ПЕРЕВАГИ ЕЛЕКТРОМАГНІТНО-АКУСТИЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ІМПУЛЬСНИМ НАМАГНІЧУВАННЯМ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ВИРОБІВ З ФЕРОМАГНІТНИХ МАТЕРІАЛІВ - Наукові конференції
Головна
UA PL EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

ПЕРЕВАГИ ЕЛЕКТРОМАГНІТНО-АКУСТИЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ІМПУЛЬСНИМ НАМАГНІЧУВАННЯМ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ВИРОБІВ З ФЕРОМАГНІТНИХ МАТЕРІАЛІВ

09.01.2025 19:27

[3. Технічні науки]

Автор: Сучков Григорій Михайлович, доктор технічних наук, професор, професор кафедри комп’ютерних та радіоелектронних систем контролю та діагностики, Національний технічний університет «Харківський політехнічний iнститут», Харків, Україна; Кальницький Максим Едуардович, аспірант кафедри комп’ютерних та радіоелектронних систем контролю та діагностики, Національний технічний університет «Харківський політехнічний iнститут», Харків, Україна; Курандо Олексій Ігорович, аспірант кафедри комп’ютерних та радіоелектронних систем контролю та діагностики, Національний технічний університет «Харківський політехнічний iнститут», Харків, Україна


ORCID 0000-0002-1805-0466  Сучков Г.М.   

В останні роки доволі інтенсивно розвиваються ультразвукові методи вимірювань і контролю на базі електромагнітно – акустичного (ЕМА) ефекту збудження і прийому ультразвукових імпульсів. Більшість з відомих розробок [1-2] використовують в якості джерела магнітного поляризуючого поля постійні магніти. ЕМА перетворювачі (ЕМАП) з постійними магнітами прості за конструкцією, малогабаритні, непримхливі в експлуатації. Такі ЕМАП дають можливість збуджувати і приймати усі відомі різновиди ультразвукових хвиль та їх комбінації: об’ємні зсувні та поздовжні, поверхневі горизонтально поляризовані SH хвилі, хвилі Релея та Лемба, під кутом 0о, 900, або в діапазоні 0…90о. Прилади з ЕМАП реалізують всі відомі методи ультразвукового контролю: луна-метод; тіньовий; дзеркально-тіньовий тощо. Суттєвою перевагою ЕМАП являється можливість збуджувати та приймати ультразвукові імпульси зсувних коливань нормально поверхні металу, практично незалежно від її кривизни, які мають високу чутливість щодо виявлення тонких розшарувань в листах, трубах тощо. Прилади з ЕМАП контролюють гарячий і холодний метал. Контроль може виконуватися через діелектричні покриття товщиною до 10  мм і більше без їх видалення. Іржа, невідлущена нетовста окалина, шар рідини та бруду, шорсткість поверхні  об’єкту контролю (ОК) суттєво не впливають на результати вимірювань об’ємними зсувними хвилями, збуджених ЕМАП; економічні витрати, за рахунок виключення зачистки поверхні ОК при використанні ЕМАП, зменшуються майже в 2 рази [2]; ЕМА метод забезпечує можливість виявлення відшарування діелектричного покриття за рахунок збудження і прийому ультразвукових імпульсів ЕМАП виключно в поверхневому шарі металевого ОК; за рахунок форми високочастотної котушки індуктивності ЕМАП забезпечується можливість фокусувати ультразвукове поле в заданому місці поверхневого шару або в об’ємі ОК; ЕМА метод дозволяє виконувати ультразвуковий контроль зсувними ультразвуковими імпульсами всього шару металу ОК [2].

З іншої точки зору прилади з ЕМАП (з постійним магнітним полем), як вважається деякими фахівцями, мають свої недоліки, особливо при контролі феромагнітних матеріалів: порівняно низька чутливість щодо корисного сигналу; значний вплив зміни величини зазору між ЕМАП і металічною поверхнею ОК; при контролі феромагнітних ОК зазор між ЕМАП і металовиробом заповнюється іржею, окалиною, частинками металу тощо, що приводить до зниження чутливості (екранування), а також до появи когерентних імпульсів завад зі значною амплітудою; при ручному контролі ЕМАП з постійними магнітами складно видаляти металічні частинки з феромагнітного матеріалу, що налипають на перетворювач; необхідність надійно захищати перетворювач від електромагнітних завад; ЕМАП сильно притискається до феромагнітного ОК [2]; для ЕМАП з потужними постійними магнітами необхідно використовувати механічні системи для сканування, що ускладнює його конструкцію; можливе збудження ультразвукових когерентних завад в металічних елементах ЕМАП та в магніті.

Проблема живленням високочастотних котушок індуктивності ЕМАП короткими пакетними імпульсами в вигляді цуга з часовою тривалістю кілька мікросекунд струмами силою в сотні ампер вирішується шляхом використання сучасних високочастотних напівпровідникових польових елементів.

Проблеми пов’язані з магнітним полем ЕМАП набагато складніші. Відомі роботи, в яких повідомляється про створення джерел потужних імпульсних магнітних полів на час порядку декількох мілісекунд, результати яких можливо використати при побудові вузлів для використання в складі ЕМА перетворювачів. Приклад реалізації такого підходу наведено на рисунку.




Рис. Спрощене зображення ЕМАП з імпульсним намагнічуванням (а) та технологічна схема його роботи [3]

Зважаючи на складність реалізації таких ЕМАП, вони мають при контролі феромагнітних виробів суттєві переваги. Багато дослідників стверджують, що величини магнітної індукції, які створюються імпульсними електромагнітами, можуть перевищувати в кілька разів значення, які формуються магнітними системами портативних приладів з використанням постійних магнітів. Таким чином можливо суттєво збільшити чутливість ЕМАП. Проте використання імпульсних магнітів в складі ЕМА перетворювачів напевне мають особливості, оскільки має місце одночасна взаємодія котушки імпульсного намагнічування і високочастотної котушки індуктивності при впливі матеріалу ОК та відносного положення ЕМАП і металу [3]. Тому необхідно дослідити дію вказаних факторів на результати ультразвукового контролю.

Література

1. Сучков Г.М. Розвиток теорії і практики створення приладів для електромагнітно-акустичного контролю металовиробів: автореф. дис. … докт. техн. наук: 05.11.13. НТУ ХПІ. Харків. 2005. 37 с.

2. Десятніченко О.В. Електромагнітно-акустичний товщиномір для контролю металовиробів з діелектричними покриттями: дис. …. канд. техн. наук: 05.11.13. Харків. 2015. 172 с. 

3. Guofu Zhai, Bao Liang, Xi Li, Yuhang Ge, Shujuan Wang. High-temperature EMAT with double-coil configuration generates shear and longitudinal wave modes in paramagnetic steel. NDT & E International. 2022. Vol. 125. Pp. 1-12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2021.102572.



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2025

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення