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
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.