Ở các cơ sở sửa chữa ựầu máy phương pháp dò khuyết tật bằng từ trường ựược áp dụng khá rộng rãi vì nó có ựộ chắnh xác cao, thời gian kiểm tra chi tiết nhanh và thiết bị tương ựối ựơn giản. Bản chất của phương pháp dò khuyết tật từ là: nếu cho một từ thông xuyên qua chi tiết, thì khi trong chi tiết có vết nứt ựộ dẫn từ của nó sẽ thay ựổi (sẽ không ựồng nhất) và do ựó từ thông sẽ bị thay ựổi cả về trị số cũng như về hướng. Kết quả là các ựường sức từ sẽ bị biến dạng, xung quanh vết nứt sẽ xuất hiện một từ trường cục bộ, trên các rìa của vết nứt sẽ phát sinh các cực từ và nếu rắc mạt sắt hoặc bột từ lên bề mặt chi tiết thì mạt sắt sẽ tụ lại xung quanh vết nứt và do ựó sẽ phát hiện ựược chúng. Phương pháp này dùng ựể phát hiện những vết nứt bề mặt trên thân các chi tiết bằng gang, thép và nói chung của các vật liệu nhiễm từ.
Hình 3.9. Sơ ựồ ựường sức từ trong vật liệu chi tiết ạ Khi chi tiết không có khuyết tật (vết nứt); b. Khi chi tiết có khuyết tật;
1, 3. Các cực nam châm ựiện; 2. Chi tiết kiểm trạ
Trên hình 3.9. biểu thị sơ ựồ các ựường sức từ trong vật liệu chi tiết. Khi trong chi tiết không có vết nứt thì các ựường sức phân bố ựồng ựềụ Còn khi trong chi tiết có vết nứt thì hình dạng các ựường sức thay ựổi, ở hai phắa của vết nứt mật ựộ phân bố các ựường sức lớn hơn, do ựó tại ựây sẽ xuất hiện một từ trường cục bộ (từ trường nhỏ) và nếu rắc mạt sắt lên bề mặt chi tiết thì chúng sẽ tụ lại ở phắa có mật ựộ từ thông lớn hơn và sẽ vẽ lên ựúng hình dạng, kắch thước và vị trắ của vết nứt. Cũng trên sơ ựồ này ta có thể thấy, nếu vết nứt có kắch thước nhỏ và nằm cùng chiều với ựường sức thì ựường sức sẽ biến dạng không ựáng kể và do ựó việc phát hiện sẽ gặp
NN N S S 1 2 3 a) b)
khó khăn. Do vậy, ựể khắc phục một số yếu ựiểm ựó phải dùng các phương pháp nhiễm từ khác nhau ựể phát hiện những vết nứt phân bố khác nhau của các chi tiết.
Có ba phương pháp nhiễm từ cho chi tiết: nhiễm từ dọc (nhiễm từ có cực), nhiễm từ vòng (nhiễm từ không có cực) và nhiễm từ hỗn hợp.
Ở phương pháp thứ nhất, chi tiết ựược nhiễm từ bằng nam châm ựiện hoặc bằng xô-lê-nô-it (cuộn dây nhiễm từ) (hình 3.10). Trong trường hợp này trong chi tiết xuất hiện những ựường sức dọc và khuyết tật có thể phát hiện khi vẫn áp ựặt từ trường lên chi tiết hoặc cũng có thể phát hiện khi còn từ trường dư.
Ở phương pháp thứ hai (nhiễm từ vòng-nhiễm từ không có cực), chi tiết ựược mắc vào mạch ựiện, còn chi tiết rỗng ựược nhiễm từ nhờ dây dẫn cố ựịnh ựặt ở phắa trong chi tiết thông qua nguồn ựiện (hình 3.11). Trong trường hợp này trong chi tiết sẽ xuất hiện những ựường sức từ nằm ngang. Lúc này chi tiết vừa là vật dẫn ựiện lại vừa là vật dẫn từ, xung quanh chi tiết có dòng ựiện chạy qua sẽ xuất hiện một từ trường, hướng của nó ựược xác ựịnh theo "quy tắc vặn nút chai".
Hình 3.10. Sơ ựồ nhiễm từ dọc (nhiễm từ có cực) của chi tiết. 1. Chi tiết cần nhiễm từ; 2. Nam châm; 3. Xô-lê-nô-it
Khi dò khuyết tật bằng từ trường, vết nứt chỉ có thể ựược phát hiện khi nó cắt ngang các ựường sức từ. Vì vậy, phương pháp nhiễm từ có cực ựược sử dụng ựể phát hiện những vết nứt nằm ngang trong thân chi tiết, còn nhiễm từ không có cực dùng ựể phát hiện những vết nứt nằm dọc trong chi tiết. Khi cần thiết có thể sử dụng loại nhiễm từ hỗn hợp, trong trường hợp này chi tiết ựược nhiễm từ dọc và nhiễm từ vòng. 3 2 1 4 3 2 1
Hình 3.11. Sơ ựồ nhiễm từ vòng (nhiễm từ không có cực) của chi tiết. 1,2. Chi tiết nhiễm từ; 3. điện cực.
Ở cả hai phương pháp nhiễm từ trình bày trên, các ựường sức từ phân bố ựều trong toàn bộ mặt cắt ngang của chi tiết, do ựó các hạt bột từ cũng ựược phân bố ựều trên bề mặt chi tiết và như vậy có thể phát hiện những vết nứt rất nhỏ.
Chất dò khuyết tật thường dùng là bột sắt từ (vảy sắt rèn, oxắt sắt, thép non...)
kắch thước của các hạt vào khoảng 50-60 ộm.
đôi khi, người ta còn dùng hỗn hợp dung dịch gồm dầu hỏa hoặc dầu biến áp pha với bột từ theo tỷ lệ bột từ và dung dịch là 1:30 - 1:50.
để kiểm tra trạng thái chi tiết bằng bột từ người ta dùng các dụng cụ ựặc biệt gọi là các máy dò từ. Các máy dò từ có thể làm việc ở dòng ựiện một chiều cũng như xoay chiều với tần số công nghiệp. Dòng ựiện một chiều có thể dùng cho bất kỳ kiểu nhiễm từ nàọ Các máy dò khuyết tật từ làm việc ở dòng ựiện xoay chiều có kết cấu ựơn giản hơn so với máy dò một chiều nhưng có một số nhược ựiểm hạn chế việc sử dụng của chúng. Cường ựộ của từ trường dư phụ thuộc vào thời ựiểm ngắt dòng ựiện. Nếu dòng ựiện bị ngắt ở pha có từ thông nhỏ nhất thì chi tiết có thể không ựược nhiễm từ. Người ta ựã tắnh ựược rằng xác suất cường ựộ dòng ựiện nhiễm từ nhỏ hơn 2 lần so với dòng ựiện ựịnh mức là 33%, do ựó khi nhiễm từ cho chi tiết bằng dòng xoay chiều thì phải sử dụng dòng ựiện có cường ựộ lớn gấp 2 lần so với cường ựộ khi dò bằng ựiện một chiềụ Ngoài ra, dòng ựiện xoay chiều có hiệu ứng bề mặt nên chiều sâu của từ trường nhỏ, chỉ có thể kiểm tra những vết nứt không nằm sâu trong chi tiết. Dùng dòng ựiện xoay chiều chỉ cần một máy biến thế, khi kiểm tra thường ựiện áp thấp, cường ựộ lớn do vậy an toàn.
Một ựiều cần chú ý là khi dùng phương pháp nhiễm từ hỗn hợp thì nên dùng ựiện một chiều cho từ trường dọc và ựiện xoay chiều cho từ trường ngang. Trong khi dùng ựiện, cường ựộ dòng ựiện là một yếu tố quan trọng. Nếu cường ựộ dòng ựiện quá lớn, mạt sắt sẽ bám ựầy lên chi tiết do ựó khó nhận biết chỗ nào có vết nứt, chỗ nào không. Ngược lại khi cường ựộ dòng ựiện quá nhỏ thì từ trường sẽ yếu và các vết nứt không thể hiện lên một cách rõ ràng ựược. Hiện nay cường ựộ dùng là khoảng 60 ampe, nhưng cũng có những trường hợp lên tới hàng nghìn am-pe (ựối với nhiễm từ vòng).
Sau khi kiểm tra, trong chi tiết sẽ còn lại một lượng từ dư, do ựó phải khử từ cho chi tiết. Khi khử từ người ta lồng chi tiết qua một cuộn dây (xô-lê-nô-it) rồi cho di chuyển từ từ. Trong cuộn dây này có dòng ựiện xoay chiều chạy quạ Sau khi ựã kéo chi tiết ra khỏi cuộn dây và ắt nhất chi tiết cũng phải cách xa ựầu cuộn dây 0,5 m thì mới ựược ngắt dòng ựiện, nếu không thì chi tiết vẫn có thể bị nhiễm từ.
Hình 3.12. Kết cấu một loại máy dò khuyết tật bằng từ trường
1. Cuộn dây nhiễm từ; 2. Thân máy; 3. Cáp 3 chấu;
4. Chân chống; 5. Mẫu; 6. Máy biến áp (giảm áp); 7. Bình ựựng dung dịch nhiễm từ.
Ngoài ra, cũng có thể khử từ bằng cách cho dòng ựiện xoay chiều chạy qua chi tiết sau ựó dùng biến trở giảm cường ựộ từ từ cho tới khi bằng không. Dòng ựiện xoay chiều chỉ khử từ ựược ở mặt ngoài chi tiết, do ựó các chi tiết ựược nhiễm từ bằng dòng ựiện một chiều thì cũng phải ựược khử từ bằng dòng ựiện một chiềụ Trong trường hợp này cũng cho dòng ựiện một chiều chạy qua chi tiết, sau ựó giảm dần trị số của nó tới không ựồng thời luôn luôn thay ựổi cực tắnh của từ trường.
Phương pháp này có hiệu quả cao khi cần phát hiện những khuyết tật trên bề mặt. Việc kiểm tra nhanh, tin cậy, rõ ràng. Tuy nhiên phương pháp này còn một số nhược ựiểm là việc khử từ cho các chi tiết cồng kềnh gặp khó khăn (như trục khuỷu, blốc xylanh, v.v...), không kiểm tra ựược các chi tiết làm bằng kim loại màu hoặc các loại thép ôxtenit.
Kết cấu một số loại máy dò khuyết tật bằng từ trường ựược thể hiện trên hình 3.12 và 3.13. Sơ ựồ xác ựịnh vết nứt trong sơmi và ống lót xylanh loại ựộng cơ D100 ựược thể hiện trên hình 3.14.
1. Công tắc; 2. Lõi thép; 3. Giá giắc cắm;
4. Thân (vỏ) máy; 5. Cáp 3 lõi;
6,7. Các cuộn dây nhiễm từ và cuộn dây phụ.
Hình 3.13. Máy dò khuyết tật kiểu DGS-M
1. Thanh ựồng ựược cách li, ựường kắnh 20-22 mm; 2. Sơmi xylanh; 3. Ống lót xylanh; 4. Chân ựế; 5. đầu kẹp; 6. Biến áp. Hình 3.14. Sơ ựồ xác ựịnh vết nứt trong sơmi và ống lót xylanh ựộng cơ
D100