Кіріспе
Темірлі материалдардың ақауларын анықтау үшін қолданылатын құрылымды бұзбайтын әдіс – Магниттік бөлшектерді тексеру (MPI) болып табылады. Бұл магниттік өріс арқылы ферромагниттік материалдардағы беттік және бетке жақын үзілістерді анықтауға арналған құрылымды бұзбайтын сынау процесі. Ферромагниттік материалдардың мысалдары – темір, никель, кобальт және олардың кейбір қорытпалары. Процесс дайындамаға магниттік өріс енгізеді. Дайындаманы тікелей немесе жанама түрде магниттеуге болады. Тікелей магниттеу – электр тогы сынақ нысанынан өтіп, материалда магниттік өріс пайда болған кезде жүзеге асады. Жанама магниттеу – электр тогы сынақ нысанынан өтпей, сыртқы көзден магниттік өріс қолданылған кезде пайда болады. Магниттік күш сызықтары электр тогының бағытына перпендикуляр болады, ол айнымалы ток (AC) немесе тұрақты ток (DC) (түзетілген AC) болуы мүмкін. Материалдағы беттік немесе бетке жақын үзілістің болуы магниттік ағынның сыртқа шығуына мүмкіндік береді, себебі ауа металдар сияқты бірлік көлемге көп магниттік өрісті ұстай алмайды. Сыртқа шығуды анықтау үшін дайындамаға құрғақ немесе сұйық суспензиядағы темір бөлшектері қолданылады. Олар ағынның сыртқа шыққан жеріне тартылып, оның сипатын, себебін және қажет болған жағдайда іс-қимыл бағытын анықтау үшін бағаланатын белгіні құрайды.
Magnetic particle inspection (MPI) is a nondestructive testing process where a magnetic field is used for detecting surface, and shallow subsurface, discontinuities in ferromagnetic materials. Examples of ferromagnetic materials include iron, nickel, cobalt, and some of their alloys. The process puts a magnetic field into the part. The piece can be magnetized by direct or indirect magnetization. Direct magnetization occurs when the electric current is passed through the test object and a magnetic field is formed in the material. Indirect magnetization occurs when no electric current is passed through the test object, but a magnetic field is applied from an outside source. The magnetic lines of force are perpendicular to the direction of the electric current, which may be either alternating current (AC) or some form of direct current (DC) (rectified AC). The presence of a surface or subsurface discontinuity in the material allows the magnetic flux to leak, since air cannot support as much magnetic field per unit volume as metals. To identify a leak, ferrous particles, either dry or in a wet suspension, are applied to a part. These are attracted to an area of flux leakage and form what is known as an indication, which is evaluated to determine its nature, cause, and course of action, if any.
Пайдаланылатын электр тоғының түрлері
Магниттік бөлшектерді тексеруде электр тогының бірнеше түрі қолданылады. Тиісті ток таңдалысы үшін бөлшектің геометриясы, материалы, ізделіп отырған үзілістің түрі және магнит өрісінің бөлшекке қаншалықты терең енуі қажет екені ескерілуі керек. Кезектесетін ток (AC) жиі беттік үзілістерді анықтау үшін қолданылады. AC-ны қолданып, бет астындағы үзілістерді анықтау мүмкіндігі «тері әсері» деп аталатын құбылыспен шектеледі, онда ток бөлшектің бетімен өтеді. Ток полярлігі секундына 50-60 циклмен ауысып отыратындықтан, ол сынақ нысанының бетінен көп ұзамай өтеді. Бұл магниттік домендердің тек ауыспалы ток бөлшекке енетін тереңдікке тең қашықтықта ғана бағытталатынын білдіреді. Кезектесетін ток жиілігі ену тереңдігін анықтайды. (FWDC) қажетті тереңдікте бөлшекті магниттеу үшін AC жеткіліксіз тереңдікке енбейтін жер асты үзілістерін анықтау үшін қолданылады. Магниттік ену мөлшері бөлшек арқылы өтетін ток мөлшеріне байланысты. DC-ның да өте үлкен көлденең қималы бөлшектерде бөлшекті тиімді магниттеу мүмкіндігі шектеледі. Жарты толқынды DC (HWDC, импульсті DC) толық толқынды DC сияқты жұмыс істейді, бірақ беттік жарықтарды анықтауға мүмкіндік береді және FWDC-ге қарағанда бөлшекке көбірек магниттік енуге мүмкіндік береді. HWDC тексеру процесі үшін тиімді, өйткені ол сынақ нысанымен жуу кезінде магниттік бөлшектерді жылжытуға көмектеседі. Бөлшектердің жылдамдығына көмектесетін фактор – жарты толқынның импульстік ток формасы. Типик 0,5 секундтық магниттік импульсте HWDC арқылы 15 ток импульсы беріледі. Бұл бөлшектерге магниттік ағынның шығуы бар жерлермен байланысуға көбірек мүмкіндік береді. AC электромагниті – беттік жарықтарды анықтаудың артықшылықты әдісі. Электромагнитті қолданып, жер астындағы жарықтарды анықтау қиын. AC электромагниті HWDC, DC немесе тұрақты магнитке қарағанда беттік жарықтарды анықтау үшін жақсы құрал, ал DC-ның кейбір түрлері жер астындағы ақаулар үшін тиімді.
Жабдық
Жасыл көлденең MPI машинасы – жаппай өндірістегі ең көп қолданылатын тексеру машинасы. Машинада бөлшектерді магниттеу үшін орналастырылатын бас және құйрық бөліктері бар. Бас және құйрық бөліктері арасында әдетте индукциялық катушка орналасқан, ол магнит өрісінің бағытын бас бөліктен 90° бұру үшін қолданылады. Көптеген жабдықтар нақты бір қолдануға арналған. Мобильді қуат блогы – сым орау қолдануларында қолданылатын арнайы жасалған магниттеу қуат көздері. Магниттік иық – екі полюс арасында магнит өрісін тудыратын қолмен ұсталатын құрылғы. Ол көбінесе сыртқы ортада, қашық жерлерде және дәнекерлеу тігістерін тексеру үшін қолданылады. Магниттік иықтың кемшілігі – ол тек полюстер арасында магнит өрісін тудырады, сондықтан осы құрылғыны пайдаланып кең ауқымды тексерулер көп уақытты алуы мүмкін. Дұрыс тексеру үшін иықты әр тексеру аймағында 90 градусқа бұру қажет, осылай көлденең және тік үзілістерді анықтауға болады. Иықты пайдаланып беткі астындағы ақауларды анықтау мүмкіндігі шектеулі. Бұл жүйелер құрғақ магниттік ұнтақтарды, ылғал ұнтақтарды немесе аэрозольдерді қолданады.
Магниттік бөлшектер ұнтағы
Сырқақты анықтау үшін қолданылатын ең көп таралған бөлшек – темір оксиді, ол құрғақ және ылғал жүйелердің екеуінде де қолданылады. Ылғал жүйелердегі бөлшектердің мөлшері су немесе май арқылы тарату үшін 0,5 микрометрден 10 микрометрге дейін болады. Ылғалды жүйелерде қолданылатын бөлшектерге 365 нм (күлдін ақ – УФ-А) толқын ұзындығында флуоресценция беретін пигменттер жағылады, бұл дұрыс тексеру үшін бөлшектің бетінде 1000 мкВт/см2 (10 Вт/м2) жарық қарқындылығын талап етеді. Егер бөлшектерге қараңғы бөлмеде тиісті жарық түсірілмесе, оларды анықтауға немесе көруге болмайды. Кәсіптік тәжірибеде УФ-көздік немесе көзілдіріктерді қолдану арқылы УФ-сәулелер сүзіліп, флуоресценттік бөлшектерден туындаған көрінетін жарық спектрі (әдетте жасыл және сары) күшейтіледі. Жасыл және сары флуоресценция адам көзі осы түстерге ең жақсы сезінетіндіктен таңдалған. Құрғақ бөлшектердің ұнтақтарының мөлшері 5-тен 170 микрометрге дейін, олар ақ жарық жағдайында көрінуге арналған. Бөлшектер ылғалды ортада қолдануға жарамайды. Құрғақ ұнтақтарды әдетте қолмен басқарылатын ауа ұнтақ себу құралдары арқылы қолданады. Аэрозольмен себілетін бөлшектер шаш спрейіне ұқсас алдын ала араластырылған аэрозоль баллондарында сатылатын ылғал жүйелеріне ұқсас.
Магниттік бөлшектерді тасымалдаушылар
Магниттік бөлшектерді тасымалдау үшін арнайы жасалған май және су негізіндегі тасымалдағыштарды қолдану өнеркәсіптік практикада кең таралған. Иіссіз керосин мен минералды спирттер соңғы 40 жылдан бері өнеркәсіпте кеңінен қолданылмайды. Керосин немесе минералды спирттерді тасымалдағыш ретінде пайдалану өрт қаупі болғандықтан қауіпті.