МАГНИТНАЯ ТОЛЩИНОМЕТРИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

Защитные свойства покрытия в значительной степени зависят от его толщины. Для неразрушающего контроля толщины диэлектрических (анодноокисных, лакокрасочных, мастичных, пластиковых и др.) и электропроводящих неферромагнитных (цинковых, хромовых, медных, оловянных и др.) покрытий на ферромагнитном основании широко применяются толщиномеры магнитного принципа действия.

Принцип магнитной толщинометрии основан на измерении магнитных полей и их неоднородностей. Для проведения исследований близи объекта измерения от внешнего источника генерируется магнитное поле с известными параметрами. По последующему изменению характеристик магнитного поля и судят о характеристиках данного объекта. Рассмотрим теоретические основы данного явления.

Магнитная индукция В (плотность магнитного потока), возникающая между исследуемым объектом и датчиком прибора, зависит от величины напряжённости источника намагничивания Н и магнитной проницаемости среды по следующей зависимости:

m_о- магнитная проницаемость в вакууме (m_о= 4p_*10^-7 Гн/м), Гн/м;

m - относительная магнитная проницаемость материала (среды), Гн/м;

В зависимости от значения m все материалы подразделяются на три группы: диамагнетики (m<1), парамагнетики (m>1) и ферромагнетики (m>>1). Примеры значений относительной магнитной проницаемости различных материалов приведены в таблице 1.

Искажение магнитного поля, происходящее вблизи диамагнитных и парамагнитных тел, незначительно и зафиксировать его можно только с помощью высокочувствительных приборов в специально созданных условиях. Однако, вблизи ферромагнитных тел магнитное поле искажается весьма существенно, поскольку собственная магнитная проницаемость ферромагнетиков в сотни и тысячи раз превышает m воздуха (m_ои m воздуха отличаются незначительно). В связи с этим, применение магнитных методов эффективно только при исследовании ферромагнитных тел. На практике магнитные методы рекомендуются при контроле материалов с показателем m>40.

Плотность магнитного потока и напряжённость магнитного поля между исследуемым объектом и датчиком прибора максимальна на поверхности ферромагнетика. С удалением от поверхности В и Н уменьшаются по экспоненциальному закону:

где Н_z - напряжённость магнитного поля на расстоянии z от поверхности изделия; Н_о - напряжённость магнитного поля на поверхности ферромагнетика; k - коэффициент затухания, зависящий от ферромагнитных свойств исследуемого материала и характеристик генерируемого магнитного поля.

Определение данной зависимости и является основой магнитной толщинометрии.

Существующие методы магнитной толщинометрии защитных покрытий следует различать прежде всего по способу регистрации изменения магнитных свойств системы «толщиномер - неферромагнитное покрытие - ферромагнитная подложка».

Наиболее известными методами являются пондеромоторный, магнитостатический и индукционный. Последний способ является наиболее современным и, на сегодняшний день, наиболее распространённым.

1. Первоначально широкое распространение получили толщиномеры пондеромоторного принципа действия, работа которых основана на измерении силы отрыва или притяжения постоянных магнитов и электромагнитов к контролируемому объекту. Измерения производят из расчёта того, что сила притяжения магнита пропорциональна квадрату индукции в зазоре между ферромагнитным изделием и намагниченым телом. Индукция, как было показано выше, зависит от напряжённости поля намагничивания и от величины зазора между магнитом и ферромагнитным изделием.

Основной недостаток приборов пондеромоторного принципа действия - цикличность процесса измерения, связанная с необходимостью установки магнита и измерения силы его отрыва в каждой новой точке измерения.

2. Действие магнитостатических толщиномеров основано на определении изменения напряжённости магнитного в цепи электромагнита или постоянного магнита при изменении расстояния между ним и ферромагнитным изделием из-за наличия немагнитного покрытия. Информация о толщине покрытия фиксируется магниточувствительными элементами, расположенных либо между полюсами магнита (в магнитной нейтрали), либо около одного из его полюсов. Датчики магнитостатических толщиномеров имеют, таким образом, магнитную основу, что позволяет в процессе проведения измерений «примагничивать» их к поверхности исследуемых деталей. В качестве магниточувствительных элементов могут использоваться такие устройства как рамки с током, магнитные стрелки, феррозонды, датчики Холла и другие.

Рис.1.Схема действиямагнитостатическихтолщиномеров:

а - с П-образным электромагнитом; б - со стержневым постоянным магнитом; 1 - электромагнит; 2 -- ферромагнитная деталь;

3 - немагнитное покрытие; 4 — преобразователь Холла; 5 -измерительный прибор; 6 — постоянный магнит

Холла эффект - возникновение в твёрдом проводнике с током силой I, помещённым в магнитное поле с индукцией В_z, электрического поля U_y. При этом U_y+ В_z+ I (рис.2).

Величина возникающего напряжения U_y между сторонами А и В датчика Холла прямо пропорционально величине магнитной индукции (В_z), действующей в данной области, и силе тока (I) в проводнике. Сила тока (I) является известной (задаваемой) величиной, а ЭДС Холла (U_y) прибор измеряет экспериментально. Зная численные значения этих характеристик, определяют величину магнитной индукции В_z по формуле:

3. При использовании индукционных толщиномеров магнитный поток создаётся с помощью встроенной в датчик-преобразователь катушки индуктивности. Как и в случае магнитостатических толщиномеров сигналом отклика служит изменение магнитной проницаемости магнитной цепи, состоящей из ферромагнитной основы (деталь), преобразователя прибора и немагнитного зазора между ними. Преобразователь прибора фиксирует изменение магнитной индукции, обусловленной изменением магнитной проводимости среды, и преобразует его посредством индикаторных катушек индуктивности в электрический сигнал. В настоящей работе используется магнитный толщиномер индукционного принципа действия.

Прибор состоит из блока измерения и выносного малогабаритного индукционного преобразователя.

Передняя панель магнитного толщиномера «Константа К5» представлена на рис. 3.

Рис. 3. Передняя панель магнитного толщиномера «Константа-К5»

Преобразователь индукционного толщиномера представляет собой три катушки: возбуждающую и две индикаторные, включенные дифференциально. Катушки размещены на ферромагнитном сердечнике. Возбуждающая катушка питается переменным током частоты 200 Гц.. Вдали от ферромагнитной детали ЭДС, наводимые на индикаторные катушки, расположенные по обе стороны от возбуждающей, взаимно компенсируются. При поднесении преобразователя к ферромагнитной детали, его магнитная симметрия нарушается и в индикаторной обмотке наводится ЭДС, которая в определённых пределах пропорциональна расстоянию между деталью и преобразователем.

Для увеличения точности измерений электромагнитное поле, наводимое в преобразователе прибора локализовано с помощью ферромагнитного стержня. Это позволяет измерять толщину в пятне контроля площадью ~ 1 мм².

Краевой эффект проявляется при проведении измерений на расстоянии 3-4 мм от края детали. Максимально допустимое отклонение оси преобразователя от положения нормали к контролируемой поверхности составляет 10°.

Обработка результатов производится встроенной микроЭВМ с интегральными аналогоцифровыми преобразователями.

Предел основной допускаемой погрешности измерения А по диапазонам измеряемых толщин h составляет:

1. Подсоединить шнур преобразователь к разъёму на торцевой панели блока измерения.

2. Включить прибор нажатием кнопки «ВКЛ». На индикаторе прибора пойдёт обратный отсчёт времени 30 секунд для самотестирования и подготовки прибора к работе. По окончании отсчёта на индикаторе появится символ «----», что свидетельствует о готовности прибора к измерениям.

3. Для проведения измерений необходимо установить преобразователь на изделие нормально к поверхности, прижать его, не допуская покачивания, и добиться устойчивых показаний толщины покрытия на индикаторе.

4. После каждого замера оторвать преобразователь от поверхности и поднять его в воздух. Если позволяют условия контроля, допускается передвигать датчик-преобразователь прибора по поверхности покрытия. Показания прибора при этом будут изменяться в зависимости от толщины.

При подъёме преобразователя в воздух на индикаторе остаётся последний результат измерения толщины покрытия, изменяющийся только при проведении следующего измерения.

5. До начала основных измерений требуется произвести калибровку прибора на стандартных образцах. Для чего:

5.1. Установить датчик на металлический эталонный образец и с помощью кнопок «>» и «<» установить на дисплее прибора значение нуля.

5.2. Установить датчик прибора на эталонном образце «0,103 мм» и с помощью кнопок «>» и «<» установить на дисплее прибора значение, соответствующее толщине стандартного образца.

5.3. Установить датчик прибора на образце «1,91 мм» и с помощью кнопок «>» и «<» установить на дисплее прибора значение, соответствующее толщине эталонного образца.

5.4. Калибровку по каждой из эталонных мер толщины производить поочерёдно до тех пор пока погрешность измерений не станет превышать допустимую.

1. Что принимается за действительную овальность шейки?

2. Что принимается за действительную конусность шейки?

3. В чем причины неравномерного износа коренной шейки коленчатого вала?

4. Каким способом восстанавливается геометрия шеек коленчатого вала ДВС?

5. Сколько градаций имеют шейки коленчатого вала ДВС типа 10Д100?

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: