شما اینجا هستید: صفحه اصلیآزمایش غیرمخرببازرسی درات مغناطیسی-MT آشنایی با اصول تست ذرات مغناطیسی

آشنایی با اصول تست ذرات مغناطیسی

آشنایی با اصول تست ذرات مغناطیسی

 

 

تئوری 

ميدان مغناطيسی بطور طبيعی در سطح وزيرسطح جاری می شود اگر شدت ميدان را طوری تنظيم کنيم که در سطح پيرامون کم باشد ، بعلت اثر پوسته در لبه های ابتدا و انتهای قطعه فوران ميدان مغناطيسی خواهيم داشت .
اگر در سطح یا زیر سطح ، درجهت غیر موازی بر امتداد انتشار خطوط مغناطيسی ، ناپيوستگی وجود داشته باشد به دليل اثر پوسته ٬ نشت ميدان مغناطيسی و اينکه نا پيوستگی ، دو سطح با قطب های غیر همنام می باشند اين نشتی به شکل پل مغناطیسی در محل ناپيوستگی بوجود می آید.

 

آموزش تست ذرات مغناطیسی

حال اگر ذرات مغناطیسی روی چنين سطحی پاشيده شود جذب ميدان نشتی (پل مغناطيسی) در محل ناپيوستگی خواهد شد و آن را قابل رويت می کند.
 

آموزش تست ذرات مغناطیسی
 


 

 میدان مغناطیسی Magnetic Field

هر ماده مغناطیسی شده دارای دو قطب مثبت و منفی است و همچنین اطراف ماده مغناطیسی شده میدان مغناطیسی که شامل خطوط میدان است وجود دارد. نام دیگر خطوط میدان Magnetic Flux Lines (خطوط شار مغناطیسی) می باشد .
این خطوط را میتوان با قراردادن یک آهن ربا در زیر یک صفحه کاغذ که روی آن براده آهن وجود دارد ترسیم کرد . این خطوط از قوانین زیر تبعیت می نمایند:
جهت قراردادن شار مغناطیسی از قطب شمال به جنوب در خارج ماده مغناطیسی و از جنوب به شمال در داخل آن است.
خطوط شار مغناطیسی همدیگر را قطع نمی نمایند.
بطور جانبی یکدیگر را دفع می کنند.
در یک وضعیت کششی هستند.
جائیکه شدت میدان مغناطیسی بزرگتر است خطوط نیروی بیشتری موجود است.

 

آموزش تست ذرات مغناطیسی
 


 

جریان مغناطیسی Magnetic flow

مجموعه کل خطوط مغناطیسی موجود در یک میدان مغناطیسی را بنام فلوی مغناطیسی می نامیم.
 


 

چگالی میدان مغناطیسی density of the magnetic field

مقدار شار یا فلوی مغناطیسی در واحد سطح مقطع که شار را قطع کند چگالی میدان مغناطیسی گویند .
واحد آن تسلا می باشد که جانشین گوس شده است (تسلا 1 = 104 گوس) و آنرا با B  نشان می دهند.

 

آموزش تست ذرات مغناطیسی
 


 

نیروی محرکه مغناطیسی Magnetic the driving force

نیروی کلی که تمایل به ایجاد فلوی مغناطیسی در یک مدار آهن ربائی دارد را نیروی محرکه مغناطیسی می نامند .
مقدار آن از حاصلضرب شدت جریان در تعداد حلقه های سیم پیچ به دست می آید.   و آن را با Ө نشان می دهیم . 
    Ө = I. N                                                             
I شدت جریان بر حسب آمپر و N   تعداد دور سیم پیچ و Ө نیروی محرکه مغناطیسی بر حسب آمپر دور می باشند.

آموزش تست ذرات مغناطیسی

مدار آهنربائی در تست ذرات مغناطيسی به دو صورت می باشد .
1- سيم پيچ
يا
2- عبور جريان از يک هادی
نیروی محرکه مغناطیسی در اولی بر حسب آمپر در تعداد دور سيم پيچ و در دومی بر حسب  آمپری که از قطعه می کذرد  محاسبه می گردد .

 


 

اندازه شدت میدان مغناطیسی Measured magnetic field strength

  از تقسیم نیروی محرکه مغناطیسی ( Ө) به طول متوسط خطوط میدان (L ) بدست می آیدو با H   نمایش داده می شود و واحد آن آمپر بر متر است.
H = IN / L
در تست ذرات مغناطيسی اگر نيروی محرکه پيچه باشد L به طول خطوط ميدان در سطح جانبی گفته می شود که تقريناً دو برابر طول قطعه می باشد. و اگر نيروی محرکه، عبور جريان باشد L به طول خطوط ميدان درمحيط سطح مقطع گفته می شود که تقريناً 3 برابرقطر قطعه می باشد
اين واحد در تست ذرات مغناطيسی کيلو آمپر بر متر( KA / M ) می باشد که برابر با 10 آمپر بر سانتيمتر است A /Cm ضربدر ۱۰ مقدار آن برابر است با 2 تا 5 واين مقدار ساده می شود به 20 تا 50 آمپر بر سانتيمتر 20 ~50 A/Cm
بوسیله دستگاه F S M با پراب اثر هال اين مقدار اندازه گیری می شود .

آموزش تست ذارت مغناطیسی
 


 

نفوذ پذیری ( Permeability )

قابلیت جذب میدان مغناطیسی در ماده که بیانگر قدرت مغناطیسی شدن می باشد را می گویند. بعبارتی سهولت در قابلیت مغناطیسی شدن میزان نفوذ پذیری را نشان می دهد .
آهن نرم و فولاد های کم کربن براحتی مغناطیسی شده (با نیروی محرکه مغناطیسی کم) بنابراين نفوذ پذیری زیادی دارند ولی خاصیت مغناطیسی خود را هم زود از دست می دهد يعنی پسماند مغناطيسی کمی دارند و برعکس مواد مغناطیسی با نفوذپذیری کم مانند مونل ، بسختی مغناطیسی شده (با نیروی محرکه مغناطیسی زياد)  ولی قابلیت نگهداری خاصیت مغناطیسی آنها بالاست يعنی پسماند مغناطيسی زياد دارند. از همین رو آهنربای نعلی شکل از مواد سخت (فولاد سخت) ساخته می شود.

 


 

اشباع Saturation magnetization

اشباع مرحله ای است که هر افزایش در نیروی محرکه مغناطیسی (H) به قطعه تغییری در شدت میدان مغناطیسی B ایجاد نمی کند.
 

آموزش تست ذرات مغناطیسی
 


 

نگهدارندگی : ( Retentively )

درجه قابلیت نگهداری خاصیت مغناطیسی در مواد فرومغناطیسی را گویند.
 


 

رابطه بین نیروی محرکه H و چگالی شار میدان B:
اگر یک ماده مغناطیس شونده ای که خاصیت مغناطیسی در آن وجود ندارد را در یک سیم پیچ (کویل) قرار داده و جریان مستقیمی (DC) در کویل اعمال کنیم بطوریکه جریان از صفر شروع شده (آمپر ) و بطور پيوسته و با نرخ معین افزایش یابد منحنی فوق بدست می آید

نتیجه حاصل از گراف فوق :
با افزایش نیروی مغناطیس کننده، شار جریان یافته خطوط میدان در ماده افزایش می یابد تا به نقطه اشباع برسد.

نکته: اگر در ماده خاصیت مغناطیسی قبلی وجود نداشته باشد به گراف فوق، گراف بکر (Virgin) گفته می شود.
منحنی فوق میزان ماکزیمم دانسیته شار مغناطیسی را که می تواند در ماده جاری شود را بیان می کند. با کاهش تدریجی نیروی مغناطیسی کننده، دانسیته شار میدان نیز کاهش می یابد ولی به صفر نمی رسد و به مقدار میدان مغناطیس باقی مانده در ماده، پسماند مغناطيسی کويند

 


 

قدرت نگهداری (Retentively Power)

به قابلیت نگهداری یک مقدار مشخص پسماند مغناطیسی در مواد گفته می شود.
نکته : مواد با قابلیت نفوذپذیری کم (ماده سخت) دارای قدرت نگهداری بالائی هستند.
با توجه به گراف فوق، اگر نیروی مغناطیس کننده بطور معکوس اعمال شود (همانند استفاده از جریان متناوب) بصورت تدریجی و در جهت مخالف افزایش یابد، دانسیته شار مغناطیس باقی مانده کاهش می یابد تا به صفر (نقطه C) برسد که این امر با اعمال یک نیروی مغناطیس کننده از نقطه 0 تا c ایجاد می گردد.
با اجرای عملیات فوق ، ماده عملاٌ از حالت مغناطیسی خارج شده (de magnetized) و ما می توانیم نیروی مغناطیس کننده لازم برای اینکار را محاسبه کنیم.
تعریف نیروی مغناطیس کننده معکوس : نیروی مغناطیس کننده معکوس (Coercive Force) به منظور از بین بردن مغناطیس باقیمانده در ماده بکار میرود.
نکته : مواد مغناطیسی سخت نیاز به نیروی مغناطیس کننده بیشتری جهت از بین بردن مغناطیس باقی مانده در ماده دارد .
فولادها دارای پسماند مغناطيسی نسبتاً بالائی هستند.
محدوده بین o-c نشانگر نیروی لازم برای از بین بردن مغناطیس باقی مانده در قطعه است.
محدوده بین o-b نشانگر میزان مغناطیس باقی مانده در ماده است . (یا قابلیت نگهداری خاصیت مغناطیسی در ماده)
در صورتیکه نیروی مغناطیس کننده از نقطه c بیشتر شود، دانسیته شار مغناطیسی تا نقطه اشباع زیاد می شود ولی در جهت معکوس (نقطه d)
اگر مجدداً ، نیروی مغناطیسی را تا نقطه صفر کاهش تدریحی دهیم ، نقطه e تا o نشانگر میزان مغناطیسی باقی مانده در جهت مقابل است.
با افزایش نیروی مغناطیسی در جهت اصلی، یک چرخه (loop) کامل ایجاد می شود. باید توجه کرد که منحنی خط چین دیگر دنبال نمی شود و به آن منحنی اصلی یا اولیه گفته می شود.
نقطه بین f تا o نشانگر مقدار نیرویی است که لازم است تا مغناطیس باقی مانده در جهت مخالف نیز از بین برود.
نکته : نیروی مغناطیس کننده لازم جهت مغناطیس زدائی در جهت اصلی و جهت عکس با هم برابرند و فقط علامت آنها با هم فرق می کند. (یکی مثبت و دیگری منفی)
به منحنی بسته فوق منحنی هیستریسیز (Hysteric's loop) گویند.

 


 

تعریف مقاومت مغناطیسی (Reluctance)

مقاومت ماده در مقابل نیروی مغناطیس کننده را گویند.
نکته : پهنای منحنی هیستر یسیز در مواد سخت بیشتر از مواد نرم است چون نیروی مغناطیس کننده لازم برای برطرف کردن مغناطیس باقی مانده در مواد سخت بیشتر است و علت آن بیشتر بودن میزان این مغناطیس باقی مانده می باشد
نتیجه گیری :
1- مواد با قابلیت نفوذ کم به سختی مغناطیس میشود.
2- مواد با قابلیت نگهداری زیاد مغناطیسی منجر به باقی ماندن میدان مغناطیس قوی تر می شود.
3- نیروی مغناطیس کنندگی بالا نیاز به نیروی مغناطیس معکوس زیاد برای برطرف کردن مغناطیس باقی مانده دارد.
4- مقاومت مغناطیسی بالا مقاومت زیاد در مقابل نیروی مغناطیس کننده دارد.
5- مغناطیس باقی مانده زیاد باقی ماندن میدان مغناطیسی قوی تر را موجب شود.
نکته : مواد مغناطیسی سخت ، مقاومت مغناطیسی بالائی دارند لذا نیاز به نیروی مغناطیس کننده قوی تر داشته و به طبع مغناطیس باقی مانده در آنها قوی تر است و نیاز به نیروی مغناطیس زدای قوی تری هم دارند.

 


 

مغناطیسی کردن و اثر ناپیوستگی های مواد effects of magnetic material discontinuities

جهت میدان مغناطیسی در یک مدار الکترومغناطیسی بستگی به جهت جریان در آن مدار داشته و خطوط میدان همیشه بر امتداد جریانی که از یک رسانا می گذرد عمود می باشد. رابطه بین جهت میدان و جریان نیز از روی قانون ساده انگشتان دست راست تعیین می شود.
 

آموزش تست ذرات مغناطیسی

جریان الکتریکی را میتوان برای ایجاد میدانهای طولی در قطعات نیز مورد استفاده قرارداد. در این حالت رسانای جریان به صورت سیم پیچی مرکب از یک یا چند دور در می آید که قطعه را احاطه کرده و جریان گذرا از آن ، در قطعه میدانی خطی مطابق شکل ایجاد می کند.

آموزش تست ذرات مغناطیسی
 


 

اثر ناپیوستگی های مواد Discontinuities of material

زمانی که یک میله مغناطیسی بدونیم می شود هر قسمت بطور مجزا دارای دو قطب S,N می شوند و در صورت چسباندن آنها از دو سر غیرهمنام، قطبها بطور کامل از بین نرفته و یک نشتی در ناحیه اتصال باقی خواهد ماند.
نشتی مغناطیسی در حقیقیت یک شکست یا ناهماهنگی در مدار مغناطیسی است.

آموزش تست ذرات مغناطیسی

همچنین اگر تکه ای از ماده مغناطیسی جدا شود خطوط نیرو از میله جدا شده و از طریق هوا از یک قطب به قطب دیگر وارد می شود. آزمایش پودر مغناطیسی برنشت مغناطیسی تکیه دارد. که در حقیقت سطح قطعات فرومغناطیسی را که هر گونه عیوب و نواقص سبب نشت شار مغناطیسی می شود را می توان بازرسی نمــود.
تعیین نشت فلوی مغناطیسی در آزمایش ذرات مغناطیسی به عوامل زیر بستگی دارد:
1- انـدازه ترک       
2 - شکل  ترک       
3- حجم   ترک       
4- جهـت  ترک
5- فاصـله ترک تا سطح              
6- نفوذپذیری قطعه

قابلیت آزمون ذرات مغناطیسی ، برای عیب یابی ، بستگی به جهت عیوب نسبت به میدان القاء شده در قطعه  داشته، و در حالیکه عیب عمود بر امتداد میدان باشد از بیشترین کارآئی برخوردار خواهد بود. این مسئله در شکل زیر نشان داده شده است. 

آموزش تست ذرات مغناطیسی

قابلیت آزمون ذرات مغناطیسی ، برای عیب یابی ، بستگی به جهت عیوب نسبت به میدان القاء شده در قطعه  داشته، و در حالیکه عیب عمود بر امتداد میدان باشد از بیشترین کارآئی برخوردار خواهد بود. این مسئله در شکل زیر نشان داده شده است.
 

آموزش تست ذرات مغناطیسی

برای آگاهی از وجود تمام عیوب یک قطعه ، معمولاً لازم است آنرا بیش از یکبار مغناطیس نمائیم.
برای قطعات به اشکال نسبتاً ساده اینکار به این ترتیب عملی می شود که برای تعیین عیوب طولی قطعه ، نخست میدان مغناطیسی دوار در آن ایجاد شده و سپس قطعه مغناطیس زدائی و با استفاده از جریان حلقوی و القاء میدان طولی در آن ، عیوب غیرطولی آن نیز آشکار سازی می شود.
شکل زیر میله ای را که عیوب آن دارای امتدادهای مختلف اند نشان میدهد، با عبور جریان در این میله،فقط عیوب طولی آن قابل آشکارسازی خواهد بود.


شکل قطعه پیچیده باشد، میدان های مغناطیسی الفاء شده در آن دچار اعوجاج شده و معمولاً ترکیبی از دو میدان دوار و طولی را در پی خواهد داشت.

 

logo-samandehi