способ диагностики кузова автомобиля толщиномером (стр. 2 из 10)

По частному признаку все рассмотренные акустические методы делят на низкочастотные и высокочастотные. К первым относят методы, использующие колебания в звуковом и низкочастотном (до 100 кГц) ультразвуковом диапазонах частот. Ко вторым, методы, использующие колебания в высокочастотном ультразвуковом диапазоне: обычно от 100 кГц до 50 МГц. Высокочастотные методы обычно называют ультразвуковыми.

Из рассмотренных методов АК наибольшее практическое применение находит эхометод. Около 90% объектов, контролируемых акустическими методами, проверяют эхометодом. С его помощью решают задачи дефектоскопии поковок, литья, сварных соединений, многих неметаллических материалов. Эхометод используют также для измерения геометрических параметров ОК: измеряют время прихода донного сигнала и, зная скорость ультразвука в материале, определяют толщину ОК при одностороннем доступе к нему. Если длина участка ОК, через который проходит ультразвук, известна, то по времени прихода донного сигнала измеряют скорость, а по его амплитуде оценивают затухание ультразвука. Это позволяет определить физико-механические свойства материалов.

1.2 Вихретоковый метод контроля кузова автомобиля

Электромагнитный метод (метод вихревых токов) основан на регистрации изменений электромагнитного поля вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависит от его геометрических, электромагнитных параметров и от взаимного расположения измерительного вихретокового преобразователя (ВТП) и объекта. В качестве

преобразователя используют обычно индуктивные катушки (одну или несколько). Синусоидальный или импульсный ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки или их сопротивление, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него. ЭДС преобразователя зависит от многих параметров объектов контроля, т.е. его информация многопараметровая, что определяет преимущество и трудность реализации метода вихревых токов (МВТ). С одной стороны, МВТ позволяет осуществить многопараметровый контроль; с другой стороны, требуются специальныё приемы для разделения информации об отдельных параметрах объекта. При контроле одного из параметров влияние остальных на сигнал преобразователя становится мешающим, и это влияние необходимо уменьшать.

Другая особенность электромагнитного контроля состоит в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит обычно на расстояниях небольших, но достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметра до нескольких миллиметров). Поэтому этим методом можно получать хорошие результаты при высоких скоростях движения объектов контроля.

Получение первичной информации в виде электрических сигналов, безконтактность и высокая производительность определяют широкие возможности автоматизации контроля.

Одна из особенностей МВТ состоит в том, что на сигналы практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения, загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами.

Простота конструкции преобразователя – преимущество МВТ. В большинстве случаев катушки помещают в предохранительный корпус и заливают компаундами. Благодаря этому они устойчивы к механическим и атмосферным воздействиям, могут работать в агрессивных средах в широком интервале температур и давлений.

Метод основан на возбуждении вихревых токов, а потому применяется в основном для контроля качества электропроводящих объектов: металлов, сплавов, графита, полупроводниковых структур. Ему свойственна малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновения в контролируемую среду электромагнитного поля.

Несмотря на указанные ограничения, МВТ широко применяют для дефектоскопии, определения размеров и структуроскопии материалов и изделий.

В дефектоскопии с помощью МВТ обнаруживают дефекты типа нарушения сплошности выходящие на поверхность или залегающие на небольшой глубине под поверхностью (в электропроводящих листах, прутках, трубах, проволоке, мелких деталях, железнодорожных рельсах и т.д.), выявляют разнообразные трещины, расслоения, закаты, плены, раковины, неметаллические включения и т.д. При благоприятных условиях контроля и малом влиянии мешающих факторов удается выявить трещины глубиной 0,1…0,2 мм, протяженностью 1…2 мм (при использовании накладного преобразователя) или протяженностью около 1 мм и глубиной 1…5% от диаметра контролируемой проволоки или прутка.

МВТ позволяет успешно решать задачи контроля размеров изделий. Этим методом измеряют диаметр проволоки, прутков и труб, толщину металлических листов и стенок труб при одностороннем доступе к изделию, толщину электропроводящих (например, гальванических) и диэлектрических (например, лакокрасочных) покрытий на электропроводящих основаниях, толщины слоев многослойных структур, содержащих электропроводящие слои.

Измеряемые толщины могут изменяться в пределах от единиц микрометров до десятков миллиметров. Для большинства приборов точность измерения 5…10%. Минимальная площадь зоны контроля может быть доведена до 1 мм², что позволяет измерить толщину покрытия на малых деталях сложной конфигурации. С помощью МВТ контролируют зазоры и вибрации деталей изделий.

Структурное состояние металлов и сплавов влияет на их электрические и магнитные характеристики. Благодаря этому оказывается возможным контролировать не только вариации химического состава, но и структуру металлов и сплавов, а также определять механические напряжения в них. Широко применяют вихретоковые измерители удельной электрической проводимости и другие приборы для сортировки металлических материалов и графитов по маркам (по химическому составу). С помощью электромагнитных приборов контролируют качество термической и химико-термической обработки деталей, состояние поверхностных слоев после механической обработки (шлифование, наклеп), обнаруживают остаточные механические напряжения, выявляют усталостные трещины в металлах на ранних стадиях их развития, обнаруживают наличие альфа-фазы и т.д.

Классификация и использование вихретоковых преобразователей

По рабочему положению относительно объекта контроля преобразователи делят на проходные, накладные и комбинированные.

Накладные преобразователи обычно представляют собой одну или несколько катушек, к торцам которых подводится поверхность объекта.

Накладные преобразователи выполняют с ферромагнитным сердечником или без него. Благодаря ферримагнитному сердечнику (обычно ферритовому) повышается абсолютная чувствительность преобразователя и уменьшается зона контроля за счет локализации магнитного потока (рис. 1.7).

а – круглые коаксиальные; б – прямоугольные; в – прямоугольные; прямоугольные крестообразные; г – с взаимо перпендикулярными осями

Рисунок 1.7 – Накладные преобразователи

Накладные преобразователи с сердечниками изображены на рис.1.8 и делятся на четыре группы: цилиндрические, прямоугольные, полуброневого типа, в виде полуторида.

а – цилиндрические, б – прямоугольные, в – полуброневого типа,

г – в виде полуторида

Рисунок 1.8 – Накладные преобразователи с сердечниками

Проходные ВТП делятся на наружные, внутренние, погружные. Отличительная особенность проходных ВТП заключается в том, что они в процессе контроля проходят либо снаружи объекта, охватывая его (наружные), либо внутри объекта (внутренние), либо погружаются в жидкий объект (погружные). Они имеют однородное поле в зоне контроля, в результате чего радиальные смещения однородного объекта контроля не влияют на выходной сигнал преобразователя.

а, б, в – внешние; г, д – внутринии; е, ж – погружные; 1- объект контроля; 2 – возбуждающяя обмотка; 3 – измерительная обмотка

Рисунок 1.9 – Проходные преобразователи

Комбинированные преобразователи представляют собой комбинацию накладных и проходных ВТП. На практике они встречаются сравнительно редко.

У комбинированных ВТП обозначения такие же как и у проходных преобразователей, рис 1.10.

Особую разновидность представляют собой экранные ВТП, отличающиеся тем, что у них возбуждающие и измерительные обмотки разделены контролируемым объектом. Различают накладные экранные ВТП и

проходные экранные ВТП, соответственно первого и второго типов согласно (рис. 1.11 и 1.12).