и подается на электроннолучевую трубку. Горизонтальная развертка трубки синхронизирована с вращением магнитных .головок.

Чувствительность магнитографического метода сравнительно высока - на изделиях с ровной поверхностью выявляются дефекты глубиной 0,3 мм при шероховатости поверхности 0,15 мм. Преимущество данного метода - документальность контроля и возможность количественной оценки. Магнитографический метод дефектоскопии получил широкое распространение для контроля качества сварного шва, соединений трубопроводов и листовых конструкций.

Магнитоферрозондовый метод. Этот метод основан на выявлении феррозон-довым преобразователем магнитных полей рассеяния над дефектами в намагниченном изделии и преобразовании их в электрические сигналы. Содержание метода устанавливается ГОСТ 21104-75.

Феррозонд представляет собой ферритовый или пермаллоевый сердечник длиной не более 2-6 мм с двумя обмотками, из которых первая - возбуждающая, питаемая переменным током от генератора, а вторая - измерительная, дающая информацию о наличии и изменениях внешних магнитных полей. Феррозондовые преобразователи имеют очень высокую чувствительность (до 10 -6 эВ), что позволяет обнаруживать мельчайшие дефекты, способные создать поле рассеяния. Обеспечив перемещение преобразователя по поверхности объекта, осуществляют автоматический или полуавтоматический контроль наличия дефектов.

В зависимости от магнитных свойств, размеров и формы контролируемого изделия применяют два способа контроля:

- приложенного магнитного поля;

Контроль первым способом осуществляют намагничиванием изделия и одновременной регистрацией напряженности магнитных полей рассеяния дефектов феррозондовым преобразователем в присутствии намагничивающего поля, вторым - после снятия намагничивающего поля.

Для неразрушающего контроля при помощи феррозондов созданы и получают все больше промышленное применение различные дефектоскопы. Используются, например, переносной импульсный феррозондовый дефектоскоп ДИФ-1К, позволяющей обнаружить в сталях различные дефекты. При помощи установок ФДУ-1, УФКТ-1, УФСТ-61, МД-10Ф производится автоматизированный скоростной контроль цилиндрических труб, прутков и других изделий.

1. Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. – М.: Высш. школа., 2001 – 335 с

2. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование/ под ред. А.И.Коробова М.: Радио и связь, 2002 – 272 с.

3. Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с 2003

4. Национальная система сертификации Республики Беларусь. Мн.: Госстандарт, 200

5. Федоров В., Сергеев Н., Кондрашин А. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств – Техносфера, 2005. – 504с.

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

Неразрушающий контроль (НК) – это проверка надежности объекта, его отдельных элементов и конструкций щадящими методами, не требующими кардинальной разборки или временного выведения из строя. НК включает в себя исследование физических принципов, на которых базируются методы и средства контроля, не ухудшающие эксплуатационную пригодность и не нарушающие целостность объектов.
Для электрического контроля качества и состояния различных материалов характерен мониторинг изменения потенциала и емкости объекта исследования. При помощи искусственно созданного электрического поля, вступающего во взаимодействие с образцом или деталью, или, созданного непосредственно в образце при помощи специального воздействия, возможно определить наличие или отсутствие многих дефектов.
Актуальность темы реферата заключается в том, что хотя электрические методы неразрушающего контроля не являются универсальными, они сильно облегчают жизнь при контроле опасных объектов, поддержании их в рабочем состоянии. Там, где разрушения недопустимы, неразрушающий контроль электрическими методами играет ключевую роль диагностики и подтверждения качества.
Цель работы – более полное изучение электрического метода неразрушающего контроля.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть цели и задачи неразрушающего контроля, принцип действия электрического контроля, алгоритм выполнения, преимущества и недостатки, а также приборы для измерения состава и структуры материалов и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.
1. Электрические методы неразрушающего контроля
1.1 Цели и задачи неразрушающего контроля
Дефекты материала сопровождают деталь на протяжении всего периода существования. Они могут появиться: на стадии получения заготовки (дефекты литья, ковки или прокатки); на стадии изготовления (дефекты обработки, закалки); на стадии эксплуатации (усталостные трещины, хрупкое и вязкое разрушение). Дефекты изготовления, не обнаруженные своевременно, реализуются на стадии эксплуатации, приводя к внезапным отказам, остановкам и простоям оборудования.
Многочисленными исследованиями установлено, что детали, подверженные циклическим нагрузкам, 90…97% времени срока службы работают при наличии и развитии дефектов. Даже хрупкое разрушение не происходит мгновенно, а занимает определенный промежуток времени с момента зарождения дефекта до полного разрушения. Такое постепенное накопление повреждений в материале детали позволяет контролировать ее состояние, используя неразрушающие методы контроля. Использование этих методов позволяет не только обнаружить дефекты, но и оценить опасность повреждения, определить причину возникновения дефекта.1
Неразрушающий контроль (НК) – контроль целостности, основных рабочих свойств и параметров объекта контроля. Методы неразрушающего контроля обеспечивают нахождение дефектов в материале изделия (объекта) без его разрушения, путем взаимодействия физического поля или вещества с объектом контроля. В качестве объекта в неразрушающем контроле наиболее часто выступает деталь или соединение деталей (сварочный шов, клеевое соединение).
1.2 Принцип действия электрического контроля
Стандарт ГОСТ 25315-82 определяет разнообразие методов электрического НК, суть которых наиболее наглядно отражает электропотенциальная разновидность, предусматривающая четкую регистрацию и анализ падения потенциала. С этой целью исследуемый участок вводится в электростатическое поле, чтобы определить искомые характеристики материала по его обратной реакции на источник данного поля.
Этим источником является электрический конденсатор, одновременно исполняющий роль электроемкостного преобразователя (ЭП). Изменение интегральных параметров ЭП, характеризующих емкостные свойства и диэлектрические потери, являются проявлениями обратной реакции и изначальными информативными показателями электродефектоскопии.2
Электрический неразрушающий контроль включает в себя:
• метод электропотенциалов: при помощи анализа изменения электрического сопротивления в образце с дефектом и без, дается заключение о его глубине;
• электроискровой метод: позволяет контролировать толщину покрытия на образце и выявлять место пробоя изоляции;
• электроемкостной метод: при помощи электрического конденсатора создается поле, в которое помещается объект исследования, по реакции на источник поля делается заключение;
• метод электроэмиссии: основан на эффекте эмиссии ионов в образце под воздействием напряжений;
• метод электростатического порошка: по фиксированному сигналу от покрытого наэлектризованной пудрой объекта делается заключение о дефекте;
• трибоэлектрический метод: при помощи регистрации электрических зарядов, которые возникают при трении, делается заключение о наличии дефекта;
• термоэлектрический метод: основывается на эффекте изменения термоэлектродвижущей силы образца, позволяет вести контроль за химсоставом детали.
1.3 Алгоритм выполнения
К проверяемому предмету присоединяется источник электрического напряжения . Возникающее электрическое поле, обладает точками с одинаковым потенциалом, создающими эквипотенциальные линии. На поврежденном участке значительно снижается сила напряжения, измеряемая с помощью электродов. Полученная информация обрабатывается, и на основе ее анализа определяются габариты, ключевые параметры выявленных разрушений и генерируются способы его устранения. Составляется отчетность, содержащая выводы о соответствии требованиям техдокументации и возможности дальнейшего использования проверяемого объекта.3
Электрический контроль не ограничивается электропотенциальной разновидностью и включает в себя множество других щадящих методов:
• искровый, направленный на диагностику состояния изоляционного покрытия;
• параметрический – количественная оценка состояния изоляционного покрытия;
• емкостный, контролирующий стандарты полупроводников и диэлектриков;
• термический, контролирующий химсостав материалов;
• электронной эмиссии, направленной на изучение микрокристаллических поверхностей;
• электростатического порошка – действует аналогично магнитопорошковому методу.
1.4 Преимущества и недостатки
Преимущества:
• Отсутствие прямого физического воздействия на испытуемый образец, в результате чего последний выходит из строя. Это особенно ценно при испытании дорогостоящих образцов.
• Минимальная подготовка к проведению испытания, а зачастую полное её отсутствие.
• Существует возможность проводить наблюдения за образцом в динамике его периода службы. Выяснить связь между эксплуатацией и процессом разрушения образца и по возможности устранить источник разрушения.
• Не требует остановки эксплуатации испытуемого объекта, поскольку контроль не оказывает влияние на физические параметры рабочих деталей.
• Один образец возможно подвергнуть практически всем видам неразрушающего контроля, каждый из которых покажет свой результат, в зависимости от его чувствительности и характеристики испытуемого образца.
• В качестве испытуемых образцов используются не пробники, а реальные детали, которые в дальнейшем будут служить в производстве, машиностроении и других отраслях.
Недостатки:
• При испытаниях большинством видов, результаты определяются визуально, лишь в некоторых случаях результаты регистрируются прибором и позволяют заявить о пригодности детали наиболее оперативно.
• В результате воздействия внешних факторов, измерения содержат множество косвенных свойств, которые не влияют на контрольный образец в процессе эксплуатации, однако которые могут влиять на результат контроля.
• Испытания должны проводиться в рабочих условиях, в противном случае, без воссоздания реальной картины эксплуатации детали её надежность не может быть подтверждена.
2

Электроискровой метод основан на регистрации электрического пробоя на участке поверхности объекта контроля, использ для обнаружения нарушения сплошности диэлектрических покрытий на электропроводящей основе а также для обнаружения трещин диэлектрических обьектов. В первом случае например прикладывают между электродом на покрытии и электропроводящей основе.

Во втором случае между двумя электродами расположенными с обоих сторон обьекта. В первом случае высокое переменное, импульсное или постоянное напряжение прикладывается между электропроводящим основанием и специальным электродом на покрытии, а во втором – между двумя электродами, расположенными с противоположных сторон диэлектрического ОК. Если в диэлектрике, к которому приложено напряжение имеются газовые пузыри, поры, трещины, то в этом месте возникает искровой пробой, т. е. скачкообразное увеличение электрической проводимости. Температура газа в канале искры достигает 10 4 К, что приводит к термической ионизации.

Напряжение искрового пробоя (U_пр= E_прd, где E_пр – электрическая прочность диэлектрика, т. е. напряженность электрического поля, при которой возникает пробой; d — расстояние между электродами (длина разрядного промежутка). Значение Е_пр для различных диэлектриков может быть определено по справочникам. Так, для воздуха при нормальных условиях E_пр ~ 3000 кВ/м. Следовательно, для разрядного промежутка d = 10 мм U_пр ~ 30 кВ.

Трибоэлектрический метод основан на регистрации электрических зарядов, возникающих, в ОК при трении двух тел из разнородных материалов. Оба трущихся тела электризуются под действием контактной разности потенциалов, причем приобретаемые ими заряды равны по абсолютному значению и противоположны по знаку. При трении двух диэлектриков положительно заряжается тот, у которого больше диэлектрическая проницаемость. При трении диэлектрика о металл диэлектрик приобретает положительный заряд. Измеряя заряд, полученный объектами контроля при трении об одно и то же тело, можно сортировать объекты.

Вихретоковый контроль, физические основы, область применения.

Сущность метода. Вихревые (электромагнитные) методы контроля основаны на регистрации изменения поля вихревых токов, наводимых в поверхностном слое изделия. Методами вихревых токов обнаруживаются только поверхностные и подповерхностные (на глубине 2—3 мм) дефекты.

На сопротивляемость поверхностного слоя проникновению вихревых токов влияют, с одной стороны, поля дефектов, на чем основана дефектоскопия изделия, и, с другой стороны, электрическая проводимость и магнитная проницаемость. Благодаря последнему свойству вихретоковые методы применяют для измерения электрической проводимости бесконтактным методом.

Так как электрическая проводимость зависит от химического состава и физико-механических свойств материала, вихретоковые методы успешно применяют в структуроскопии изделий из магнитных и немагнитных материалов. Магнитная проницаемость значительно больше, чем электрическая проводимость, зависит от химического состава, структуры и состояния ферромагнитного материала. В связи с этим контроль изделий из ферромагнитных материалов в большей степени основывается на определении изменения свойств, связанных с магнитной проницаемостью.

Вихретоковый метод пока широко не применяют при контроле сварных швов, так как электропроводность отдельных зон шва и околошовной зоны значительно меняется, что создает большие помехи при выявлении дефектов сварки. Вихретоковые методы могут быть использованы для фазового и структурного анализа указанных зон.

Методика контроля. Методика контроля включает следующие основные операции (рис. 11.14):

1. Внешний осмотр изделия и устранение наружных дефектов, мешающих проведению контроля.

2. Установление полезадающей системы 1 на контролируемое изделие 2 и пропускание тока через возбуждающую катушку.

3. Сканирование датчика 3 и регистрирующих приборов 4,5 вдоль поверхности контролируемого объекта.

4. Расшифровку результатов контроля и оценку качества изделия.

Чувствительность метода. На чувствительность электромагнитного метода значительно влияет зазор между датчиком и поверхностью контролируемого изделия, а также их взаимное расположение, форма и размеры. С увеличением зазора резко падает чувствительность метода. Допускаемый максимальный зазор 2 мм. Структурная неоднородность изделия существенно снижает чувствительность метода к обнаружению дефектов. Этим методом удается выявить поверхностные и подповерхностные трещины глубиной 0,1—0,2 мм и протяженностью более 1 мм, расположенные на глубине до 1 мм.

Перечисленные геометрические факторы обусловили ряд новых возможностей метода вихревых токов; измерение толщины слоя гальванических, лакокрасочных, теплоизоляционных покрытий и пленок, определение толщины стенки труб, пустотелых деталей и других тонколистовых изделий при одностороннем доступе к ним, измерение диаметра прутков и проволоки.

Однако в ряде случаев геометрические факторы существенно затрудняют практическое применение метода. Последнее объясняется тем, что при контроле деталей, например, по свойствам их материала, связанным с электропроводностью, отклонения в размерах деталей (даже в пределах допусков) могут оказывать более сильное влияние на параметры датчика, чем исследуемые свойства материала деталей.

Читайте также: