ТОКОВИХРЕВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ

§ 5.1. Задачи, решаемые методом вихревых токов

в полевых условиях

Метод вихревых токов (ВТ) относится к косвен­ным методам контроля, при котором свойства изделий оцени­ваются по сигналу (например, по отклонению стрелки микроам­перметра), многократно преобразованному из одной физической величины в другую. Сущность такого контроля состоит в наблю­дении (после преобразования) изменений ВТ, протекающих в про­веряемой детали (или ее части), относительно ВТ в детали (или ее части),’-свойства которой считают приемлемыми. Значения ам­плитуды и фазы ВТ зависят от физико-механических свойств ма­териала, его сплошности, размеров и формы детали, расстояния от датчика до металлической поверхности детали.

Особенности контроля методом ВТ в условиях эксплуатации авиационной техники изложены :в гл. I. В этих условиях его ис­пользуют в основном для выявления поверхностных и подповерх­ностных (в слое до 1 мм) дефектов сплошности в деталях различ­ной формы из немагнитных сплавов. В отдельных случаях его применяют для определения марки материала или значительных изменений структуры некоторых сплавов. Наибольшие преимуще­ства метода ВТ проявляются при контроле деталей с защитными покрытиями, небольших по площади участков, деталей, располо­женных в труднодоступных местах конструкции, при поиске мало­раскрытых трещин, при контроле отверстий и т. д. Этот метод в эксплуатации может быть применен также для измерения тол­щины изделий или покрытий на них.

Кроме общих условий эффективного применения МНК на аэро­дромах (см. гл. 1) специфическими условиями для метода ВТ при поиске несплошности материала являются следующие:

.— не должно быть резко выраженной неоднородности свойств материала по всей зоне контроля (практически невозможно эф­фективно контролировать сварные швы стальных узлов, лопатки компрессора из ферромагнитного материала, на которых имеются прижоги, участки наклепа; участки, непосредственно примыкаю­щие к стальным крепежным деталям, и т. д.);

— не должно быть значительных изменений формы поверхно­сти в пределах зоны контроля (сложно контролировать, напри­мер, галтельные переходы вдоль замка лопаток роторов турбин и компрессоров авиационных двигателей);

— не должно быть существенных изменений толщины детали по всей зоне контроля, если толщина соизмерима с глубиной про­никновения ВТ (см. далее).

В промышленности, на транспорте, в энергетике нашел широ­кое применение метод основной гармоники ВТ, рассматриваемый далее. Другие методы ВТ (высших гармоник, импульсный, много — цараметровый) находятся в стадии исследований и отработки ап­паратуры.

§ 5.2. Датчики вихревых токов

Подпись: таль; 2 — возбуждающая обмотка; 3 — сердечник; 4 — вторичная обмотка

Чувствительными элементами (датчиками), кото­рые позволяют получить сигнал о сплошности и других свойствах проверяемой детали, являются катушки индуктивности (рис. 5.1).

По виду электрической величины на выходе различают пара­метрические и трансформаторные датчики. В первых, однообмо­точных (рнс. 5.1, а, б, в, е, ж), сигналом является приращение ком­плексного (активного и индуктивного) сопротивления. Сигнал создастся в той же обмотке, по которой идет возбуждающий ток. Во вторых, двухобмоточных, датчиках (рис. 5.1, г, (9), сигналом яв­ляется приращение комплексного напряжения, создаваемое в из­мерительной (вторичной) обмотке.

По расположению обмоток относительно детали выделяют на­кладные (рис. 5.1, а, б, в, г), наружные проходные (рис. 5.1,е) и внутренние проходные (рис, 5.1, ж) датчики,

По части поля, создающей сигнал, различают датчики отра­женного деталью поля (рис. 5.1, а, б, в, г, е, ж) и датчики проходя­щего сквозь деталь поля, или экранные (рис. 5.1, д).

Датчики могут содержать в качестве концентраторов магнит­ного поля ферромагнитные (чаще ферритовые) сердечники раз­личной формы, например стержневые, броневые, тороидальные со щелыо (рис. 5.1,а, б, в). Диаметр и длина применяемых датчиков могут быть от миллиметра до метра. От размеров датчика (в пер­вую очередь от диаметра) зависит минимальный размер выявляе­мой несмлошности, т. е. чувствительность дефектоскопа.

Наружные проходные датчики применяют для контроля прут­ков, проволоки, профилей, труб, шаров, роликов, обойм подшипни­ков, крепежа и т. д. Внутренними проходными проверяют трубы, отверстия. Экранными контролируют листы, ленты (накладными) или трубы (проходными). Эти типы датчиков используют в основ­ном при производстве изделий.

Наиболее универсальными являются накладные датчики. Они пригодны для контроля изделий практически любой формы и раз­меров. Токовихревые дефектоскопы ВДЦ-1М, ВДЦ-2, ВД-1ГА, ППД-1, ДНМ-15, ДНМ-500 содержат малогабаритные накладные параметрические и трансформаторные датчики с ферритовыми сердечниками.