FI85771B - Anordning foer att vid magnetisk felsoekning pao faeltet bevisa tillraeckligheten av magnetfloedet alstrat av ett magnetiseringsok och foerfarande foer att kalibrera anordningen. - Google Patents

Description

1 85771

Laite kenttäoloissa suoritettavassa magneettijauhetarkastuksessa käytettävän magnetointi-ikeen aikaansaaman magneettivuon riittävyyden osoittamiseksi ja menetelmä laitteen säätämiseksi - Anord-ning för att vid magnetisk felsökning pä fältet bevisa tillräck-ligheten av magnetflödet alstrat av ett magnetiseringsok och förfarande för att kalibrera anordningen

Keksinnön kohteena on laite magneettijauhetarkastuksessa käytettävän magnetointi-ikeen aikaansaaman magneettivuon riittävyyden osoittamiseksi, kun magnetoidaan tutkittavia ferromagneettisia kappaleita, ja menetelmä laitteen säätämiseksi.

Magneettijauhetarkastus kuuluu rikkomattoman aineenkoestuksen luokkaan ja sitä käytetään laajalti ferromagneettisten aineiden testauksessa tutkittaessa halkeamia, säröjä ja muita epäjatkuvuuksia ferromagneettisen aineen pinnalla tai pinnan lähellä. Magneettijauhetarkastusta voidaan käyttää raaka-aineisiin, puolivalmisteisiin (harkkoihin, sulatuskappaleisiin, taoksiin), valmiisiin tuotteisiin ja hitseihin ja se on käyttökelpoinen myös ennalta ehkäisevässä kunnossapidossa. Magneettijauhetarkastuksessa tutkittavan kappaleen pinnalle tuodaan hienojakoista magneet-tijauhetta ja johdetaan magnetointi-ikeen avulla pinnalle magneettivuo. Pinnassa oleva epäjatkuvuuskohta esim. halkeama tai särö aiheuttaa vuotokentän ja tämä on nähtävissä magneettijauheen muutoksessa. Menetelmä toimii, jos vuotokenttä on riittävän voimakas. Vuotokenttä on sitä voimakkaampi mitä voimakkaampi on pinnan läheisyydessä oleva magneettivuo.

Menetelmän mukaisesti ainetta koestettaessa on siis oltava varma siitä, että magneettivuon voimakkuus on riittävä oikeiden tulosten saamiseksi. Vuon voimakkuutta ei ole perinteisesti voitu mitata tarkastettavasta pinnasta. Sen sijaan on mitattu pinnassa oleva tangentiaalinen kentänvoimakkuus, jolle on brittiläisessä standardissa asetettu minimiarvoksi : 2400 A/m ja joka on asettanut mittaukselle rajoituksia. Toi- ____: nen tapa on ollut vuon laskeminen kaavan (1) mukaisesti 2 85771 B =^oWH (1) jossa B = vuon tiheys, yQ = vakio, yrei = suhteellinen per-meabi1iteetti ja H = kentän voimakkuus. Vuon riittävyydelle on edellä mainitussa standardissa BS 6072 asetettu magneettivuon tiheyden arvoksi 0,72 T edellyttäen, että aineella suhteellinen permeabi 1 itetti on >. 240.

USA:n magneettijauhetarkastusta koskevat spesifikaatiot eivät yleensä aseta rajoja kentänvoimakkuudelle eivätkä magneettivuolle, vaan vaativat (standardi ASTM SE-709), että magne-tointi-ikeellä on tietty nostokyky. Vaihtovirtaikeellä ja suurimmalla napojen etäisyydellä, jota on tarkoitus käyttää, on nostokyvykei määrätty vähintään 44 N (4,5 kp). Saman standardin mukaan luotettavien indikaatioiden saaminen edellyttää, että kentänvoimakkuus pysyy hyväksyttävissä rajoissa, tavallisesti +. 25 % .

Vuotokenttien riittävyyttä ja siis riittävää magneettivuota on myös pyritty suhteellisesti mittaamaan pyörrevirtalait-teillä, jolloin kalibroinnin lähtökohtana on tietyssä ka-librointlkappaleessa olevan epäjatkuvuuden vuotokentän mittaus .

Uusin menetelmä magneettivuon mittaamiseksi on indusoitu vuonmittaus. Siinä mittapää on sähköisessä kosketuksessa pintaan, jolloin mittapään kaksi toisistaan 1 cm etäisyydellä olevaa kosketinta mittaavat indusoituneen jännitteen, joka on verrannollinen magneettivuon tiheyden muutokseen, dB/dt. Toisaalta V = d0/dt. Indusoitunut jännite pinnasta mitattuna kahden mittauskärjen välistä on sähkönjohtavuuden ja perme-abiliteetin funktio, ja saadaan yhteys, 3 85771 BR-6.a (2) y^A/~2 jossa B = magneettivuon tiheys pinnassa 6 = elektromagneettinen syvyysvaikutus a = mittauskärkien väli.

Elektromagneettinen syvyysvaikutus on useimmilla käytettävillä teräksillä millimetrin luokkaa, joten jännite on aivan ohuimpia teräslevyjä lukuunottamatta riippumaton tutkittavan levyn paksuudesta.

Nykyisin käytetyillä edellä luetelluilla mittausmenetelmillä on eräitä rajoituksia.

Kentänvoimakkuusmittaus mittaa pinnan yläpuolellakin olevan hajakentän ja tulos on sitä virheellisempi, mitä vaikeampi on pinnan geometria tai huonompi kosketus ikeellä on pinnassa.

Pyörrevirtamittaus toimii vain jos pintageometrian lisäksi sekä sähkönjohtavuus että permeabiliteetti ovat tunnettuja sekä kalibrointi- että tarkasteltavassa kappaleessa. Yksinomaan nostovoiman mittaus tunnetusta kalibrointipalasta ei ota huomioon tarkastettavan aineen ominaisuuksia tai niiden vaihte-luja.

Indusoitu vuonmittauslaite kalibroidaan teräsrenkaan avulla, jonka suhteellinen permeabiliteetti = 1000, näyttämään tiettyä vuon arvoa tai vaihtoehtoisesti näyttämään tiettyä vuon-arvoa, kun "selvä" indikaatio on löydetty. "Selvä" indikaatio on se minimivuon arvo, jolla kalibrointikappaleessa oleva särö havaitaan. Edellinen tapa ei ota huomioon tarkastettavan : ·.: teräksen todellisia permeabiliteetti- ja sähkönjohtavuusvaih- teluja ja jälkimmäinen tapa perustuu subjektiiviseen arvioon.

4 85771

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite ja laitteen säätämisen tapa, joilla edellä lueteltujen tapojen haittapuolista päästään eroon. Laitteen olisi toimittava tosia jassa eli sen tulisi antaa välittömästi luotettava tieto siitä, onko magneettivuo riittävä. Laitteelle on on tunnusomaista se, että laite on magnetointi-ikeen toisen navan ympärille lähelle tutkittavaa pintaa sijoitettu magneettivuota mittaava rengas, jossa oleva indikaattori ilmaisee magneettivuon riittävyyden, jolloin mittarenkaan indikaattorit on etukäteen laboratorio-olosuhteissa säädetty yhdistetyllä nostovoiman ja magnetointi-ikeen navasta mitatun indusoidun vuon mittauksilla osoittamaan vuon riittävyys. Laitteen säätömenetelmä ilmenee puolestaan vaatimuksen 6 tunnusmerkkiosasta.

Keksinnön lähtökohtana on oivallus yhdistää indusoitu vuon-mittaus ja nostovoiman mittaus. Ikeen nostovoiman likiarvo voidaan ilmaista Maxwellin lain mukaan seuraavasti 0 F = - (3) μσΑ jossa F = nostovoima, 0 = magneettivuo, μσ = vakio ja A = napojen poikkileikkaus.

Tämä kaava voidaan ilmaista myös toisessa muodossa F - ^o^rel2·H2·A (4) eli F = f(H2)

Jos näin ollen laitteen säätö tehdään tunnetun nostovoiman ja permeabiliteetin avulla kalibrointikappaleessa, niin vuon riittävyys magneettijauhetarkastuksessa kentällä voidaan mitata vaatimuksen 1 mukaisesti.

Keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin kui-vioihin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti magnetointi-iestä, johon on asetettu keksinnön mukainen mittalaite, nostokokeen aikana, kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvaa pitkin kuvion 1 viivaa A-A.

5 85771

Keksinnön mukaisesti yhdistetään indusoitu vuonmittaus ja nostovoiman mittaus laitteella, jolla voidaan tarvittaessa tarkastettaessa seurata vuon vaihteluja, jotka ovat peräisin metallurgisista tai geometrisista syistä, kuten kappaleen muodosta, pinnan laadusta tai ikeen napaetäisyydestä. Jotta oltaisiin vakuuttuneita siitä, että magneettivuo magneetti-jauhetarkastuksella tutkittavan kappaleen pinnalla on riittävä oikeiden indikaatioiden saamiseksi, on magnetointiikeen 1 toiseen napaan sijoitettu mittarengae 2. Mittarengas 2 sijoitetaan ikeen napaan lähelle tutkittavaa pintaa sovitusrenkaan 5 avulla. Tutkittavan pinnan lähelle sijoitettuna mittarengae mittaa mahdollisimman vähän hajavuota ja sovitusrenkaan 5 avulla mittarengasta 2 voidaan käyttää mitoiltaan erilaisten ikeiden kanssa. Indikaattorina voidaan käyttää esimerkiksi rivissä olevia LEDejä L1...L8. Kukin LED vastaa tiettyä vuon-arvoa. LEDit ovat esim. kolmea eri väriä. Esimerkiksi voisivat LED! ja LED2 olla keltaisia, L3-L6 vihreitä ja L7 ja L8 punaisia. Tällöin magnetoitaessa tutkittavaa kappaletta keltaisen LEDin palaessa tiedetään vuon olevan liian heikko, jonkin vihreän LEDin palaessa tiedetään taas että vuo on hyväksyttävä ja mikäli punainen LED palaa, tiedetään vuon olevan liian suuri, mikä voi johtaa virheellisiin indikaatioihin. Koska ei tarvitse tietää vuon tarkkaa arvoa, vaan saadaan visuaalisesti tietää vuon hyväksyttävyys, on magneettijauhetar-kastuksen suorittaminen nopeaa ja vaivatonta ja voidaan luottaa siihen, että saadut indikaatiot ovat oikeita.

Mittarenkaassa on säätöpotentiometrit 4 lähtöarvon (nolla-arvon) ja herkkyyden (lineaarisuuden) asettamiseksi. Mitta-renkaan 2 voimanlähteenä voidaan käyttää suoraan sen läpi kulkevaa magneettivuota tai haluttaessa erillistä paristoa.

Mittarenkaan 2 indikaattorin säätö tapahtuu seuraavasti:

Ensin tehdään magnetointi-ikeelle 1 nostovoiman mittaus käyttäen terästankoa 3, jonka mitat ovat esim. 20 x 50 x 400 mm. Tangossa on punnitusta varten koukku keskellä. Oletetaan, 6 85771 että nostovoiman mittauksessa nostovoimaksi F on saatu 7 kp. Suomen markkinoilla vuonna 1986 olevien iestyyppien (yhteensä 9 eri tyyppiä) nostovoimat vaihtelivat rajoissa 6,6 - 17,1 kp. Tämän jälkeen asetetaan mittarengas 2 ikeen 1 toisen navan ympärille ja säädetään samaa tankoa 3 magnetoitaessa tietty mittarenkaaesa oleva LED, esim. LED 4, palamaan. Samalla tavalla säädetään nostovoiman avulla muille LEDeille niiden syttymisarvo. Toimenpiteet edellyttävät magnetointi-ikeen 1 nostovoiman ja vuon riippuvuuden tuntemista (kaavat 3 ja 4). Näin ollen tehdään käyrät eri iestyypeille (lähinnä napojen poikkipinta vaihtelee) ja tunnetulla napaetäisyydellä. Paras napaetäisyys käyrien määrittämisessä saadaan pitämällä ikeen kääntyvät jalat suorina, jolloin useimpien ikeiden napaetäi-syys on n. 175 mm. Menetelmä sopii yhtä hyvin kiinteille ikeille, joiden napaetäisyys on noin 175 mm. Käyrää tehtäessä ikeen nostovoimaa pienennetään kytkemällä ikeen magnetoin-tipiiriin sarjaan säädettävä vastus. Jokaista mitattua nostovoiman arvoa kohti mitataan indusoidun vuonmittauksen menetelmällä magneeettivuo magnetointi-ikeen navasta. Saaduista käyristä voidaan lukea nostovoimat, jotka vastaavat vaadittua magneettivuon aluetta. Mittarenkaan 2 keskimmäisen alueen LE-Dit säädetään säätöpotentiometrin 4 avulla palamaan näillä arvoilla magnetoitaessa tankoa kyseistä voimaa vastaavalla vuoarvolla. Tällä tavalla saadaan mittarenkaan indikaattorin jokainen LED säädetyksi vastaamaan tiettyä nostovoimaa ja vuota.

Magnetoitaessa muodoltaan monimutkaisia kappaleita esim. pie-nahitsejä putkistoissa voidaan seuraamalla LED-näyttöä varmistua riittävästä magneettivuosta. Kun mittarengas on säädetty esim. siten, että ensimmäinen LED vastaa 4,5 kp nosto-voimaa, voidaan tarkastettaessa olla varmoja riittävästä magneettivuosta, vaikkei kentällä tunnetakaan tarkastettavien kappaleiden permeabi1iteettiä tai sen paikallisia vaihteluja.

7 85771

Keksinnön mukainen laite tarjoaa käytännössä helpon ja luotettavan tavan varmistua riittävästä magneettivuosta tutkittaessa magneettijauhetarkastukeeeea ferromagneettisten aineiden pintahalkeamia ja säröjä. Sama mittarengas käy eri ikeisiin, kun niiden nostovoiman ja vuon riippuvuus on tunnettu. Mittarengas on nopeasti säädettävissä säätöpotentiometri1lä 4 eri ikeille.

Indikaattori voisi olla muukin kuin LED-näyttö. Kysymykseen voisi tulla esim. äänimerkki, joka kuuluisi kun magneettivuo on liian heikko tai voimakas, mahdollisesti voitaisiin käyttää myös osoittavaa analogista tai digitaalista numeronäyttöä. Esimerkissä on LEDejä 8 kpl, mutta lukumäärä voi olla toinenkin. Kuitenkin keskialueelle, eli hyväksyttävän magneettivuon alueelle riittää 4 kpl, koska, kuten aikaisemmin on mainittu, luotettavien indikaatioden saaminen edellyttää yleisesti kentänvoimakkuuden valintaa +. 25 X tarkkuudella. Mit-tarenkaassa voisi olla kaksi LEDiä alueelle, joka vastaa liian heikkoa vuota ja samoin kaksi LEDiä alueelle, joka vastaa liian korkeata magneettivuon tasoa, jolloin ky1lästymis-vaara on olemassa. Kyllästymisestä seuraa useimmiten ei-toivottuja valeindikaatioita.

Claims (7)

8 85771

1. Laite kenttäoloissa suoritettavassa magneettijauhetarkas-tuksessa käytettävän magnetointi-ikeen aikaansaaman magneettivuon mittaamiseksi ja riittävyyden osoittamiseksi, kun magne-toidaan tutkittavaa ferromagneettista kappaletta, tunnettu siitä, että laite on magnetointi-ikeen (1) toisen navan ympärille lähelle tutkittavaa pintaa sijoitettu magneettivuota mittaava rengas (2), jossa oleva indikaattori ilmaisee magneettivuon riittävyyden, jolloin mittarenkaan indikaattorit on etukäteen laboratorio-olosuhteissa säädetty yhdistetyillä nostovoiman ja magnetointi-ikeen navasta mitatun indusoidun vuon mittauksilla osoittamaan vuon riittävyyden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että indikaattorina on riviin järjestetyt värilliset LEDit ( LI...L8), jolloin yhden väristen LEDien alue osoittaa liian heikkoa magneettivuota, toisen väristen LEDien alue hyväksyttävää magneettivuota ja kolmannen väristen LEDien alue liian voimakasta magneettivuota.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittarengas (2) sovitetaan magnetointi-ikeen (1) toisen navan ympärille käyttäen sovitusrengasta (5).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittarenkaan (2) voimanlähteenä on joko sen lävitse kulkeva magneettivuo tai erillinen paristo.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittarenkaassa (2) on säätöpotentiometrit (4) lähtöarvon ja herkkyyden asettelemiseksi.

6. Menetelmä patenttivaatimusten 1-5 mukaisen laitteen säätä- : ·.: miseksi, jolloin säätö suoritetaan ennen kuin varsinaisia mag- : neettijauhetarkastuksia tehdään, tunnettu siitä, että vaiheit- ‘ . tain a 85771 a) tehdään magnetointi-ikeelle (1) nostovoiman mittaus käyttäen apuna tunnettua tankoa (3), b> asennetaan mittarengas (2) ikeen toisen navan ympärille, c) magnetoidaan samaa tunnettua tankoa, d) mitataan magneettivuo magnetointi-ikeen navasta, e) säädetään tunnettua tankoa magnetoitaesea mittarenkaan (2) potentiometria niin, että määrätty indikaattori (L1...L8) palaa , f) suoritetaan vaiheet a-e useita kertoja erisuuruisilla nostovoimilla, jolloin saadaan kullekin indikaattorille (L1...L8) tietty nostovoiman (F) ja sitä vastaavan magneettivuon arvo ja saadaan kukin indikaattori <L1...L8> palamaan tietyllä nosto-voiman (F) ja magneettivuon arvolla niin, että hyväksyttävän alueen indikaattorit (L3...L6) vastaavat magneettivuon arvoja 0-25 %...0+25 %, jossa 0 on keskimääräinen hyväksyttävä magneettivuo.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen hyväksyttävän alueen indikaattoreista CL3) vastaa 44 N nostovoimaa. 10 8; 71