Grupa: 143 SE

Grupa: 143 SE

Stoica Florin

Bilbureanu Robert Florin

Ibrean Ionut

Nastase Valeriu Ioan

Dadu StanislavEXAMINAREA CALITATII PRODUSELOR PRIN METODA CURENTILOR TURBIONARICuprins

Introducere...........................................................................................3

Defectoscopia.......................................................................................7

Bibliografie........................................................................................13IntroducereControlul nedistructiv (englez nondestructive testing, prescurtat NDT) reprezint modalitatea de control al rezistentei unei structuri, piese etc fr a fi necesar demontarea, ori distrugerea acestora.Metoda curentilor turbionari este folosit ca o alternativ sau extensie a controlului nedistructiv cu particule magnetice, fiind utilizat, n special, pentru controlul tevilor cu diametrul exterior de maximum 140 mm. Sensibilitatea metodei este maxim la grosimi de perete de pn la 5 mm. O dat cu cresterea grosimii peretilor, scade eficienta metodei de evidentiere a defectelor interne, ea rmnnd eficace pentru evidentierea defectelor de suprafat si din imediata apropiere a acesteia.

Metoda const n inducerea unor curenti turbionari n peretii tevii controlate. Cmpul magnetic al curentilor turbionari indusi, datorit prezentei unor discontinuitti si neomogenitti n material, modific impedanta bobinei de msurare, ceea ce afecteaz amplitudinea si faza curentilor turbionari. Amplitudinea, defazajul si adncimea de ptrundere a curentilor turbionari, depind de amplitudinea si frecventa curentului de excitatie, de conductibilitatea electric, de permeabilitatea magnetic a materialului, de forma piesei controlate, de pozitia relativ a bobinelor fat de pies, precum si de omogenitatea materialului controlat. Metoda mai este denumit si a curentilor Foucault dup numele fizicianului francez Lon Foucault care a descoperit fenomenul n anul 1851.

Procesul de control nedistructiv cu curenti turbionari se bazeaza pe evidentierea unor modificari ale proprietatilor fizice ale obiectului de control cu ajutorul unui camp magnetic alternativ sau in miscare. Practic, piesa de controlat, avand o anumita conductivitate electrica, o anumita permeabilitate magnetica si dimensiune, se aduce in zona de interactiune cu un camp magnetic alternativ, produs de o bobina de control parcursa de curent. Campul alternativ al bobinei de control induce in piesa curenti turbionari, care la randul lor produc un camp magnetic alternativ, conform legii lui Lenz opus campului originar al bobinei de control. Ea depinde de aranjamentul de masurare, de frecventa, de proprietatile electrice si magnetice, precum si de dimensiunile piesei.

Dezvoltarea metodei se datoreaza lui Frster, care a extins teoria curentilor turbionari, stabilind criteriile de separare a factorilor de interes, construind totodata si primele traductoare sonda de masurare.Metodele electromagnetice de control prin curenti turbionari se bucura de un larg camp de aplicatii, atat in defectoscopie cat si in receptia si sortarea prefabricatelor, evidentierea modificarilor superficiale de structura in urma tratamentelor termo mecanice chimice, precum si la masurarea de grosimi. Aplicarea lor impune prelucrarea fina a suprafetei piesei, fie pentru mentinerea unei distante absolut corespunzatoare in raport cu bobina sonda de control, fie pentru obtinerea unei suprafete de asezare lipsita de rugozitati perturbatoare.Datorita efectului pelicular, campul variabil secundar urmareste in mod riguros conturul piesei, iar adincimea de patrundere, dependenta de frecventa este relativ mica. De aceea, metoda se recomanda cu predilectie pentru detectarea defectelor deschise la suprafata. Controlul cu ajutorul curentilor turbionari se aplica in aceeasi masura si la materialele feromagnetice si la cele neferomagnetice. Se mentioneaza, printre altele, posibilitatile de folosire la examinarea prefabricatelor din fibra de carbon sintetic intrebuintate frecvent in aviatie si tehnici aerospatiale. Cum pentru inducerea curentilor nu este necesar contactul cu piesa, metoda se preteaza la mecanizare si automatizare.Sondele si accesoriile sint concepute intr-o mare varietate de forme si dimensiuni, adaptindu-se pe de o parte, la forma si dimensiunile piesei, iar pe de alta parte la principalii factori de influenta.Metoda este indicata in cazul controlului defectoscopic de mare finete, domeniul de detectabilitate situandu-se in limitele 0.01 1 mm.In figura urmatoare se prezinta inducerea unui curent turbionar in materialul de test:

Figura 1: Generarea unui curent turbionar in materialul de test

In baza legii inductiei, intr-o piesa conductoare de electricitate se induc curenti turbionari prin caimpuri magnetice variabile sau in miscare realizate cu ajutorul unei bobine de excitatie , figura 2. Potrivit legii lui Lenz, campul magnetic primar produs de bobina H p si cel secundar indus in piesa de catre curentii turbionari H s se afla in interdependenta si opozitie.

Figura 3: Reprezentarea impedantelor

Figura 2: Curenti turbionari si camp

magnetic indus in piesa de controlatbobinei din piesa fara defectiuni si din

piesa cu defectiuni

Curentii turbionari ocolesc discontinuitatile din piesa, astfel incat modifica fie impedanta bobinei, daca traductorul este format dintr-o singura bobina de excitatie (acesta fiind si cazul aparatului pe care il folosim noi in laborator) fie amplitudinea si faza curentului din bobina secundara atunci cand traductorul este format din doua bobine.In figura 3 se prezinta in planul complex cele doua impedante, obtinute pe de o parte in cazul sondarii piesei fara defectiuni Z A iar pe de alta parte in situatia sondarii cu aceeasi bobina si curent a piesei cu discontinuitati sau neomogenitati Z B. Cu relatia pentru valoarea impedantei:

(1)si pentru faza:

(2)rezulta modificarile produse din situatia A(X A, R A) in situatia B(X B, R B), atiat ca marime, cat si ca faza, modificari ce depind de variatiile de rezistenta (R), si de cele de reactanta (X).Principalii factori care influenteaza metoda de control cu curenti turbionari sunt: Efectul pelicular; - frecventa; - permebilitatea magnetic; - conductivitatea electrica; - distant conductor piesa; - efectul de margine; Fazele examinarii cu curenti turbionari sint urmatoarele; Alegerea sistemului de bobine calibrarea in functie de factorii Desfasurarea controlului Evaluarea si interpretarea semnalelor Defectoscopia cu curenti turbionariUn curent electric (l) care parcurge un conductor genereaz in jurul acestui camp magnetic. Campul devine mai puternic atunci cand acest conductor ia forma unei spire. Dac in apropierea bobinei prin care trece un curent alternativ se aduce un obiect metalic prin campul primar al bobinei (Hp), figura IV.15 se induce in aceasta o tensiune alternativ care, la randul ei, genereaz un camp magnetic alternativ secundar (Hs) in obiectul cercetat. Campul (Hs) actioneaz in sens opus campului (Hp), i prin aceasta ii schimb parametrii, in principal impedanta (rezistent electric complex), care este o mrime msurabil.

FIGURA 4. Principiul generrii curentilor turbionari: a - cu bobin palpatoare (defectoscopie manual), b - cu bobin exterioar probei (defectoscopie continu); Ib curent bobin de excitatie, It curent turbionar indus in prob, Hp campul magnetic in bobin, Hs campul magnetic indus in prob, Dp diametrul probei.Dac toti aceti parametri se cuprind intr-o relatie atunci se obtine aa

numita constant de lucru (K). Frecvent se folosete relatia de definitie a

constantei de lucru, care reprezint sintetic toate domeniile de utilizare a

curentilor turbionari in cadrul incercrii nedistructive a materialelor: K = * * o ** r2unde: conductivitatea electric a probei, [1/[m], Wr permeabilitatea magnetic relativ, [Vs/Am], W0 constanta magnetic de camp, W0=410-7, [Vs/Am], r raza probei, [m], viteza unghiular, =2fl [rad s-1], fl frecventa de lucru, [s-1].

Mrimile (r),(Wr), (), reprezint proprietti de material, prin ele putanduse determina:

natura materialului; dimensiunile materialului grosimea materialului (geometrie, factor de umplere); duritatea otelurilor (prin intermediul ()); grosimea unor straturi izolatoare pe materialul metalic conductor (geometrie, factor de umplere); compozitia probei (prin intermediul (0)); temperatura probei (prin intermediul ()); defecte in prob (prin intermediul ()). Mrimile (fl) i (w) depind de aparat, iar (W0) este o constant de material.

Sintetizand, modificarea de impedant a unei bobine, ca urmare a prezentei unor defecte in piesa in care se induc curenti turbionari, se datoreaz modificrii locale a conductivittii electrice () a piesei, ca urmare a prezentei defectului.

In cadrul defectoscopiei cu curenti turbionari se lucreaz fr mediu de contact, mrimea de ieire fiind de natur electric, ceea ce permite viteze mari de lucru. Cu toate c defectoscopia cu curenti turbionari poate fi aplicat cu aceeai precizie atat la control manual cat i la control continuu automat, cea mai larg utilizare o are ultima aplicatie, putandu-se asigura control de 100%, in special la produse laminate (tevi, profile, sarme, bare), cu viteze de incercare a semifabricatului de pan la 100 m/s. Pe lang aceste avantaje, mai trebuie remarcat faptul c straturile nemetalice de acoperire (lacuri, vopsele, emailuri, impurificri) influenteaz nesemnificativ rezultatele msurtorilor. Din punct de vedere al tehnicii de msurare, modificrile parametrilor circuitului electric produse ca urmare a prezentei curentilor turbionari sunt relativ uor de surprins. Evidentierea acestor modificri se face fie prin msurarea tensiunii in secundar (la aparatele bazate pe principiul transformatorului), fie prin msurarea rezistentei aparente (la aparate bazate pe principiul parametric).

Pentru a face fat problematicii incercrii s-au dezvoltat diferite tipuri de bobine pentru incercarea pe baz parametric, figura 5 i pe baza principiului transformatorului figura 6.

FIGURA 5 Diferite tipuri de bobine pentru incercarea pe principiul parametric; a - bobin cu miez; b - bobin pentru msurri interioare; c - bobin palpator pentru aparate manuale; d - bobine de tip furc pentru controlul continuu al tablelor laminate

FIGURA 6 Diferite tipuri de bobine folosite pentru incercarea pe principiul transformatorului i evolutia parametrilor in planul complex al tensiunii;a cu tensiune absolut, b - cu tensiune absolut i bobine de comparatie, c cu comparatie extern, d - cu comparatie intern.In figura 7 este reprezentat o msurare cu trei canale de diferite adancimi, practicate intr-un material, in vederea evidentierii formei i mrimii semnalului, pe oscilograma obtinut observandu-se foarte clar curba Lift-off.

Tensiunea diferential se obtine de la cele dou bobine diferentiale.

Aceste bobine pot fi pentru sisteme de examinare in flux continuu, figura 6a sau pentru sisteme manuale, figura 9b. Tensiunile din bobinele diferentiale contin informatii despre valoarea tensiunii (mrimea defectului) i faz (adancimea defectului in material).

FIGURA 7. Bobina simpla

a schema de principiu; b exemplu pentru o fisura

FIGURA 8. Bobine diferentiale

a pentru examinarea in flux continuu; b pentru sonde manuale

FIGURA 9. Masurarea cu bobina diferentiala

a principul de masurare; b oscilograma obtinuta

Bibliografie

[1] http://ro.wikipedia.org/wiki/Control_nedistructiv[2] http://www.omniresearch.ro/main/Laborator/Analiza%20defectelor.htmPAGE 2