جوشکاری , تست غیر مخرب و بازرسی جوش

بازرسی جریان گردابی(ET)
نویسنده : ابوذر کیانپور - ساعت ٢:٢٧ ‎ق.ظ روز شنبه ٢٦ فروردین ،۱۳٩۱
 

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 می  ‎توان 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.

 

تشکلیل جریان گردابی در برابر میدان مغناطیسی


یکی از متغیرهای اصلی این روش رسانندگی الکتریکی ماده است. رسانندگی عکس مقاومت ویژه می ‎باشد و هر ماده مقدار رسانندگی منحصر به خود را دارد. رسانندگی فلز یا آلیاژ تحت تاثیر بسیاری از عاملهاست و می‎تواند بر اثر تغییرات کاملاً جزئی در ترکیب شیمیایی و یا انجام عملیات حرارتی دچار تغییر گردد. همچنین بزرگی میدان مغناطیسی در پیرامون پیچه اولیه، ویژگیهای الکتریکی و مغناطیسی ماده و وجود ناپیوستگیها از جمله عواملی هستند که بر جریانهای گردابی تاثیر گذارند .  

 


با برقرار شدن جریان در پیچه، دستگاه علائمی را نشان می‎دهد که حتی در نبود قطعه نیز مشاهده می ‎شود. با نزدیک شدن پیچه به قطعه این علائم تغییر کرده و تا موقع رسیدن به قطعه افزایش می ‎یابد. این تغییرات که در فاصله بین پیچه و قطعه ایجاد می  ‎شود را خیز می‎نامند. اثر خیز بر روی نتایج از این جهت اهمیت دارد که با تغییرات جزئی فاصله، بسیاری از نشانه‎های ناشی از شرایط مورد نظر را می‎تواند بپوشاند. جریانهای گردابی در لبه‎های جسم دچار واپیچش می‎شود و این پدیده اثر لبه نام دارد. معمولاً اثر لبه خیلی زیاد است و به طور کلی توصیه می‎شود که بازرسی به فاصله 3 میلیمتری لبه جسم محدود شود .  
جریانهای گردابی در سطح قطعه به صورت یکنواخت پخش نمی‎شوند و در سطح جسم و در زیر پیچه چگال‎ترند و با دور شدن از سطح به طور نمایی از شدتشان کاسته می‎شود، به طوری که این جریانها در فاصله‎ای از زیر سطح قطعات بزرگ ناچیز هستند. این کاهش شدت را اثر پوسته می‎نامند .   
عمق نفوذ استاندارد در این روش برحسب بسامد و برای هر ماده مشخص می‎شود. زمانی که ضخامت قطعه از حدود سه برابر عمق نفوذ استاندارد کمتر باشد، جریانهای گردابی با فاصله گرفتن از سطح دچار واپیچش می‎شوند و این واپیچش با ضخامت ماده تغییر می کند .  
به دلیل این که تغییر ضخامت اجسام با مقطع نازک سبب تغییر در مقاومت ظاهری پیچه بازرسی خواهد شد، از این ویژگی برای تعیین ضخامت اجسام نازک استفاده می‎شود و هر چقدر جسم نازک‎تر باشد تعیین ضخامت آن از دقت بالاتری برخوردار خواهد بود .  
در این روش برای بررسی عیوب سطحی از بسامدهای بالا و برای آشکار سازی عیوب زیر سطحی و عمقی از بسامد های پایین استفاده می‎شود. با کاهش بسامد حساسیت این روش کاهش می‎یابد و بسامدهای به کار رفته در بازرسی مواد غیر مغناطیسی به مراتب بالاتر از مواد فرومغناطیس است و به دلیل اینکه مواد فرومغناطیسی عمق نفوذ کمی دارند به بسامدهای پایین‎تری برای بازرسی نیاز دارند. بازرسی مواد غیر مغناطیسی در بسامدهایی با گستره  MHZ 5 - kHz 1  انجام شده و برای مواد مغناطیسی غالباً از بسامدهای پایین‎تر از MHz 1 استفاده می‎شود. به طور کلی بسامد مورد استفاده در هر آزمون باید به گونه‎ای باشد که امکان دستیابی به حساست بهینه را در عمق دلخواه به وجود آورد .  
در بسیاری از بازرسیها از پیچه‎هایی که درون محفظه‎ای جاسازی شده‎اند به عنوان پروب بازرسی استفاده می‎شود. این پروب‎ها برعکس پروبهای فراصوتی به سیال واسط بین خود و قطعه نیاز ندارند، زیرا به وسیله میدان مغناطیسی به قطعه جفت می‎شوند و در نتیجه پیش از بازرسی به آماده سازی چندانی نیاز ندارند .  
پروبها در انواع گوناگونی طراحی شده‎اند ولی می‎توان آنها را دو گروه پروبهای سطح و پروبهای سوراخ تقسیم نمود. پروبهای سطح باید بر سطح قطعه عمود باشند و به این منظور می‎توان از یک راهنما استفاده کرد. در این نوع از پروبهای تک پیچه‎ای برای آشکار سازی نقصهای سطحی مانند ترکهای ریز و از پروبهای دو پیچه‎ای برای اندازه گیری ضخامت روکشهای سطحی یا اندازه گیری رسانندگی استفاده می‎شود .
به منظور درجه بندی تجهیزات بازرسی از قطعات مرجعی که دارای نقصهایی با شکل و اندازه مشخص هستند استفاده می‎شود. این قطعات از نظر نوع ماده و کیفیت با قطعه مورد بازرسی یکسان هستند به طوری که رسانندگی یکسانی دارند .  
آزمون جریان گردابی دارای دقت بالایی است و در کنترل کیفی بسیاری از فرآیندهای تولید به کار می‎رود. این روش را می‎توان به صورت کاملاً خودکار انجام داد و علاوه بر شناسایی عیوب می‎توان از آن برای اندازه‎گیری ضخامت روکشهای رسانا یا نارسانا و همچنین تشخیص و رده‎بندی مواد استفاده نمود .
در این روش از پیچه‎های جستجوگر گوناگونی استفاده می‎شود که دو نوع متداول آن عبارت است از پیچه نوع تخت که برای بازرسی سطوح تخت مناسب است و پیچه نوع سیملوله‎ای که برای قطعات استوانه‎ای توپر و توخالی به کار می‎رود.