تست ذرات مغناطیسی یا MT چیست ؟!
تست مغناطیسیMT که مخفف کلمه انگلیسی ( Magnetic Test ) است و گاهی اوقات با نام بازرسی ذرات مغناطیسی MPI که مخفف کلمه انگلیســــی (Magnetic Particle Inspection) شنــاخته میشود . یک روش بازرسی غیر مخرب NDT میباشد که جزو روش های ساده برای بررسی و تشخیص عیوب در داخل و نزدیک به سطح قطعه مورد استفاده قرار میگیرد. کیفیت عملکرد این ذرات به جنس ذره نیز وابسته است می‌توانید جهت تهیه کالاهای صنعتی شرکت شورون روی لینک کلیک کنید.
تست مغناطیسیMT بر اساس مفهوم نشت شار مغناطیسی انجام میشود.تست مغناطیسیMT همانطور که از نام آن پیداست ، فقط قابلیت استفاده برای بازرسی موادی کـــه قابلیت مغناطیسی شدن را دارند استفاده میشود .
برای ای کار قطعه به صورت مستقیم یا غیرمستقیم آهنربا می شود. در آهنربا شدن قطعه بصورت مستقیم جریان برق مستقیم از داخل قطعه عبور داده میشود که سبب به وجود آمدن و یک میدان مغناطیسی در ماده میشود . در آهنربا شدن قطعه بصورت غیرمستقیم میدان مغناطیسی توسط یک آهنربای دیگر در داخل قطعه تست القا میشود .و شار مغناطیســـی بصورت یکپارچـــــه از قطب N بـه قطب S به جریان می‌افتد و در صورت وجود هرگونه ناپیوستگی [عیوب جوش را مطالعه کنید .] تخلخل ، وجود ترک و … داخل قطعه از آنجا که ذرات آهن در امتداد خطوط میدان مغناطیسی متمرکز می شوند ، وقتی به قسمتی از قطعه که ترک خورده است میرسند چون در آنجا قطب اضافی N و S وجود دارد ، تجمع میکنند و با همین مکانیزیم بازرس میتواند از وجود ترک در قطعه مطــلع شود .
همانطور که اشاره شد تست مغناطیسیMT یک تست نسبتــــاً ساده میباشد که قابلیت استفاده در مکان های دور از دسترس را دارد امـا دارای محدودیت های میباشد برای مثال این روش را برای قطعاتـــی که دارای سطح زبر هستند و قلل و فرج زیادی دارند قابلیت استفاده ندارد چــــرا ذرات زیر مغناطیســـی در داخل آن ها حبس میشود و ایجاد خطا در نتیجــه آزمایش میکنند . یکی دیگر از محدودیت های این روش این است که باید قطعه در دمای محیط یا حداقل دمای بالای نداشتـــه باشد چرا که ممکن است زمانی که روی سطح قطعه ذرات مغناطیسی اسپری میشوند بلافاصله ، مایع اسپری خشک بشود و آزمایش به نتیجه دلخواه منجر نشود .
در تست مغناطیسیMT ،مانند تست التراسونیک UT آماده سازی سطح ضروری نمی باشد. بنا به این دلایل،این روش یکی از روش های فراگیر تست های غیر مخرب NDT می باشد.
انواع عیوب قابل تشخیص با MT
روش تست مغناطیسیMT ، یکی از روش های متداول در بازرسی صنعتـــی سلامت قطعات است که کاربرد فراوانی در بازرسی عیوب رایج پس از ریختـــه گری قطعات ، عیوب رایج پس از انجام جوشکاری و بازرسی دوره ایی قطعات ایی که در معرض بار های خستگـــی هستند میباشد .
با استفاده تست MT میتوان عیوب شایع در در حین کار مانند ایجاد ترک خستگــی را شناسایی کرد و از رشد و گسترش آنهـــا جلوگیری کرد .
عیوب شایع پس از ریخته گری
۱) عیوب ذاتی
عیوب ذاتی یا Inherent discontinuities بــه عیوبی در ریختـه گری گفته میشود که قبل از ریختـــه گری در قطعات به وجود دارد .
۲) عیوب انقباضی
عیوب انقباضی یا Shrinkage بـــه عیوبی گفتـــه میشود که هنگامی مذاب به داخــل قالب ریختـــه میشود ، بعلت انقباض مذاب و کاهش حجم آن در داخل قطعه حباب یا تخلخل ایجاد میشود .
۳) ایجاد ترک
ایجاد ترک یکـــی دیگر از عیوب شایع در ریختـــه گری است و علت بــه وجود آمدن آن تنش های انقباضی به هنگام سرد شدن مذاب است که مذاب قدرت تحمل این تنش ها را ندارد و ترک در داخل قطعه ایجاد میشود .
عیوب شایع پس از شکل دهی
اکثر قطعات پس از ریخته گری بصورت خام قابلیت استفاده ندارند و باید حتماً روی آنها عملیات شکل دهی انجام شود . که این عملیات شکل دهی مانند نورد ، کشش عمیق و … میتواند سبب ایجاد عیوب شکل دهی یا processing discontinuities شوند که این عیوب با استفاده از تست MT قابلیت تشخیص دارند .
از عیوب شکل دهی رایجـــی که میتوان نام برد عبارت اند از : تورق یا Laminations ، حفره زایی یا Seams و ترک سرد Cooling cracks میباشند .
عیوب شایع پس از جوشکاری
جوشکاری را می توان نوعی ریخته‌گری در محل در نظر گرفت که شامل ذوب کردن فلز پایه و انجماد مجدد آن میباشد که مستعد ایجاد عیوب در آن میباشد .
عیوب شایع پس از جوشکاری میتوان به ایجاد تخلخل ، ایجاد ترک ، نفوذ ناقص ، ذوب ناقص و … [انواع عیوب جوش را مطالعه کنید ] میتوان اشاره کرد که برخی از آنها با استفاده از تست مغناطیسیMT شناسایی کرد .
توضیـــح اساس کار تست مغناطیســــی
منبـــع شکل گیری نیــروی مغناطیسـی
همه ذرات از اتم تشکیل شده اند و اتــم نیز از سه جزء الکترون،پروتون و نوترون تشکیل شده است . پرتون ها و نوترون ها درون هسته اتم قرار گرفته اند و الکتــرون ها با بار الکتریکی منفی در حال چرخش به دور هسته اتم می باشنــد.حرکت بار الکتریکی منفــی سبب ایجاد میدان مغناطیسـی می گردد و از این جنبه میتوان مواد را به دو دستــه اصلی پارامغناطیس و فرومغناطیس تقسیم بندی کرد . که هر کدام را مجزاً توضیح میدهیــــم .
پارامغناطیس : پارامغناطیس به موادی گفتــه میشود که حوزه های مغناطیسی آن با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی هم جهت با میدان میشود و خاصیت آهنربایی پیدا میکنند و با برداشتـــــن میدان مغناطیســی خاصیت خود را از دست می دهند .
فرومغناطیس : فرومغناطیس به موادی گفتــه میشود که حوزه های مغناطیسی آن با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی هم جهت با میدان میشود و خاصیت آهنربایی پیدا میکنند و بعد از برداشتـــن میدان مغناطیســی خاصیت خود را برای مدت مشخصــی حفظ میکنند .
جهت گیری میدان مغناطیسی
برای آنکه بتــوان عیب احتمالی موجود در قطعه را بـــه درستی تشخیص داد ، مهم است که موقعیت عیب در وضعیت خوبــی نسبت به خطوط میدان مغناطیسی باشد و معمولاً خطوط میدان مغناطیسی در ماده به دو صورت میدان مغناطیسی طولی و حلقوی هستند .
برای اینکــــه با روش تست ذرات مغناطیسی MT بتوان عیب های احتمالــــی را در قطعـه تشخیص داد بهترین حالت این است که موقعیت عیب نسبت به خطوط میدان مغناطیسی عمود باشد مطابق شکل زیر ، چرا که در این حالت بیشترین انحراف در میدان مغناطیسی بــه وجود می‌آید و با استفاده از میدان مغناطیسی طولی، عیوب عرضی و با استفاده از میدان مغناطیسی عرضی، میتوان عیوب طولی را به خوبی تشخیـــص دارد .
روش انجام تست ذرات مغناطیسی MT
همانطور که قبلاً اشاره شد برای انجام تست MT باید در قطعه میدان مغناطیسی القا شود که القای میدان مغناطیسی بـــه دو روش ممکن است ۱) روش مستقیـــم ۲) روش غیر مسقیـــم که در ادامه آنهـــا را بیشتر توضیح خواهیم داد اما قبل از آن لازم است که بدانید القای میدان مغناطیسی در درون قطعه در دو حالت طولی و عرضی (حلقویی) امکان پذیر است و مجدداً تکرار میکنـــم برای اینکـــه بتوانیـــم بــه بهترین تشخیـــص در مورد وجود عیب در داخل قطعه پی ببریــــم لازم است که جهت میدان مغناطیسی با جهت عیب متعامد باشد .
روش های مستقیم
۱) عبور دادن جریان مستقیم از قطعـــه
همانطـــور که احتمالاً میدانیـــد با عبور دادن جریان مستقیم از قطعـــه ، در اطراف آن میدان مغناطیسی ایجاد میشود که جهت آن با قانون دست راست مشخص میشود . در این روش جریان الکتریکی به صورت مستقیم از قطعه عبـــور می کند و بــا عبور این جریـــان الکتریکـــی از درون قطعه میدان مغناطیسی حلقوی در اطراف آن بــــه وجود می آید که هم زمان با عبور جریـــان الکتریکی ذرات مغناطیســـی بر روی قطعه پاشیده می شوند و درصورت وجود عیب در داخل قطعه ، طبق آنچــــه که در بالاتر گفتیـــم ذرات مغناطیســـی در محل وجود عیب تجمع میکنند .
طبق قانون دست راست میدان مغناطیســـی ایجاد شده در داخل قطعه بصورت طولی خواهد بود پس در این روش تنها ترک های طولی قابل شناسایی هستــند .
یکی از عیوب جدی این روش احتمال ایجاد پدیده قوس الکتریکی است که ممکن است بالا رفتن دمای داخل قطعه بـــه ریز ساختار ماده آسیب وارد کند .
۲) مغناطیسی کردن قطعه با استفـــاده از پروب
مغناطیسی کردن قطعه با استفـــاده از پروب prod یکی دیگر از روش های مستقیم دیگر برای مغناطیسی کردن قطعه میباشد با این روش قادر به بازرسی قطعات بزرگ هستیـــــم اما کماکان هنوز خطر ایجاد پدیده قوس الکتریکی وجود دارد .
روش های غیرمستقیم
در روش های غیرمستقیم ، برای ایجاد میدان مغناطیسی از یک منبع خارجی کمک میگیریم و برخلاف روش های مستقیم جریان الکتریستــــه مستقیماً به قطعه اعمال نمیشود .
۱) ایجاد میدان مغناطیســی به وسیله سیم پیــچ
ایجاد میدان مغناطیســی به وسیله سیم پیــچ یکی از روش های غیرمستقیم برای ایجاد میدان مغناطیسی در داخل قطعه است و به این صورت که قطعه درون یک سیم پیچ قرار میگــیرد و با عبور دادن جریان الکتریکی درون سیم پیـــچ ، میدان مغناطیسی طولی در قطــعه ایجاد می شود . و عیوب عرضی با این روش قابل تشخیــص هستند استفاده از این روش دارای مزیت هایی همچون عدم تماس مستقیم جریان الکتریستــــه با قطعه و امکان بازرسی قطعات طویل میتوان اشاره کرد.
۲) ایجاد میدان مغناطیســی با استفاده از یوک
ایجاد میدان مغناطیســی با استفاده از یوک یکی دیگر از روش های غیرمستقیم برای ایجاد میدان مغناطیسی در داخل قطعه است که میتوان گفت متداول ترین روش انجام تست ذرات مغناطیسی MT میباشد ، زمانیــکه جریان الکتریستــــه درون سیم پیچی که بدور هستـــه آهنی یوک پیچیـــده شده است عبور می کند،سبب ایجاد میدان مغناطیسی میشود که این میدان مغناطیسی در داخل قطعه القا میشود و پس از پاشیدن ذرات ریز روی سطح در صورت وجود عیب با تجمع این عیوب میتوانیـــم محل عیب را مشخص کنیـــم .
نوع جریان مورد استفاده برای مغناطیسی کردن
همانطور که احتمالاً میدانید برای مغناطیسی کردن مواد میتوان از جریان الکتریستــه استفاده کرد که این جریان میتواند به دو صورت مسقیم و متناوب باشد .
امــا چرا عبور دادن جریان الکتریستــه باعث مغناطیسی شدن ماده میشود ؟! علت مغناطیسی شدن مواد بعلت همسو شدن حوزه های مغناطیسی در جهت جریان است وقـتــی که جریان الکتریستــه از ماده عبور میکند حوزه های مغناطیسی که در جهت جریان هستند را تقویت می‌کنـــد و حوزه های مغناطیسی که در خلاف جهت جریان هستند را تضعیف میکند همین سبب میشود که ماده خاصیت آهنربایی پیدا کند .
۱) جریان مستقیم
جریان مستقیم یا DC میتواند برای مغنــاطیسی کردن قطعات استفاده شود و چون که تغییرات آن در طول زمان ثابت است ایجاد میدان مغناطیسی یکنواخت و همگن میکند ، و با استفاده از جریان مستقیم میتوان عیوب با عمق بیشتری را در ماده را پیدا کرد .
۲) جریان متناوب
جریان متناوب یا AC نیز مانند جریان مستقیم یا DC میتواند برای مغناطیسی کردن قطعات استفاده شود و خود متشکل از ۳ نوع زیر است که هر کدام را جداگانه بررسی میکنیــــم .
الف ) جریان متناوب تمام دامنه : در جریان متناوب تمام دامنه ابتداً جریان از مقدار صفر شروع به افزایش میکند تا به مقدار ماکزیمم آن برسد و سپس مقدار آن کاهش میابد تا به صفر برسید و سپس در جهت مخالف جریان شروع بــه افزایش میکند و به مقدار ماکزیمم آن میرسد و در نهایت صفر میشود . این افزایش و کاهش مداوم جریان سبب ایجاد جریان های اثر پوستـــی میشود که با استفاده از آن میتوان عیوب سطحی را مشخص کرد .
ب) جریان متناوب تمام سیکل مثبت : جریان متناوب تمام سیکل مثبت یا جریان FWAC که مخفف Full-wave alternating current میباشد مشابه حالت AC میباشند و با این تفاوت که سیکل های در جهت مخالف قرینـــه شده اند و به سیکل هایی در جهت موافق تبدیل شده اند و با این جریان قادر هستیم عیوب را در لایه های عمیق تر شناسایی کنیم .
ج ) جریان متناوب نیم سیکل مثبت : جریان متناوب نیم سیکل مثبت یا جریان HWAC که مخفف Half-wave alternating current است مشابه حالت AC میباشند و با این تفاوت که سیکل های در جهت مخالف حذف شده اند و جریان در آن سیکل ها صفر میباشد قدرت تشخیص عیوب با این جریان به اندازه جریان FWAC نیست اما قویتر از جریان AC میباشد .
ذرات مغناطیسی مورد استفاده در تست MT
همانطور کــه اشاره شد در تست ذرات مغناطیسی MT برای شناسایی عیوب باید از ذرات مغناطیسی استفاده شود که ذرات به دو صورت زیر قابل استفاده هستند
۱) ذرات خشک
۲) ذرات تر
ذرات خشک بصورت ذرات ریزی از جنس فرو مغناطیس هستند که پس از اعمال میدان مغناطیسی در قطعه روی آن پاشیده میشوند و در جاهایی از قطعه که دارای عیوب میباشد و سبب قطع میدان میشود تجمع کرده و با تجمع این ذرات میتوانیـــم محل عیوب را تشخیص بدهیـــم ، معمولا پس از پاشیدن ذرات روی سطح ذرات اضافی را با استفاده از یک جاروبرقی با قدرت کم ذرات اضافی از روی سطح برداشته میشوند تا بازرس به هنگام تشخیص عیوب دچار اشتبـــاه نشود .
ذرات تر معمولاً به شکل حل شده در یک محلول و بصورت اسپری در بازار عرضه میشوند که در دو نوع ذرات معمولی و ذرات فلئورسنت موجود هستند که پس از اعمال میدان مغناطیسی در قطعه روی آن اسپری میشود و ذرات مغناطیسی در محل های عیب تجمع میکنند و برای بازرسی قطعه نوع ذرات معمولی باشند در نور محیط بازرسی انجام میشود و اگر نوع ذرات فلئورسنت باشند تست در محیط تاریک و با نور UV انجام میشود .
گام آخر پس از انجام تست MT
پس از انجام تست ذرات مغناطیسی MT ، لازم است کــه قطعه مغناطیس زدایی شود و چرا که مغناطیسی بودن ماده مشکلات عدیده مانند اختلال در سیستم الکترونیکی ، عدم برداشت براده از روی سطح و … ایجاد میکند .
بصورت کلـــی دو روش برای مغناطیس زدایی پیشنهاد شده است .
۱) بالا بردن دمای قطعه ، تا دمای بازیابی مجدد حوزه های مغناطیسی که این روش بعلت احتمال آزاد شدن تنش پسماند و ایجاد اعوجاج در قطعه توصیـــه نمیشود .
۲) استفاده از جریان الکتریستـــه در مخالفت با جریان اولیــه ، با این کار میدان مغناطیسی در جهت مخالف میدان مغناطیسی اولیـــه به وجود می‌آید و سبب حذف خاصیت آهنربایی قطعه میشود
برای آشنایی با ترموگرافی روی لینک کلیک کنید.