موضوع : جریان گردابی
توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی پرینت می باشد
حجم فایل : 2.76MB چكيده مطالب:
اگر سيم پيچ حامل جريان متناوب در نزديكي ماده رسانا قرار گيرد، جريان هاي ثانويه يا گردابي در ماده القا مي شود جريان هاي القايي، ميدان هاي مغناطيسي به وجود مي آورند كه مخالف ميدان مغناطيسي اوليه در پيرامون سيم پيچ است . برهم كنش ميدان ها، نيروي محركه الكتريكي مخالفي در سيم پيچ به وجود مي آورد و بنابراين سبب تغيير در مقدار مقاومت ظاهري(امپدانس) سيم پيچ مي شود. اگر ابعاد ماده يكنواخت باشد، مقدار مقاومت ظاهري پيچه جستجوگر در نزديكي سطح بايد در تمام نقاط سطح، صرف نظر از تغييراتي كه در نزديكي لبه هاي نمونه به چشم مي خورد، يكسان باشد. اگر ماده داراي ناپيوستگي باشد، توضيع جريان گردابي و بزرگي آنها، در همسايگي آن ناپيوستگي تغيير مي كند و سبب كاهش ميدان مغناطيستي مر بوط به جريان هاي گردابي خواهد شد، و بدين ترتيب مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ تقيير خواهد كرد.
روش هاي آزمون گردابي بر اين اصل استوارند كه جريان هاي گردابي الكتريكي و با اثرهاي مغناطيسي به درون ماده و يا قطعه مورد آزمون القا مي شوند و با ارزيابي اين اثرها به ماهيت و وضعيت قطعه مورد آزمون مي تواند پي برد. گستره كاربرد اين روش ها گسترده است و با استفاده از تجهيزات و روش آزمون مناسب براي آشكار سازي اندوده هاي سطحي، آگاهي از ويژگي هاي ساختاري همچون اندازه دانه ها بلور و شرايط عمليات حرارتي و همچنين براي اندازه گيري ويژگي هاي فيزيكي شامل رسانندگي الكتريكي، تراوايي مغناطيسي و سختي فيزيكي به كار مي روند.
فصل اول
مقدمه بر اصول اوليه جريان گردابي
۱-۱ اصول اوليه بررسي جريان گردابي :
بررسي جريان گردابي يكي از چند روش ان دي تي است كه اصل الكترو مغناطيس را به عنوان پايه اي براي انتقال آزمون ها مورد استفاده قرار مي دهد. چندين روش ديگر همچون آزمون حوزه جزئي (RFT) ، نشت جريان و صداي (Barkhausen) نيز از اين اصل استفاده مي نمايند .
جريان هاي گردابي توسط فرايندي به نام القاي الكترو مغناطيستي ايجاد شده اند . هنگامي كه جريان متناوب به رسانايي همچون سيم مسي، اعمال مي شود ، حوزه مغناطيسي درون و اطراف رسانا توسعه مي يابد. اين حوزه مغناطيسي منبسط مي شود كه جريان متناوب به مقدار پيشينه خود برسد و اين جريان نيز به صفر برسد تا از بين برود . اگر رساناي الكتريكي ديگري به نزديكي اين حوزه مغناطيستي متغير آورده شود، جريان در اين رساناي دوم القا خواهد شد . جريان هاي گردابي ، جريان هاي الكتريكي را كه در يك مسير دايره اي جاري هستند، القا مي نمايد . اين جريان ها نامشان را از چرخش هايي مي گيرند كه در هنگام جاري شدن يك مايع يا گاز در مسير دايره اي اطراف موانع به هنگام مساعد بودن شرايط ، شكل گرفته اند .
۲-۱ تاريخچه آزمون گردابي:
آزمايش جريان گردابي، پيدايش خود را با كشف القاي الكترو مغناطيستي مايكل فارادي در سال ١٨٣١ به همراه دارد . فارادي يك شيمي دان انگليسي در اوايل صده ي ١٨٠۰ بود و به واسطه ي القاي الكترومغناطيستي ، چرخش هاي الكترو مغناطيستي ، تاثير مواد مغناطيس_نوري ، ديا مغناطيس و ديگر پديده ها شهرت يافته است . در سال ١٨٧٩ دانشمند ديگري به نام هانگ تغييراتي را در خاصيت يك حلقه به نام جابجايي ، در تماس با فلزاتي با نفوذ پذيري و رسانايي متفاوت ثبت كرد . با اين وجود تا زمان جنگ جهاني دوم بود كه اين تاثيرات در كاربرد علمي مواد آزمايش بكار گرفته شد . اقدامات متعددي در دهه ي ١٩٥٠ و ٦٠ خصوصا در صنايع هواپيمايي و هسته اي انجام گرديد . هم اكنون آزمايش جريان گردابي يك تكنيك بررسي پر كاربرد و درست تفهيم شده مي باشد .
۳-۱ شرحي موجود از بررسي جريان گردابي :
بررسي جريان گردابي در صنايع متنوعي جهت يافتن عيوب و بدست آوردن اندازه گيري ها استفاده مي گردد . يكي ازكاربردهاي مقدماتي آزمايش جريان گردابي براي آشكار سازي عيوب در زماني است كه ماهيت عيب به خوبي شناخته شده باشد . در حالت كلي، تكنيكي براي بازبيني نسبي يك منطقه كوچك در طراحي ستون استفاده مي گردد و پارامترهاي آزمايش بايد توسط يك درك مناسب از نقص كه آشكار شده است ، بدست آيد. از آنجايي كه جريان گردابي تمايل به تمركز در سطوح يك ماده دارند ، مي توانند تنها براي آشكار سازي سطح و عيوب نزديك سطح به كار گرفته مي شوند .
در مواد كم ضخامت هم چون مصالح لوله سازي و ورق هاي موجود، جريان هاي گردابي مي توانند براي اندازه گيري ضخامت مواد استفاده گردند . اين كاربرد جريان هاي گردابي را به ابزاري پركاربرد براي آشكار سازي عيوب ها (خرابي ها) ناشي از فرسودگي و سايرصدمات كه موجب دقيق گرداندن ماده مي گردند تبديل مي كند . تكنيكي براي اندازه گيري نازكي و فرسودگي در پوسته هاي هواپيما و در ديواره هاي مصالح لوله سازي به كار رفته در اتصالاتي هم چون مبدل هاي حرارتي به كار مي روند . همچنين آزمايش جريان گردابي برا ي اندازه گيري ضخامت رنگ ها و ديگر روكش ها به كار مي روند . جريان هاي گردابي ، همين طور تحت تاثير رسانندگي الكتريكي و ضريب نفوذ مغناطيستي مواد قرار دارد . بنابراين، اندازه گيري هاي جريان گردابي مي تواند براي دسته بندي كردن مواد و همين طور براي بين اينكه يك ماده در دماهاي بالايي بوده يا حرارت ديده است كه رسانندگي برخي مواد را تغيير مي دهد ، استفاده گردد . امكانات و وسايل جريان گردابي در سطح وسيعي از تركيب ها خريداري مي شوند . گستره آزمون گردابي ويك آزمايشگر رسانندگي در واحدهاي بسيار كوچك و به همراه باتري متصل شده براي حمل و نقل آسان ، بسته بندي شده اند . سيستم هاي مبتني بر كامپيوتر نيز آماده گرديده اند تا نتايج آزمايشات پيچيده را به طور ساده تر نمايش دهد . نرم افزارهاي پردازش سيگنال نيز جهت انتقال مسير ، كاهش زمينه و كاهش صدا تهيه شده است . گاهي اوقات آناليزر(تجزيه كننده هاي) مقاومت ظاهري نيز براي پذيرش اندازه گيري هاي كمي پيشرفته جريان گردابي استفاده مي گردند. برخي از آزمايشگاه ها قابليت اسكن كردن چند بعدي را كه براي ايجاد تصاوير مناطق اسكن شده استفاده مي شوند ، دارا هستند . همچنين تعدادي سيستم هاي اسكنر قابل حمل براي كاربردهاي مخصوص همچون يافتن نواحي بدنه هاي هواپيما وجود دارند .
۴- ۱ اساس آزمايشات گردابي :
آزمايشات جريان گردابي عبارتست از القاي جريان هاي الكتريكي كوچك در يك جسم هادي و ملاحظه عكس العمل بين جسم و اين جريانها. عواملي چند در جسم در نحوه جاري شدن اين جريانها گردابي تاثير خواهد گذاشت و توسط وسايل خاصي ميتوان ارتباط نتايج بدست آمده از آزمايش با عوامل مذكور را مشخص نمود.
۱-۴-۱ كاربردهاي صنعتي آزمايشات جريان گردابي :
آزمايشات جريان گردابي را مي توان براي تست لوله ها ، ميله ها، ورق و روكش بكار برد . همچنين امكانات اندازه گيري رسانايي مواد ، بازرسي و رديابي غير يكنواختي هاو ناهمگوني ها در مواد و بالاخره تعيين ضخامت روكش روي مواد را فراهم مي سازد . بعلت اينكه نمايش مداوم يك قسمت اساسي از سيستم اصلي آزمايشات مي باشد لذا در حين توليد اتوماتيك عملا امكان پذير است .
۲-۴-۱ مزايا و معيب جريان گردابي :
مزايا: اندازه گيري دقيق رسانايي اجسام - اعلام سريع نتايج - سرعت بالاي آزمايش - رديابي سطوح ناهمگون كوچك("۰۰۰۰۶/۰) - بدون نياز تماس به جسم .
معايب : مشخصات طبيعي ناهمگوني هابطور واضح مشخص نمي شود - عمق نفوذ آزمايش را به عمق هاي كمتر از يك چهارم اينچ در حالت استاندارد محدود مي كند - آزمايش فلزات فرو مغناطيس در بعضي موارد مشكل است - ثبت دائمي ناهمگوني ها غالبا ممكن نيست .
۳-۴-۱ تدابير حفاظتي و ايمني :
بعلت اينكه در آزمايش جريان گردابي از برق متناوب استفاده مي شود لذا اصول معمول ايمني الكتريكي بايد رعايت شود . آزمايش جريان گردابي خطر خاصي ديگري ندارد بنابراين نيازي به اصول ايمني خاصي نيست .
فهرست مطالبچکیده
فصل اول
1-1 اصول اوليه جريان گردابي2
2-1 تاريخچه آزمون گردابي2
3-1 شرحي بر بررسي جريان گردابي3
4-1 اساس آزمايشات گردابي5
1-4-1 كاربردهاي صنعتي آزمايشات جريان گردابي5
2-4-1 مزايا و معيب جريان گردابي5
3-4-1 تدابير حفاظتي و ايمني6
فصل دوم
1-2 مفاهيم اوليه فيزيك جريان گردابي8
2-2 قانون لنز9
3-2 جريان جاري و قانون اهم9
4-2 القا و ظرفيت القاء مغناطيسي (اندوكتانس11
5-2 خود القايي و مقاومت القايي (مقاومت اندوكتانس12
6-2 خود القايي متقابل (اندوكتويته متقابل14
7-2 خود القايي متقابل چگونه در بررسي جريان گردابي استفاده مي گردد.۱6
8-2 مدارها و فازها۱۷
9-2 امپدانس (مقاومت ظاهري)۱۹
10-2 امپدانس و قانون اهم۲۲
11-2 عمق نفوذ وچگالي جريان۲۳
12-2 تغييرات فاز۲5
13-2 اجزاء سيستم جريان گردابي۲۷
۱-۱۳-۲ كويل آزمايش27
۲-۱۳-۲ نشان دهنده ها 28
14-2 عوامل موثر در آزمايش جريان گردابي.۲۸
1-14-2 رسانايي (قابليت هدايت) الكتريكي
15-2 نفوذ پذيري
۱-۱5-۲ حوزه مغناطيسي33
2-15-2 تعريف نفوذپذيري35
3-15-۲ افزايش شدت شار35
4-۱5-۲ نفوذپذيري خطي نيست36
5-۱5-۲ اشباع36
6-15-2 مغناطيس پسماند37
۷-۱5-۲ نيروي برگشت مغناطيسي37
۸-۱5-۲ حلقه هيسترزيس37
۱6-۲ نيروي مغناطيس كننده كويل38
۱۷-۲ شدت شار در مواد غير مغناطيسي38
۱۸-۲ شدت شار در مواد مغناطيسي39
۱۹-۲ مواد فرومغناطيسي 40
۲0-۲ اثر نفوذپذيري در جريان گردابي40
۲۱-۲ اثرنفوذپذيري در نتايج اخذ شده 40
۲۲-۲ اثرات گرمايي در مواد مغناطيسي 41
23-2 پيوند مغناطيسي4۱
۱-۲۳-۲ ميدان هاي مغناطيسي41
۲-۲۳-۲ شدت ميدان مغناطيسي42
۳-۲۳-۲ فاصله گيري (lift off43
4-۲۳-۲ ضريب نسبت سطوح44
فصل سوم
1-3 دستگاه هاي جريان گردابي46
2-3 مدارهاي تشديد46
3-3 پل ها4۸
4-3 نمايشگر- سطح تراز پيچيده امپدانس4۹
5-3 نمايش آنالوگ سنج50
فصل چهارم
1-4پروب ها- روش عملكرد53
2-4 پروب هاي مطلق53
3-4 پروب هاي ديفرانسيلي54
4-4 پروب هاي بازتابي55
5-4 پروب هاي هيبريدي55
6-4 پيكربندي پروب ها56
7-4 پروب هاي سطحي56
8-4 پروب هاي حفره مستقيم (عمودي57
9-4 پروب هاي ماسوره اي57
10-4 پروب هاي OD يا احاطه كننده58
11-4 حفاظت و هدايت پروب ها58
12-4 حفاظت پروب ها59
13-4 هدايت پروب ها باهسته هاي هيدرو اكسيد آهن59
14-4 طراحي سيم پيچ پروب60
15-4 تطابق امپدانس61
فصل پنجم
1-5 استانداردهاي مرجع64
2-5 سيگنال هاي تصيفه (فيلتر65
3-5 تاثيرات تصفيه ها66
4-5 تنظيمات فيلتر67
5-5 استفاده از فيلترها68
فصل ششم
1-6 ترك ها و شكستگي هاي سطح71
2-6 آشكارسازي شكاف سطح بااستفاده از پروب هاي متحرك72
1-2-6 پروب هاي متحرك معين73
2-2-6 پروب هاي متحرك قابل تنظيم73
3-2-6 انحراف اسكن پروب74
4-2-6 انحراف زاويه شكاف74
3-6 بازرسي لوله75
4-6 اندازه گيري هاي رسانايي76
5-6 اندازه گيري ضخامت مواد نازك78
فصل هفتم
نتيجه گيري80
منابع 81