Metodologie generování a vyhodnocování magnetického pole pro magnetickou metodu práškovou

Abstract

Tato práce se zabývá materiálovým testováním magnetickou metodou práškovou. Hlavním cílem je za pomoci teoretického rozboru přispět k lepšímu porozumění fyzikálním mechanismům, které se uplatňují v tomto procesu a vyvodit závěry, které lze přímo využít v praxi při návrhu testovacích zařízení. Zejména jsou v práci řešena tři témata: měření magnetického pole, automatické vyhodnocování magnetického pole a generování magnetického pole. Měření magnetického pole je jedním z důležitých mechanismů pro ověřování detekční schopnosti magnetické metody práškové. Proto je v práci diskutována běžná praxe vycházející z doporučení norem a dále je řešeno jak tyto postupy zefektivnit a zrychlit zavedením vektorového měření tečných složek magnetického pole. Teoretickým rozborem fyzikálních mechanismů uplatňujících se při procesu formování indikací, je stanoven impuls síly jako směrodatná veličina pro vyhodnocení generovaného magnetického pole. Nová metoda vyhodnocení magnetického pole je založena na vektorovém měření a následném výpočtu impulsu síly na detekční částici. Navržená metoda umožňuje predikovat vliv různých faktorů na kvalitu indikace. ISO norma požaduje nepoužívat magnetizační proudy s činitelem amplitudy větším než tři, bez dokumentovaných důkazů o funkčnosti techniky. Metoda vyhodnocení kvality indikací za pomoci impulsu nicméně predikuje zanedbatelný vliv amplitudového činitele magnetizačních proudů na kvalitu indikace. Vliv amplitudového činitele na kvalitu indikací byl experimentálně prozkoumán s výsledky v souladu s teorií vyhodnocování magnetického pole za pomoci impulsu. V záverečné části je řešeno to jak generovat magnetické pole pro detekci libovolně orientovaných defektů. Je zde navržena metoda poskytující uniformní detekční schopnost ve všech směrech využívající pouze jednokanálový zdroj stejnosměrného nebo střídavého proudu. Tato magnetizační metoda využívá časový multiplex mezi magnetizačními proudovými smyčkami a vede ke zjednodušení syntézy magnetického pole a tedy i ke zjednušení návrhu testovacích zařízení.

This thesis deals with material testing by magnetic particle inspection. The main objective is, with the help of theoretical analysis, to contribute to a better understanding of the physical mechanisms that apply in this process and to draw conclusions that can be directly used in practice in the design of test equipment. In particular, three topics are covered: magnetic field measurement, automated magnetic field evaluation and magnetic field generation. Magnetic field measurement is an important mechanism for verifying the detection ability of magnetic particle inspection. In the thesis the common practice, based on the recommendations given by the standards, is discussed and the possibilities of how to make these procedures more efficient and faster by introducing vector measurement of the tangential magnetic field components are suggested. Through the theoretical analysis of the physical mechanisms applied in the process of the formation of indications, a force impulse is introduced as a standard quantity for the evaluation of the generated magnetic field. The new method of evaluation of the magnetic field is based on vector measurement and the subsequent calculation of the force impulse on the detection particle. The proposed method also makes it possible to predict the influence of various factors on the quality of the indication. The ISO standard requires that magnetizing currents with a crest factor greater than three shall not be used without documented evidence of the effectiveness of the technique. However, the method of evaluation using impulse predicts a negligible effect of the crest factor of magnetizing currents on indication quality. The influence of the crest factor on the quality of the indications was experimentally investigated with results consistent with the impulse evaluation theory. The last part of the thesis concerns magnetization methods for the detection of arbitrarily oriented defects. A method providing uniform detection capability in all directions using only a single-channel source of direct or alternating current is proposed. This magnetization method uses time-multiplexing between current loops and leads to a simplification of the test equipment design.