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      技術研究

      渦流探傷的原理是什么 能檢測出哪些缺陷

      發布時間: 2018-03-21 10:45   4767 次瀏覽
        在一些工程圖紙的腳注上有時會出現這樣一句話:“必須采用渦流探傷技術進行探傷”;但是卻并沒有明確指示應該對該組件上的哪個區域進行探傷,并且也沒有指出利用渦流探傷的目的是什么:查找缺陷?驗證熱處理過程?還是螺紋探傷?工程師們都想利用一種成熟的技術來驗證工程組件的質量問題,但是渦流探傷技術卻不能作為一個全面的測試技術使用,因此,為了獲得正確的探傷結果,充分理解這種探傷技術的原理、應用范圍和操作方法是十分重要的。
        
        渦流探傷技術主要是采用電磁場探傷金屬制品表面和次表面上的缺陷。電磁感應科學是在19世紀中期發展而來,在19世紀后期,人們發現將線圈與具有不同電導率的金屬接觸時得到的實驗數據會發生改變。在19世紀50年代到60年代,渦流技術逐漸發展成了一種廣泛應用于核能和航空工業領域的新興技術。
        
        在渦流探傷技術中,將通電線圈放置在待探傷金屬樣品附近,金屬樣品內會感應出渦流。與不含缺陷的同種金屬制品對比而言,制品中若存在缺陷或者結構發生改變都會導致渦流變化。因為渦流的分布和大小,除與線圈的形狀和尺寸、電流的大小和頻率等有關外,還取決于試件的電導率、磁導率、形狀和尺寸、與線圈的距離以及表面有無裂紋缺陷等。因而,在保持其他因素相對不變的條件下,利用探測線圈測量渦流所引起的磁場變化,可推知試件中渦流的大小和相位變化,進而獲得有關電導率、缺陷、材質狀況和其他物理量(如形狀、尺寸等)的變化或缺陷存在等信息。
        
        渦流探傷通常能夠在幾秒鐘內完成,這使得它易于整合到生產線中,并且,此過程不需要用到耦合劑,探傷之前也不需要對樣品進行預清洗工作。此外,由于渦流還受電導率影響,這種技術還可以用來探傷合金材料之間的差異性等。
        
        渦流探傷的應用范圍
        
        那么渦流探傷技術能夠具體用來做什么呢?該技術能夠在哪些方面幫助人們驗證工業生產流程并降低不合格產品的生產概率呢?
        
        下面列出了一些渦流探傷的主要應用范圍:
        
        1裂紋和缺陷探傷
        渦流探傷
        用于探傷裂縫的渦流探傷探針
        
        渦流探傷技術非常適用于查找金屬部件的表面裂縫和缺陷,探傷效率極高。在受到交變磁場誘導后,待探傷制品內將產生渦流流動,如果這些渦流被表面裂縫或者缺陷中斷,渦流探頭和儀器將會探測出渦流的變化并將該存有裂縫的制品標記為失效產品。
        
        渦流探傷對于裂縫和缺陷來說,是一種非常干凈、快速且探傷結果可重復的高效方法,而且很容易被整合到生產過程中,用于探傷一些利用肉眼難以察覺的缺陷。所用的探傷探針可以根據需求進行定制以有針對性的適應一些面積較小、難以觸及的關鍵區域。此外,有了陣列探測器和材料處理系統的輔助還能夠實現對一些大型或者復雜產品的表面區域進行探傷。
        
        可以利用渦流探傷技術探傷缺陷的產品主要有:車輪軸承、滾子軸承、小齒輪、軸、傳動齒輪、活塞、緊固件、管道系統以及鋼軌等。
        
        2熱處理和材料結構驗證
        渦流探傷
        對熱處理的齒輪進行渦流探傷
        
        渦流探傷還能通過與已知結構的完好組件進行對比,進而驗證待測試件是否具有完好的材料結構。
        
        熱處理過程中的變化以及所使用合金種類的不同都會導致材料結構的差異。這些差異會導致測試件表面硬度和硬化層深度的變化。渦流探傷技術能夠通過材料電導率和磁導率的變化探傷出這些差異,因此,該技術有助于驗證測試件的結構完整性和耐久性。
        
        渦流探傷對于熱處理和材料結構驗證方面,屬于一種快速、干凈的探傷方法;對產品的探傷結果通??梢郧逦娘@示出“通過”或“不合格”。
        
        可以利用渦流探傷技術進行熱處理過程和材料結構驗證的產品主要有:車輪軸承、滾子軸承、軸桿、小齒輪、球釘、金屬粉末燒結產品、插銷、緊固件、傳動齒輪、傳動系組件以及醫療器件等。
        
        3螺紋、功能件和裝配件驗證
        渦流探傷
        對螺紋進行渦流探傷
        
        類似于上述結構測試,渦流探傷技術還能夠用于驗證螺紋的質量問題、組件的功能驗證、或者驗證某個裝配件是否被正確地組裝在一起。
        
        對螺紋進行渦流探傷有助于識別出螺紋是否出現局部受損、尺寸是否過大或者過小、設計是否合理等信息。
        
        可以利用渦流探傷進行功能驗證的組件主要包括:門凹槽、齒條等。
        
        裝配件的驗證測試主要包括:軸承座圈上球軸承的安裝、軸承內的夾雜物、活塞環的取向以及閥門和管件的組裝等。
        
        渦流探傷的應用場合
        
        在許多情況下,渦流探傷都能夠取得很好的測試效果。
        
        大批量測試:對于大批量生產測試,渦流探傷體系能夠提供較高的投資回報率。
        
        小批量測試:小批量測試方法比較適合于探傷具有較高經濟價值的測試件或者其本身經濟價值不高,但在某些情況下,質量的不合格會導致較大的經濟損失的產品,例如,一個經熱處理后的小型C型夾本身是一個成本低廉的產品,但是如果將其與汽車制動系統聯用,那么由該產品不合格所引起的代價則會很高。
        
        整合到生產線:對于在線渦流探傷而言,探傷速度和可重復性是兩個非常關鍵的因素;當將該方法直接整合到生產線上,渦流探傷設備能夠與可編程控制器共同協作快速找出不合格產品。
        
        渦流探傷的操作
        
        與其他探傷技術一樣,如果不能正確的執行渦流探傷操作,那么得出的結果將會是不一致甚至是錯誤的。進行準確、可靠的測試要求渦流傳感器(線圈/探針組裝)與根據特定測試需求選取的低噪聲渦流探傷設備相互匹配。此外,還需要一套良好的材料處理系統和一個具有基本的渦流探傷知識且接受過培訓的專業操作人員。
        
        操作具體包括哪些內容呢?
        
        首先,你需要對可能會遇到的情況做好理解及準備工作。
        
        對于材料結構或者熱處理探傷試驗,應當記錄實際探傷環境,例如熱量、風冷、感應加熱線圈錯位(由于線圈彎曲或者損壞等)等。了解測試組件表面、幾何特性和取向是如何影響測試結果的;一般而言,粗糙、不平整的表面可能會引起額外的系統噪聲,這就可能造成一些很小的缺陷難以被探傷出來。測試件的幾何結構和取向等因素同樣需要進行考慮。在測試過程中,應當確保渦流傳感器(線圈/探針)相對于樣品保持在同樣的位置,如果間距或者位置不一致,測試結果也會不一致。
        
        另外,需要一套可靠的材料處理系統。
        
        再好的儀器和探傷探頭也不能彌補工具不合適所帶來的不足。定期的系統檢查有助于確保測試組件和傳感器保持在正確的位置上。如果測試是手動進行的,應該利用機械工具以減少不良的測試影響。
        
        盡量采用穩定、低噪聲的渦流探傷裝置。
        
        一般而言,設備噪聲越低,所能探傷出的缺陷尺寸越??;材料間的差異也能更加清晰地凸顯出來。系統穩定能夠確保測量結果的一致性。
        
        探傷操作人員一般要求具備基本的渦流探傷知識且接受過專業的崗前培訓。
        
        當測試條件發生改變或者出現一些突發故障時,這些訓練有素的操作人員能夠及時發現問題,并對其進行評估或者做出相應的調整,例如更換傳感器等。在選擇渦流探傷設備時,應盡量選擇一款易于使用的設備;現在已有很多設備結合了現代觸摸屏顯示系統和直觀的用戶界面,這使得在員工流動率較高的今天,為新員工進行培訓也變的更加容易。
        
        值得一提的是,在選擇購買一套渦流探傷系統之前,先對你經常要探傷的組件進行適當的測試和評估,一些渦流探傷系統供應商會提供免費的評估和測試報告來驗證測試的可行性,因此在購買和安裝前,先確定一個值得信賴的廠商并提前與他們進行互動和合作,以清楚了解該廠商生產的渦流探傷設備是否真的適合你今后的探傷工作。
        
        總結
        

        更好的了解渦流探傷技術的應用現狀、測試場合以及操作方法將十分有助于提升渦流探傷的成功率。為了滿足質量探傷和制造目標,工程師們應當根據具體需求正確的選擇渦流探傷技術,并在正確的區域采用正確的操作方法執行該探傷。


        來源:材料與測試 關鍵詞:渦流探傷

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