Классификация и области применения магнитных методов контроля

Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий. Магнитные методы контроля в соответствии с ГОСТ 18353–73 классифицируют по способам регистрации магнитных полей рассеяния или определения магнитных свойств контролируемых изделий (рис. 2.1).

Для выявления дефектов типа нарушений сплошности металла в ферромагнитных изделиях применяют все магнитные методы (см. рис.12).

Магнитопорошковый метод является одним из самых распространенных методов обнаружения дефектов типа нарушения сплошности металла. Метод имеет следующие преимущества: высокую чувствительность; простоту контроля и возможность проверки различных по форме и размерам деталей на одном и том же дефектоскопе; возможность контроля деталей, находящихся в конструкции; сравнительно высокую производительность контроля.

Метод, основанный на эффекте Холла, используют для обнаружения дефектов и в приборах измерения толщины, контроля за структурой и механическими свойствами. Эффект Холла состоит в следующем. Если прямоугольную пластину, изготовленную из некоторых полупроводниковых материалов (например, германия, антимонида или арсенида индия), поместить в магнитное поле перпендикулярно к вектору напряженности и пропустить по ней ток в направлении граней a, b (рис. 13), то на гранях c, d возникнет электродвижущая сила (ЭДС) Холла Eх = Kх_* iH/d, где K_х – постоянная Холла, Ом _* см²/ А; i – ток в датчике (пластине), А; Н – вектор напряженности поля, перпендикулярный к наибольшей плоскости пластины, А/ см; d – толщина пластины, см.

Измерение напряженности магнитного поля с помощью датчиков Холла имеет следующие преимущества:

возможность измерения в узких зазорах, отверстиях небольшого диаметра, вследствие небольших размеров датчиков (минимальные размеры кристаллических датчиков Холла: площадь 0,7.0,7 мм2, толщина порядка 1 мм, в то время как толщина пленочных датчиков с подложкой – 0,1 мм);

возможность измерения экстремального значения напряженности, так как выходное напряжение датчика Холла пропорционально составляющей напряженности поля, нормальной к его плоскости;

датчик Холла – статический элемент, в отличие, например, от преобразователей индукционного типа;

возможность получения линейной зависимости выходного напряжения от напряженности поля в широких пределах.

Рис. 12. Классификация магнитных методов и области применения:

1 – магнитные методы контроля; 2 – магнитопорошковый; 3 – магнито-

графический; 4 –феррозондовый; 5 – преобразователя Холла; 6 – индук-

ционный; 7 – пондеромоторный; 8 – дефектоскопия; 9 – измерение толщины; 10 – контроль за структурой и механическими свойствами; 11 – опре-

деление поверхностных и подповерхностных дефектов типа нарушений

сплошности металла в ферромагнитных изделиях; 12 – определение толщины немагнитных и слабомагнитных покрытий на ферромагнитных изделиях,толщины азотированного и цементированного слоев, слоя поверхностной закалки; 13 – определение качества термообработки, количества магнитной фазы в немагнитных сплавах, механических характеристик ферромагнитных сталей, остаточного аустенита, магнитной анизотропии

Индукционный метод нашел применение для обнаружения дефектов в железнодорожных рельсах, уложенных в путь.

Пондеромоторный метод, основанный на пондеромоторном взаимодействии измеряемого магнитного поля и магнитного поля тока в рамке прибора или магнита, нашел применение в дефектоскопах контроля железнодорожных рельсов, коэрцитиметрах.

Кроме обнаружения дефектов типа несплошностей материала (трещин, волосовин, закатов, флокенов и др.), магнитные методы позволяют решать задачи исследования структуры, определять качество термообработки деталей, наличие и количество остаточного аустенита, магнитную анизотропию, контролировать процесс распада твердого раствора и дисперсионного твердения, определять механические характеристики ферромагнитных сталей и чугунов по изменению их магнитных характеристик, а также контролировать толщину цементированного или азотированного слоев и толщину слоев поверхностной закалки изделий.

Рис. 13. Схема работы датчика Холла:

Eх – ЭДС Холла; H – вектор напряженности поля; Б – батарея; i – ток в

датчике; a, b, c, d – грани датчика