فهرست مطالب:
بروزرسانیشده در فروردین 6, 1401
روش غیر مخرب جریان گردابی EDDY CURRENT
جریان گردابی : اساس روشهای آزمون الکتریکی (بازرسی جریان گردآبی) بر این است که وقتی یک سیم پیچ حامل جریان متناوب، نزدیک مادهای تقریباً رسانا قرار داده شود، جریانهای گردابی یا ثانویه در آن ماده القا خواهد شد.
جریانهای القایی، میدانی مغناطیسی ایجاد خواهند کرد که در جهت مخالف میدان مغناطیسی اولیه اطراف سیم پیچ است. تأثیر متقابل بین میدانها موجب ایجاد یک نیروی ضد محرکه الکتریکی در سیم پیچ شده و در نتیجه سبب تغییر مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ خواهد شد. اگر ماده از نظر ابعاد و ترکیب شیمیایی یکنواخت باشد، مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ کاوشگر نزدیک سطح قطعه در کلیه نقاط سطح قطعه یکسان خواهد بود، به غیر از تغییر اندکی که نزدیک لبههای نمونه مشاهده میشود. اگر ماده ناپیوستگی داشته باشد، توزیع و مقدار جریانهای گردابی مجاور آن تغییر میکند و در نتیجه کاهشی در میدان مغناطیسی در رابطه با جریانهای گردابی به وجود میآید، بنابراین مقدار مقاومت ظاهری سیم پیچ کاوشگر تغییر خواهد کرد.
مقاومت ظاهری سیم پیچ را میتوان با اندازهگیری ولتاژ درون آن تعیین نمود و از روی تحلیل این آثار میتوان در مورد کیفیت و شرایط قطعه کار نتیجهگیری کرد. این روشها بسیار متنوع هستند و با وسیله و روش آزمون مناسب، میتوان آنها را برای آشکارسازی عیوب سطحی و زیر سطحی قطعات و تعیین ضخامت پوشش فلزات به کار برد و اطلاعاتی در زمینه مشخصات ساختاری مانند اندازه دانه بندی و شرایط عملیات حرارتی به دست آورد. همچنین میتوان خواص فیزیکی مانند رسانایی الکتریکی، تراوایی مغناطیسی و سختی فیزیکی را تعیین کرد.
اصول بازرسی جریان گردابی
- اگر سیم پیچ حامل جریان متناوب (AC) درنزدیکی ماده ای رسانا قرارگیرد، جریانهای ثانویه یاگردابی درماده القا میشوند.
- جریانهای القایی،میدان مغناطیسی به وجود می آورند که مخالف میدان مغناطیسی اولیه پیرامون سیم پیچ است.
- برهم کنش میدانها،نیروی محرکه الکتریکی مخالفی درسیم پیچ به وجود می آورد وبنابراین سبب تغییردرمقدارمقاومت ظاهری(Impedance) سیم پیچ میشود.
- اگر ترکیب وابعاد ماده یکنواخت باشد، مقدارمقاومت ظاهری پیچه جستجوگر درنزدیکی سطح باید درتمام نقاط سطح ،صرفنظر از تغییراتی که درنزدیکی لبه های نمونه به چشم میخورد،یکسان باشد.
- شارش جریان گردابی در درون مواد در مسیرهای بسته درحرکت اند و همچنین بزرگی و زمان یا فاز جریانها به چند عامل بستگی دارد. این عوامل عبارتند از:
- بزرگی میدان مغناطیسی در پیرامون پیچه اولیه
- ویژگیهای الکتریکی و مغناطیسی ماده
- وجودناپیوستگی ها یا تغیر در ابعاد ماده.
- اگر ماده حاوی ناپیوستگی باشد،توزیع جریانهای گردابی وبزرگی آنها،درهمسایگی
آن ناپیوستگی تغییر میکند وسبب کاهش میدان مغناطیسی مربوط به جریانهای
گردابی خواهد شد،وبدین ترتیب مقدار مقاومت ظاهری پیچه تغییر خواهد کرد. - اگردرجسم ترک یا نا پیوستگی وجود داشته باشد شارش جریانهای گردابی تغیر خواهد کرد و این موضوع سبب تغییر میدان مغناطیسی وبنابراین تغیر مقاومت ظاهری پیچه خواهد شد.
عامل بلند شدن (Lift-off)
- زمانی که جریان از داخل سیم پیچ عبور میکند حتی اگر ما قطعه ای هم نداشته باشیم همواره سیگنالی از طرف دستگاه ثبت کننده به ما نشان داده خواهد شد.حال اگر قطعه ای برای تست داشته باشیم با نزدیک کردن سیم پیچ به نمونه رسانا سیگنال تغییر پیدا می کند و مقدار آن تا زمان استقرار کامل سیم پیچ بر روی قطعه زیاد میشود .همین تغییرات حاصل از فاصله ی بین سیم پیچ و قطعه رسانا را جهش (Lift-off) می گویند.اثر جهش آنقدر مهم است که تغییرات جزئی فاصله(گپ)مقدار زیادی از سیگنال های ناشی از شرایط اولیه را محو میکند.
اثر لبه جریان گردابی
- نکته ی مهم دیگری که حائز اهمیت است اینکه شار جریان گردابی در لبه های قطعه دچار یک تغییر نامطلوب میشود که در اصطلاح واپیچش نامیده میشود.
- نامطلوب از این جهت که جریانهای گردابی توان گذر از این لبه هارا ندارند.
معمولاً بزرگی اثر لبه ای(Edge effect) خیلی زیاد است،به همین دلیل بازرسی در نزدیکی لبه ها توصیه نمی شود.
به طور کلی توصیه میشود که بازرسی به فاصله 3 میلیمتری لبه جسم محدود شود.
اثر پوسته جریان گردابی
- جریانهای گردابی در سطح قطعه آزمون به صورت یکنواخت پخش نمی شوند. تراکم آنها در نقاطی از سطح قطعه که در زیر سیم پیچ قرار دارند حداکثر بوده وبا دور شدن از سطح به طور فزآینده ای از شدتشان کاسته میشود. این پدیده کاهش جریان دراثر فاصله از سطح را اثر پوسته(Skin effect)می نامند.
- چگالی جریان گردابی با افزایش فاصله از سطح نمونه به صورت نمایی کاهش می یابد وعمقی ازسطح قطعه راکه بزرگی جریان گردابی به 1/e مقدارجریان سطحی (تقریباً 37درصد) میرسد را عمق نفوذ استاندارد(Standard penetration Depth) می نامند.
ضخامت نمونه جریان گردابی
- هنگامی که ضخامت نمونه تحت آزمون کمتر از حدود سه برابر عمق نفوذ استاندارد باشد،توزیع جریانهای گردابی دچار اعوجاج(واپیچش) شده و میزان این اعوجاج با ضخامت ماده تغییر خواهد یافت.
با توجه به تصاویر بالا مشهود است که برای اجسامی با مقاطع نازک تغییر ضخامت سبب تغییر مقدار مقاومت ظاهری پیچه آزمون خواهد شد. - بنابراین اگر سیستم آزمون با جریان گردابی برحسب استانداردهای معینی کالیبره گردد، میتواند ضخامت مواد نازک را با دقت اندازه گیری کند.
فرکانس بازرسی
دامنه ی فرکانس های بازرسی بین 20هرتز تا 10مگا هرتز است.در مواد غیر مغناطیس بین 1کیلو هرتز تا 5مگا هرتز است.اما در مواد مغناطیسی معمولا کمتر از 1مگا هرتز است.فرکانس های درست و واقعی بکار رفته در هر تست خاص،فرکانس میانگینی است که امکان دسترسی به حساسیت بهینه را در عمق دلخواه به ما میدهد.
قابل ذکر است که در اکثر مواد اگر فرکانس های بازرسی طوری تنظیم شوند تا نسبت فرکانس بازرسی به فرکانس حدی مقداری ثابت باشد در اینصورت سیگنالهای یکسان از عیوب مشابه خواهیم داشت.
گپ
- فاصله بین پراب و قطعه گپ نامیده می شود.
- اگر گپ زیاد باشد شار جریان گردابی در قطعه کم شده وبه طبع تغییرات مقاومت در پراب هم کم میشود.(با کاهش دقت روبرو میشویم)
- برای دسترسی به بهترین حساسیت باید گپ به کمترین مقدار ممکن برسد.
- گپ تابع قطر سیم پیچ بوده وبا آن نسبت عکس دارد(هرچه قطر سیم پیچ بیشتر باشد گپ کمتر است).
ساختمان پراب ها
برای بازرسی معمولی لوله های استاندارد از سیم پیچ لوله ای ساده استفاده میشود.این نوع سیم پیچ برای قطعات استوانه ای توپر وتوخالی مورد استفاده قرار میگیرد(شکل های) .لازم به ذکر است برای لوله ها میتوانیم از پیچه ی لوله ای که در اطراف یا داخل لوله قرار می گیرند استفاده کنیم.در شکل قطعه از داخل سیم پیچ عبور داده میشود حال اگر تغییری در مقاومت ظاهری سیم پیچ در موقع گذر از سیم پیچ ایجاد شود به طور مثال نشانگر ترک خواهد بود.اگر در حین بازرسی لوله های مبدل گرما در محلشان امکان قرارگیری سیم پیچ در اطراف لوله نباشد سیم پیچ را میتوان روی بوبینی پیچید وروی لوله قرار داد.
عملکرد سیم پیچ های یکسان است و به بازوهای یک شبکه ی پل متصل میشوند.اگر لوله یکنواخت باشد مدار پل بدون تغییر است اما اگرسیم پیچ به ترک یا یک سطح خورده شده برسد آنگاه مدار پل تغییر میکند. گاهی از سیم پیچ های تفاضلی نیز استفاده میشود (شکل) کارکرد این نوع سیم پیچ ها اینگونه است که اگر ماده یکنواخت باشد بدون تغییر ولت میماند اما اگر در نقطه ای ترکی باشد بین دو سر سیم پیچ تغییر ولت خواهیم داشت.
اما پیچه ی سطحی کاربرد گسترده ای دارد در ساختمان این نوع پیچه از یک هسته ی فریتی که سیم پیچ دور آن پیچیده شده استفاده شده است.استفاده از این نوع سیم پیچ به این شکل است که آنرا نسبت به سطح ماده ی مورد بررسی عمود نگاه داشته وبه آن نزدیک میکنیم سپس هسته ی فریتی شار مغناطیسی را متمرکز کرده وحساسیت نمایش نقصهای کوچک را افزایش می دهد.(شکل)
قطعات مرجع
- قطعه مرجع باید شامل مجموعه نقصهایی باشکل و اندازه مشخص باشد، معمولاً این نقصها رابه صورت چندین بریدگی ظریف با عمقهای متفاوت و مشخص بوسیله اره مشخص می کنند. اما این مورد کاملا رضایت بخش نیست،زیرا با توجه به براده برداری ناشی از اره کاری،هر بریدگی دارای پهنای خاصی خواهد بود واندازه وفاز تغییرات در مقاومت ظاهری پیچه به مقداری که بوسیله ترکطبیعی هم عمق و ناشی از خستگی به وجود می آید نخواهد بود.در بسیاری شرایط از قطعات معیوبی که مثلا شامل ترکهای ناشی از خستگی اند،به عنوان قطعات مرجع و درجه بندی استفاده می کنند.
2 دیدگاه
با تشکر از همه ی شما- عالیه!
خوب