В-производството от висок клас титанът и титановите сплави се използват широко в аерокосмическите, биомедицинските и химическите области поради тяхната висока специфична якост, отлична устойчивост на корозия и биосъвместимост. По време на подготовката му обаче е лесно да се получат дефекти като пукнатини, порьозност и включвания, което сериозно засяга безопасността на експлоатация на компонентите. Следователно технологията за не-разрушителен тест се превърна в основната връзка за гарантиране на нейното качество и надеждност. Сред тях изпитването с вихрови токове, като ефикасен и без{5}}контактен електромагнитен без{6}}разрушителен метод за изпитване, играе незаменима роля в контрола на качеството на части от титанови сплави.
Принцип на откриване на вихров ток: от електромагнитна индукция до идентифициране на дефект
Физическата основа на откриването на вихрови токове е законът за електромагнитната индукция. Когато бобината за откриване, пренасяща променлив ток с висока-честота, е близо до проводимия детайл от титаниева сплав, повърхностният слой на детайла индуцира затворен вихров ток, известен като „вихров ток“.
Разпределението и интензитетът на това поле на вихров ток не само зависят от параметрите на възбуждащата намотка, но също така са тясно свързани с електромагнитните свойства и структурната цялост на детайла. След като има дефект или вариация на материала, това ще доведе до нарушаване на пътя на вихровия ток и силата на полето, което ще доведе до промяна на реалните и въображаемите части на импеданса на бобината. Чрез наблюдение на тази промяна на импеданса с прецизни инструменти и с помощта на фазов анализ, честотна характеристика и други технологии, електрическата проводимост и магнитната пропускливост на детайла могат да бъдат измерени и пукнатините, корозията, порите и други дефекти на повърхността и близо до повърхността могат да бъдат точно локализирани, количествено и качествено оценени.
Анализ на техническите предимства и ограничения
1. Значителни предимства
Възможност за откриване при висока температура: В сравнение с ограниченията на ултразвуковите съединители и трудността на защитата от откриване на радиация, откриването на вихрови токове не изисква физическа свързваща среда и може да реализира онлайн откриването на горещи компоненти от титаниева сплав (като лопатки на двигателя), осигурявайки уникално решение за мониторинг на термичния процес и -инспекция в експлоатация.
Висока чувствителност и гъвкавост: Изключително висока чувствителност на откриване на повърхностни и близки-повърхностни линейни дефекти, като пукнатини от умора. Сондата може да бъде персонализирана за сложни повърхности (като остриета, езици и жлебове, резби), за да се постигне точно сканиране на специални-оформени части и малки части, което има значителни предимства при инспекцията на аерокосмически крепежни елементи и медицински импланти.
Висока ефективност на инспекцията: Може да постигне високо{0}}скоростно автоматизирано сканиране и да се интегрира с роботизирани системи, което е много подходящо за пълна онлайн инспекция на масови производствени линии, което значително подобрява ефективността на производството.
Анализ на техническите предимства и ограничения
2. Присъщи ограничения
Ограничение на „ефекта на дразнене на кожата-“: Дълбочината на откриване е ограничена от „ефекта на дразнене на кожата-“ и връзката между дълбочината на проникване δ честота f, проводимост σ и пропускливост μ е: „δ=1/√(πfμσ)“. Въпреки че титановата сплав е не-феромагнитен материал (μ≈1), нейната проводимост е ниска, което увеличава дълбочината на проникване до известна степен, но конвенционалните вихрови токове все още са насочени главно към повърхностни и близо до{6}}повърхностни (обикновено 0,1-5 mm) дефекти и способността за откриване на дълбоки вътрешни дефекти е недостатъчна.
Смущение при повдигане: Малка промяна в разстоянието между сондата и обработвания детайл (ефект на повдигане) ще доведе до смущение, което е много по-силно от сигнала за малък дефект, който трябва да бъде потиснат чрез технология за компенсиране или специални сонди.
Влияние на характеристиките на материала: Ориентацията на зърното, нехомогенността на микроструктурата и остатъчното напрежение на титановата сплав ще доведат до локални промени в проводимостта, които могат да произведат сигнали за псевдо-дефекти, което поставя високи изисквания към опита и способността за разграничаване на сигнала на инспекторите.
Състоянието на развитие и тенденцията на оборудването за откриване на вихрови токове у нас и в чужбина
В международен план европейските и американските производители като Emerson и Olympus отдавна са водещи в областта на високо-инструментите за вихрови токове и тяхното оборудване има очевидни предимства в много-функционалната интеграция, групирането и интелигентността. Например, технологията за решетки с вихрови токове може да работи синхронно чрез множество бобини, за да постигне бързо откриване и изобразяване на дефекти върху голяма площ. Технологията за вихрови токове в далечно{4}} поле преодолява до известна степен препятствието на недостатъчната дълбочина на проникване на конвенционалните вихрови токове и може да се използва за проверка на вътрешната стена на тръбата.
Изследването и разработването на оборудване за откриване на вихрови токове в нашата страна започва през 60-те и 70-те години на миналия век и ранните инструменти като серия FQR и серия YY бяха успешно разработени, постигайки пробиви от нулата. През този век, с популяризирането на технологията за цифрова обработка на сигнали, местните цифрови вихрови измервателни уреди се развиха бързо, значително стеснявайки разликата с чуждестранните продукти по отношение на производителност, надеждност и функция.
Състоянието на развитие и тенденцията на оборудването за откриване на вихрови токове у нас и в чужбина
Понастоящем най-модерното-развитие у нас и в чужбина се фокусира върху следните посоки:
1. Много-честотна/много-канална технология за вихрови токове: Многочестотни възбуждания се използват едновременно за ефективно разделяне и потискане на множество фактори на смущение (като повдигащи и поддържащи плочи), за да се подобри съотношението сигнал-към-шум.
2. Решетка и изображения: Вихровотоковата решетъчна сонда може бързо да получи C-сканирани изображения и визуално да покаже морфологията на дефекта, което е удобно за тълкуване на резултатите и проследимост на записа.
3. Дълбока интеграция на изкуствения интелект: Използвайте алгоритми за дълбоко обучение за автоматично класифициране и идентифициране на масивни сигнали за откриване, за да постигнете интелигентно определяне на дефекти, да намалите въздействието на човешкия фактор и да подобрите обективността и надеждността на откриването
Технологията за откриване на вихрови токове, със своята висока чувствителност към повърхностни дефекти, адаптивност към висока температура и потенциал за автоматизация, се превърна в незаменима част от производствената и -системата за поддръжка на услугата. Въпреки че има присъщи ограничения като ограничена дълбочина на проникване и податливост на смущения, неговите възможности за откриване и обхват на приложение непрекъснато се разширяват чрез непрекъснатото въвеждане на иновативни технологии като масивни сонди, много-честотна технология и интелигентни алгоритми.
С лице към бъдещето, с непрекъснатия растеж на търсенето на високо-производителни компоненти от титанови сплави в аерокосмическата, дълбоко-морското проучване и други стратегически индустрии на нашата страна, насърчаването на дълбоката интеграция на технологията за откриване на вихрови токове с индустриални големи данни, цифрови близнаци и други концепции и реализирането на скока от „откриване на дефекти“ към „качествено прогнозиране и управление на пълния жизнен цикъл“ ще бъде ключовият път към поддръжката високо-качественото развитие на висококачествената-производствена индустрия в нашата страна.