4.8. Магнитографическая дефектоскопия

Процесс магнитографического контроля состоит из двух операций: записи полей рассеяния над объектом контроля на магнитную ленту (рис. 2.33а) и считывания магнитного отпечатка с ленты (рис. 2.33б). При записи лента 3 укладывается на объект контроля 1 (прижимается к его поверхности). Намагничивание осуществляется электромагнитом 2. Считывание производится в специальном аппарате (он и называется магнитографическим дефектоскопом), который снабжен вращающимся барабаном с закреплённым в нём преобразователем. Лента протягивается вплотную к барабану - происходит построчное сканирование. Для считывания в качестве преобразователей используют малогабаритные измерители магнитного поля (феррозонд, датчик Холла, магнитная головка и т.д.).

Для записи обычно используют двухслойные ленты, которые состоят из немагнитной основы (ацетилцеллюлозы, полихлорвинила, лавсана) и магнитоактивного слоя - магнитного порошка, взвешенного в лаке, обеспечивающем хорошую адгезию с основой. Для изготовления рабочего слоя используют гаммаокислы железа (g-Fe₂O₃), железокобальтовый феррит (СоFe₂O₃)⁴, двуокись хрома CrO₂. В однослойных лентах магнитный порошок вводится непосредственно в основу, однако у таких лент магнитные свойства хуже, чем у двухслойных.

Известно применение для магнитографии гибких дисков и валиков (на основе эластичных материалов: резины, пластмассы и т.д.), металлических лент, содержащих два рабочих слоя с различной коэрцитивной силой (это позволяет работать и в средних и в больших намагничивающих полях), а также других магнитных носителей.

а б

Рис. 2.33. Процесс магнитографической дефектоскопии:

а - запись; б - воспроизведение. 1 - объект контроля, 2 - электромагнит,

3 - лента, 4 - ролики, 5 - преобразователь, 6 - траектория сканирования,

7, 8 - видеоконтрольные устройства.

Преимущества магнитографии:

- лента легко деформируется, поэтому можно контролировать сложные конфигурации изделий, например сварные швы с валиком (на рис. 2.33 изображено изделие с валиком);

- процессы записи и считывания разнесены в пространстве и времени, поэтому запись можно осуществлять в сложных условиях (например, под водой), а считывание, требующее участия электронных приборов, - в нормальных условиях;

- лента является документом.

Вместе с тем, есть один специфический недостаток - лента, как промежуточный носитель информации, является существенно нелинейным звеном. Вследствие этого необходимо определить степень соответствия записанного поля (поля отпечатка) исходному полю дефекта.

Рис. 2.34. Кривая намагничивания (1) и зависимость остаточной

Намагниченности ленты от поля (2)

Важнейшей характеристикой ленты является зависимость остаточной намагниченности от поля . На рис. 2.34 кривой 1 показана кривая намагничивания некоторой ленты. Если довести ленту до насыщения полем, а затем его отключить, то лента будет иметь максимальную остаточную намагниченность, но если лента намагничена полемили полем, то соответственно остаточная намагниченность будет иметь величинуи. Кривая 2 на рис. 2.34 показывает зависимость.

Теперь обратимся к рис. 2.35. Он состоит из четырёх частей. Справа внизу изображено поле дефекта в очень упрощённом виде - в виде треугольника в координатах . Справа вверху (рис. 2.35б) - также в упрощённой аппроксимации - кривые для двух разных лент 1 и 2.

Проанализируем запись на ленту 1. Несмотря на то, что поле дефекта до существует, это не оставит отпечатка на ленте, поскольку при остаточная намагниченность ленты равна нулю (рис. 2.35б).

Рис. 2.35. Запись поля дефекта (а) на ленты с характеристиками 1 и 2 (б),

остаточная намагниченность (в) и поляризация (г) лент

Несмотря на то, что поле дефекта меняется по величине, при остаточная намагниченностьменяться не будет, т.к. прииз рис. 2.35б следует =. Заметим, чтосоответствует полю дефекта при некоторой координате, а полесоответствует координате. Таким образом, остаточная намагниченность на ленте будет меняться при измененииx в пределах , а также при. На участкебудет иметь место равенство. Это изображено на рис. 2.35в.

Там, где меняется , образуются полюса (или заряды). Величина зарядов. Они показаны на рис. 2.35г. В принципе можно рассчитать то поле, которое они создают в окружающем пространстве. Но прежде отметим одно важное обстоятельство: проведя те же построения для ленты 2, мы получим другую систему зарядов, отличающуюся и по величине, и по расположению, а соответственно и другое поле отпечатка. Кроме того, поскольку заряды теперь расположены вдоль ленты (а у дефекта - по вертикальным граням), то поле отпечатка обоих лент будет отличаться и по топографии, и по величине от записанного поля.

На рис. 2.36 показаны экспериментальные данные по записи поля провода с током, топография которого хорошо известна, на ленту МК-2. Эти данные достаточно рельефно характеризуют отличия исходного поля от поля отпечатка, причём здесь не столько принципиально отличие по величине полей, сколько по топографии.

Таким образом, на величину и топографию поля отпечатка влияют:

- крутизна характеристики ленты ;

- величина ленты;

Рис. 2.36. Топография исходного (а) и отображённого лентой МК-2 (б) полей:

1 - провод, 2 - прокладка, 3 - лента, 4 – феррозонд,

высота провода над лентой h = 6 мм; ток 425 А; = 1,3 мм.

- величина участка ;

- величина ;

- локализация поля дефекта: на одной и той же ленте равное по величине, но более "узкое" поле (т.е. имеющее больший градиент ) создаёт большее поле отпечатка.

На результаты магнитографии также оказывает влияние значение намагничивающего поля. На рис. 2.37 показано экспериментально определенное поле отпечатка наружной щели шириной 0,25 и глубиной 2 мм при различных значениях . Здесь при, равном 180 и 270 А/см, поле дефекта превышает поле насыщения ленты. Зависимость поля дефекта от намагничивающего поля имеет вид кривой с насыщением. Видно, что топография поля отпечаткасущественно меняется при изменении намагничивающего поля.

Рис. 2.37. Запись поля щели глубиной 2 мм и шириной 0,25 мм

при различных значениях поля (лента МК-2)

Приведенные данные показывают необходимость правильного выбора лент и режимов контроля. Ещё более внимательного подхода требует контроль сварных швов с валиком усиления, поскольку валик усиления создаёт поле, противоположное полю дефекта.