Đang tải... (xem toàn văn)
các phương pháp kiểm tra không phá hủy mẫu,NDTphương pháp kiểm tra mối hàn bằng siêu âmcác phương pháp kiểm tra từ vựngphương pháp kiểm tra tụ điệnphương pháp kiểm tra linh kiện điện tửphương pháp kiểm traphương pháp kiểm tra chất lượngphương pháp kiểm traphương pháp kiểm tra các phương pháp kiểm tra vi sinh vậtphương pháp kiểm tra mối hàn
PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG BỘT TỪ Nguyên lý phương pháp kiểm tra bột từ • Kiểm tra bột từ phương pháp khơng phá huỷ có khả phát định vị khuyết tật bề mặt gần bề mặt vật liệu sắt từ • Phương pháp W.E Hoke (Mỹ) phát minh vào năm 1920 Nguyên lý phương pháp dựa biến dạng từ trường vật nhiễm từ có mặt khuyết tật • Sự biến dạng gây nên số đường sức từ trường ngồi, khơng khí sau quay vật Hiện tượng gọi dò trường từ thơng Trường dò có khả hút hạt sắt từ nhỏ tạo nên thị hình ảnh khuyết tật Một ứng dụng phương pháp phát gián đoạn sớm tốt công đoạn chế tạo sử dụng, để tránh chi phí vào vật liệu sản phẩm mà sau lại bị loại bỏ •Kiểm tra bột từ phát khuyết tật bề mặt vật liệu sắt từ, kể khuyết tật nhỏ hẹp mà mắt thường phát Các thị từ hình thành khuyết tật cho ta biết vị trí, hình dạng kích thước gần khuyết tật Kiểm tra bột từ có khả phát khuyết tật nằm gần bề mặt vật Độ nhậy khuyết tật hạn chế phụ thuộc vào chiều sâu, kích thước, thể loại, hình dáng khuyết tật vào cường độ từ trường sử dụng Kiểm tra bột từ không dùng với vật liệu phi sắt từ, bao gồm thuỷ tinh, gốm sứ, chất dẻo, Al, Mg, Cu • • CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Cơ sở phương pháp kiểm tra bột từ dựa nguyên lý lý thuyết điện từ 1.1.Nam châm Vật có khả hút sắt từ gọi nam châm Khả hút đẩy nam châm không đồng mà tập chung đầu thanh, gọi cực Hình 2: Nam châm thẳng với đường từ thơng • Nếu đặt miếng bìa lên nam châm, rắc bột sắt mịm lên tờ bìa gõ nhẹ, bột sắt từ xếp hình • Các đường cong “bột sắt” cho ta hình ảnh đường từ thông (đường sức) tạo nên từ trường nam châm Những tính chất liên quan đến đường từ thơng: + Chúng tạo nên đường vòng tròn liên tục, khơng gấp khúc ln khép kín +Chúng khơng cắt +Chúng đại lượng có hướng: đường từ thông xuất phát từ cực Bắc, vào khơng khí vào cực Nam qua cực Nam lại trở cực Bắc +Mật độ chúng giảm dần khoảng cách tăng +Chúng có khuynh hướng bị lệch qua vật liệu từ q trình chúng làm vật liệu bị từ hố (hình 3) Hình 3: Các đường từ thơng xung quanh nam châm bulông sắt từ Nguồn gốc từ trường • Nguồn gốc từ trường liên quan đến chuyển động quay (spin) điện tử nguyên tử, phân tử • Khi khơng có từ trường ngồi, vùng từ xếp ngẫu nhiên từ trường chúng khử lẫn Khi đặt vật từ trường ngoài, vùng nhiễm từ kết hợp lại xếp theo hướng từ trường Kết vật bị nhiễm từ (hình 4) a) b) Hình 4: Định hướng vùng từ vật liệu vật liệu sắt từ khơng có từ trường ngồi (a) có từ trường ngồi (b) Các loại từ trường Từ trường vòng: - Hình 5a: Loại nam châm hình móng ngựa Nó có cực Bắc, vào khơng khí trở vào cực Nam Các vật liệu sắt từ bị hút giữ đầu cực nam châm - Hình5b, cực nam châm còn, đường từ thông rời trở lại cực trước Các đường từ thông lúc gần dầy đặc Vùng mà đường từ thơng rời khỏi cực, vào khơng khí sau trở lại cực nam châm gọi trường rò hay trường từ thơng rò - Hình 5c , nam châm khơng hút chất sắt từ (khơng có cực trường rò) Các đường từ thơng tồn tại, chúng bị ngăn lại hoàn toàn bên nam châm Trong trạng thái vậy, nam châm gọi nam châm vòng hay bị từ hố vòng - Hình 5d: Nếu có vết nứt cắt ngang đường từ thơng vật bị từ hố vòng, cực Bắc cực Nam xuất đầu gián đoạn Nam châm đẩy phần từ thơng vào vùng khơng khí xung quanh tạo nên trường rò hút hạt từ tạo nên thị từ a) Hạt từ b) Hạt từ Hình 5: Từ trường dạng: a) nam châm móng ngựa b) nam châm vòng với khoảng khơng c) nam châm vòng khép kín d) bột từ bị dính vào vết nứt vật nhiễm từ vòng Từ trường dọc a) Hình 6: Từ trường dọc a) Nam châm thẳng với cực bắc nam b) Nam châm thẳng có khe hở trường dò b) tương ứng c) Vết nứt vật từ hoá thẳng tạo nên cực hút giữ bột từ c) Nam châm điện: Xung quanh dây dẫn có dòng điện chạy qua xuất từ trường Nếu vật sắt từ đặt từ trường này, vật bị nhiễm từ Sự từ hoá thực cảm ứng từ Hiệu ứng từ trường xung quanh dây dẫn có dòng điện chạy qua tăng đáng kể đoạn dây cuộn thành vòng tròn Từ trường vòng cộng lại biến cuộn dây thành nam châm có cực đầu, giống nam châm thẳng Nếu sắt non đưa vào lòng cuộn cảm cho dòng điện chạy qua cuộn dây, sắt bị nhiễm từ mạnh Tính chất vật liệu từ Vòng từ trễ : Mỗi vật liệu từ có vòng từ trễ định đặc trưng cho vật liệu Các số liệu cho vòng từ trễ thu nhận cách đặt từ cuộn cảm có dòng xoay chiều qua Đo phụ thuộc B vào H, ta thu đường cong từ trễ • Vòng từ trễ vật liệu sắt từ: vòng OA (ngắt quãng) ứng với vật liệu từ nguyên thuỷ (chưa bị từ hoá ) • Ta thấy quan hệ B H khơng tuyến tính Bắt đầu từ điểm O (H=0, B=0) tăng dần H với lượng nhỏ, B lúc đầu tăng nhanh, sau chậm dần đến điểm A vật trở thành bão hoà từ Bắt đầu từ điểm O ta tăng dần H, B lúc đầu tăng nhanh, sau chậm dần đến điểm A vật trở thành bão hoà từ Qua điểm bão hồ, tăng cường độ từ trường khơng làm tăng mật độ từ thông bên vật liệu Giảm dần H ta thu đường AB Ta thấy H=0 (I=0), B≠0 OB gọi từ dư vật liệu Đổi chiều dòng điện tiếp tục tăng dòng ta thu đoạn BC OC đặc trưng cho sức kháng từ vật liệu gọi độ kháng từ Tiếp tục tăng H ta thu DC Tại D mật độ từ thông lại bão hoà Tiếp tục giảm H, ta thu đoạn DE, sau đổi chiều dòng điện tăng dần, ta thu đoạn EF FA Từ thẩm tính chất quan trọng vật liệu từ ký hiệu µ ảnh hưởng loại dòng điện dùng để từ hố • Nhiều loại dòng điện dùng để từ hố dòng điện xoay chiều, dòng điện chiều, dòng điện chỉnh lưu nửa, dòng điện chỉnh lưu tồn phần , dòng điện pha • Dòng điện chiều nhận từ acquy coi nguồn điện tốt cho từ hố dòng chiều có khả xuyên sâu vào vật liệu dòng xoay chiều Nhưng hạn chế lớn acquy dòng thời gian sử dụng hạn chế với nhiều rắc rối tốn trình bảo dưỡng, nên phương pháp dùng dòng điện chiều ngày dùng sử dụng số ứng dụng đặc biệt Thiết bị kiểm tra bột từ Nói chung thiết bị dùng kỹ thuật kiểm tra bột từ đơn giản ảnh hưởng thiết bị lên kết kiểm tra phụ thuộc chủ yếu vào cường độ loại dòng điện mà thiết bị tạo Còn nồng độ, thể loại, kích thước màu sắc bột từ định phương pháp tiến hành phép kiểm tra Do đó, để lựa chọn thiết bị phương pháp kiểm tra thích hợp cho nhiệm vụ cụ thể, cần phải nắm tính hoạt động loại thiết bị, đặc trưng cách sử dụng loại bột từ Thiết bị tạo nên từ trường chia làm hai loại: + Thiết bị dựa từ trường tạo dòng điện + Thiết bị sử dụng nam châm vĩnh cửu Loại di động cầm tay Nhiều cơng việc đòi hỏi thiết bị phải đưa đến tận nơi đối tượng cần kiểm tra Các thiết bị đáp ứng yêu cầu có khả tạo dòng điện 1000A, loại xách tay, 6000A, loại để xe di động Các thiết bị cầm tay hay di động hoạt động nguồn điện lưới cung cấp dùng AC DC cho prod, cuộn cảm dẫn hay dùng với loại bột từ ướt khơ Thiết bị có khả cung cấp dòng giảm dần đổi cực để khử từ vật sau kiểm tra Các thiết bị cố định • Các thiết bị phù hợp ta đưa vật kiểm tra đến đem lại nhiều thuận tiện vấn đề kinh tế thiết kế phù hợp với cơng việc có cơng suất lớn hay nhỏ, vật kiểm tra lớn hay nhỏ Thiết bị thường dùng với kỹ thuật kiểm tra bột từ ướt huỳnh quang bột từ chất mang tái tạo tái sử dụng Thiết bị cung cấp dòng AC DC hai, tiến hành kiểm tra tự động bán tự động Các thiết bị cố định •Là thiết bị tạo trường điện từ đơn giản Cơ bản, thiết bị bao gồm lõi sắt non hình chữ U dây dẫn uốn quanh phần lõi •Vì hệ số từ thẩm sắt non lớn, nên cho dòng điện chạy qua cuộn dây, suất từ trường dọc mạnh Số vòng cuộn cường độ dòng điện định cường độ từ trường tạo thành •Yoke thiết kế cho dòng điện lưới AC 110V hay 220V, số làm việc với acquy Các Yoke đại làm việc chế độ AC DC với dòng hiệu chỉnh •Yoke có nhiều loại kích thước với khoảng cách trung bình hai chân chữ U khoảng 200mm Các model chân gồm đoạn nối với khớp điều chỉnh thuận tiện cho phép kiểm tra vật có hình dạng thay đổi Một số hạn chế: + Yoke có khuynh hướng bị nóng, dùng liên tục + Cần phải có thêm khối sắt chuẩn riêng để kiểm tra tính thiết bị (loại 4,5kg 18kg) Theo ASME (ASME Boiler and Pressure Vessel Code) Yoke phải nâng trọng lượng tương ứng 4,5kg 18,5kg sử dụng dòng điện AC DC + Nếu chân Yoke điều chỉnh độ mở chuẩn khoảng cách dùng thực tế Từ thông Vếll Vết nứt Nam châm Nam châm vĩnh cửu: Một số loại nam châm vĩnh cửu dùng để từ hoá vài trường hợp hạn chế Trường từ thông Ưu điểm việc từ hoá nam châm vĩnh cửu: + Thiết bị gọn nhẹ + Khơng cần dòng điện + Khơng gây nóng chảy, đánh lửa cho vật kiểm tra Nhược điểm: + Từ trường yếu + Các đầu nam châm dễ bị dính bột từ, cản trở trình kiểm tra + Nam châm dùng trường hợp trường khơng có điện lưới, khu vực dễ gây hoả hoạn Nguồn sáng đen: ánh sáng đen sóng điện từ có bước sóng nằm vùng 320-400 nm, vùng khả kiến vùng tử ngoại có bước sóng dài (UV-A) Nguồn sáng đen hay dùng đèn thuỷ ngân cao áp chụp Bóng đèn ắc quy Kính lọc Cấu tạo bóng đèn thuỷ ngân cao áp (a) nguồn sáng đen (b) Cường độ ánh sáng đen cần kiểm tra định kỳ vì: + Các bóng đèn thay đổi cơng suất đến 50% + Công suất đèn nhậy cảm với điện áp sử dụng + Hiệu suất đèn thay đổi mạnh theo thời gian + Bụi bẩn làm giảm cường độ Cách sử dụng: + Đèn thuỷ ngân cần từ 3-5 phút sau khởi động để đạt cường độ phát sáng cực đại + Đèn thuỷ ngân nhậy với thăng giáng điện áp Nguồn điện giảm 10% làm đèn tắt Ngược lại điện áp tăng 10% thường xuyên bật tắt công tắc đèn làm tuổi thọ đèn giảm đáng kể Tuổi thọ trung bình bóng đèn vào cỡ 1000 + Cần phải thường xuyên chuẩn lại đèn để đảm bảo đủ độ sáng cần thiết + Phải ý đến vấn đề an toàn sử dụng nguồn sáng tử ngoại + Khi kiểm tra thị từ, phải dùng buồng tối có độ sáng thích hợp + Phải chờ phút cho mắt quen với bóng tối Bột từ tính chất: Có hai loại bột từ lưu hành thị trường bột từ ướt bột từ khô: + Bột từ khô dùng nhũ tương khô đám bụi bột từ khơng khí + Bột từ ướt dùng nhũ tương chất mang thể lỏng, thơng thường thể lỏng nước có pha lẫn chất điều hoà dầu Bột từ khô: Bột từ dùng phép thử khô được, ta ý đến tính chất sau (trong HDSD): + Các tính chất từ + Kích thước hạt từ + Màu sắc độ tương phản Các tính chất bột từ: Hầu hết bột từ hạt sắt từ nhỏ, mịm bọc chất nhuộm màu Người ta chọn vật liệu sắt từ có tính chất phù hợp với quy trình kiểm tra bột từ sau: + Phải có số kháng từ nhỏ + Phải có số lưu từ nhỏ: Hệ số lưu từ nhỏ tăng khả thị rõ nét khuyết tật, hệ số lớn, hạt từ dính vào nhau, hạt từ phun vào bề mặt vật thể, chúng bám vào bề mặt, gây nhiễu thị khuyết tật + Hệ số từ thẩm cao: Hệ số từ thẩm cao làm tăng khả phát khuyết tật nhỏ + Nồng độ hạt từ chất màu hợp lý: Nồng độ hạt từ thông số kỹ thuật quan trọng Nồng độ thấp làm độ nhậy kém, chất nhuộm màu làm giảm khả phát khuyết tật Kích thước hình dạng • Kích thước hình dạng mức độ quan trọng hệ số từ thẩm việc tăng độ nhậy tính dễ sử dụng bột từ Các hạt nhỏ (kích thước cỡ 50µm) cú nhy cao hn cỏc ht ln (150àm) Các hạt lớn nặng với trường dò yếu Còn hạt nhỏ q khơng tốt chúng : + thường bị dính bết vào tất dị thường, gây nên phông lớn, ảnh hưởng đến phép thử + Môi trường thử bụi , nguy hiểm đến kỹ thuật viên • Hình dạng hạt từ có ảnh hưởng quan trọng tới phông, cách dùng kết thử: hạt từ dài dễ bị bít vào trường dò, nhiên hạt từ dài lại khơng thể dùng đơn độc, chúng thường vón vào tạo thành cục khó dùng • Các hạt tròn dễ làm, dễ phun thành đám mây, khó bám vào khuyết tật Do đó, bột từ có độ nhậy cao thường có hai dạng với tỷ lệ thích hợp, kích thước giới hạn hạt từ vào khoảng 180àm Mu sc v tng phn Bt từ khô lưu hành loại: + Loại khả kiến + Loại huỳnh quang + Loại huỳnh quang ánh sáng ban ngày • Loại khả kiến có màu thông dụng: xám, đỏ, vàng, xanh ánh kim Khi sử dụng cần chọn mầu có độ tương phản cao với bề mặt vật kiểm tra để đảm bảo độ nhậy cao Các loại bột huỳnh quang dùng phương pháp bột khô Bột huỳnh quang dùng trường hợp cần có độ tương phản cao Bột từ ướt thường dùng có loại: + Loại khả kiến: Loại khả kiến gồm hạt nhỏ sắt, ơxít sắt đen ơxít sắt nâu + Loại huỳnh quang: Loại chứa thêm hạt màu chất kết dính Bột từ thường pha với nước dầu Dầu thường dùng trường hợp: + Không gây rỉ cho vật thử + Nếu dùng nước có nguy điện giật + Một số hợp kim có nguy bị giòn hydro Đối với chất mang dầu nhiệt độ bốc cháy thơng số quan trọng Phải đảm bảo nhiệt độ vật kiểm tra thấp nhiệt độ bốc cháy để tránh nguy hoả hoạn Bản thân nước khiết chất mang chúng: + Làm cho bột sắt từ lắng nhanh + Khó làm ướt bề mặt + Không phân tán bột sắt ...Nguyên lý phương pháp kiểm tra bột từ • Kiểm tra bột từ phương pháp không phá huỷ có khả phát định vị khuyết tật bề mặt gần bề mặt vật liệu sắt từ • Phương pháp W.E Hoke (Mỹ) phát... phép kiểm tra cao từ trường vng góc với trục khuyết tật Cần kiểm tra khuyết tật có hướng khác Từ trường Dòng điện từ hố Từ trường Vật kiểm tra Dòng điện từ hố Vật kiểm tra Từ hố trực tiếp từ hóa... Khi kiểm tra thị từ, phải dùng buồng tối có độ sáng thích hợp + Phải chờ phút cho mắt quen với bóng tối Bột từ tính chất: Có hai loại bột từ lưu hành thị trường bột từ ướt bột từ khô: + Bột từ