تئوری و تعاریف مغناطیسم

مواد از نظر خواص مغناطیسی بدو دسته مغناطیسی و غیر مغناطیسی تقسیم می شوند. موادی مانند آهن و نیکل و کبالت و بعضی آلیاژهای آنها که جذب آهن ربا می گردند مواد مغناطیسی و موادی مانند مس و برنج و شیشه و چوب که جذب آهن ربا می شوند مواد غیر مغناطیسی نامیده می شوند.

-  مـاده مغنـاطیسی

مــاده ای است که قابلیت جذب آهن یا هر ماده فرومغناطیسی دیگر را داشته باشد. هنگامیکه ماده ای مغناطیسی شود یک میدان مغناطیسی اطراف آن ایجاد می شود که می تواند مواد فرومغناطیسی دیگر را جذب کند.

هر مغناطیس دو قطب مثبت (+) و منفی (-) دارد. قطبهای مغناطیسی هم نام یکدیگر را دفع و قطبهای مغناطیسی غیرهمنام یکدیگر را جذب می کنند.

مواد فرومغناطیسی موادی هستند که بشدت جذب میدان مغناطیسی میگردند. آنها را میتوان تبدیل به مغناطیس نمود و آزمایش پودر مغناطیسی برروی آنها انجام داد. در شکل زیر عوامل آهن ربا شدن مواد فرومغناطیسی نشانداده شده است که در نهایت دارای یک قطب شمال و یک قطب جنوب می گردند.

-  مواد غیرمغناطیسی

مواد غیرمغناطیسی  خود به دو دسته دیامانیتیک و پارامانیتیک تقسیم می شوند.

در مواد پارامانیتیک تعداد الکترونهای چرخنده بدور هسته در جهت خلاف یکدیگر مساوی نیستند و بنابراین کمی خاصیت مغناطیسی دارند و اگر در یک میدان مغناطیسی قرار گیرند، تعدادی از اتمها و مولکولهای آنها طوری تغییر

وضع می دهند که میدان مغناطیسی آنها تقریباً در جهت میدان خارجی قرار می گیرد. بنابراین در میدانهای شدید خارجی، خاصیت مغناطیسی ار خود نشان میدهند.

در مواد دیامانیتیک ، بعلت چرخش الکترونهایش در دودسته مساوی و در خلاف جهت هم، خاصیت مغناطیسی ندارند.

مغناطیس کردن به وسیله کابل:

گاهی اوقات ابعاد قطعات به اندازه ای بزرگ است که امکان استفاده از کویل را نداریم. وقتی این مسئله اتفاق می افتد یک سیم مسی عایق شده(روپوش دار) را میتوان برای ایجاد میدان مغناطیسی در ماده به کار گرفت. در این روش، سیم را به دور قطعه می چرخانند(شبیه کویل) تا یک میدان طولی در قطعه ایجاد شود.

استفاده از روش پراد:

پراد وسیله ای است که با استفاده از عبور جریان از میله های مسی موجب ایجاد یک میدان مغناطیسی موضعی میشود.به طور کلی با روش پراد بیشترین قدرت آشکارسازی برای عیوب موازی خط جوش وجود دارد.

روش یوک:

یوک قطعهای است فلزی U شکل با یک سیم پیچ پیچیده شده به دورش که جریان را از خود عبور می دهد. هنگامی که کویل، حامل جریان شود در امتداد قطعه یوک، یک میدان مغناطیسی طولی در قطعه مورد آزمایش ایجاد می شود. در میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یوک، میدان مغناطیسیس خارجی میتواند ذرات آهن را به شدت جذب کند و جهت بررسی عیوب سطحی به کار رود. اگر برادهی آهن در میدان میان دو قطب یوک پاشیده شود، علایم عیوب سطحی را به آسانی می توان مشاهده نمود.

جریان متناوب، یکی از مناسبترین جریانهای الکتریکی است که موارد مصرف روزمره دارد به همین دلیل منبعی غنی برای انجام آزمون ذرات مغناطیسی می باشد.

ذرات:

ذرات مورد استفاده در آزمون ذرات مغناطیسی از موادی که به دقت از لحاظ مغناطیس شوندگی، شکل و قابلیت نفوذپذیری، انتخاب شده اند، می باشند.این ذرات، مغناطیس باقی مانده را در خود نگه نمی دارند. ابعاد این ذرات از براده های تراشکاری هم کوچک تر است و در حقیقت، این ذرات مانند پودر هستند. ذرات بر مبنای روشهای استفاده ی آنها به دو گروه خشک و تر طبقه بندی میشوند.

ذرات مغناطیسی توسط نشت میدان مغناطیسی جذب می شوند و تجمع ذرات در محل عیب و نشت میدان می تواند موجب آشکار شدن علائم عیب شود.

در روش فلورسنت از لامپ UV (ماوراء بنفش) که دارای نور مرئی می باشند و به آنها نور سیاه نیز گفته میشود، استفاده میگردد . پس عملیات تست به وسیله ی روش فلورسنت در نور مرئی انجام پذیر نمی باشد.

ذرات مغناطیسیس باید دارای قابلیت نفوذپذیری بالایی باشند تا اطمینان از اینکه جذب این ذرات توسط میدان های ضعیف هم صورت می گیرد، حاصل شود و همچنین باید این ذرات قابلیت نگهداری مغناطیسی کم داشته باشند تا مغناطیس باقیمانده در آنها کم شودو این مواد باید بلافاصله بعد از قطع میدان ، کنار روند ، البته اگر جذب نشتی میدان نشوند.

آزمون ذرات مغناطیسیس دارای 7 مرحله  اصلی است که به ترنیب شامل موارد زیر می باشد:

1- آماده سازی سطح قطعه

2- برقرار کردن یک میدان حلقوی در قطعه

3- بازرسی برای علائم عیوب طولی   

4- برقرار کردن یک میدان طولی در قطعه

5- بازرسی برای علائم حاصل از عیوب عرضی

6- مغناطیس زدایی

7- تمیز کردن کامل سطح قطعه از مواد آزمایش

کاربرد:

در صنایع لوله سازی ، خودرو ، فورجینگ،  هوافضا ، کشتی سازی ، بازرسی فنی و غیره

مزایا و محدودیت های بازرسی با ذرات مغناطیسی:

آزمون ذرات مغناطیسی روشی حساس برای آشکارسازی عیوب سطحی کوچک به شمار می رود و از این جنبه در برخی موقعیتها از پیشرفته ترین روشهای بازرسی هم برتر میباشد. تشخیص عیوب زیر سطحی نیز به شرط آنکه فاصله آنها از سطح زیاد نباشد با این تکنیک امکانپذیر است . اغلب احتیاجی به تمیز کردن دقیق سطوح نبوده و دستیابی به نتایج قابل قبول حتی در حالیکه عیوب حاوب موار آلوده کننده هم باشد ممکن است.

هرچند بازرسی با ذرات مغناطیسی یک روش کمی نیست ولی یک اپراتور ورزیده و با تجربه ممکن است بتواند ابعاد دهانه و عمق ترک ها را از نتایج حاصل از این نوع تست ها تخمین بزند . البته عمق ترک هایی که با این روش مشخص شده اند را می توان با استفاده از دیگر روشهای غیر مخرب با دقت تعیین کرد . یکی دیگر از مزایای بازرسی با ذرات مغناطیسی این است که تجهیزات آن نسبتاً ارزان بوده و دستگاههای جانبی چندانی مورد نیاز نمی باشد.

محدودیت اصلی روش ذرات مغناطیسی این است که تنها برای بازرسی مواد فرومغناطیسی مناسب بوده و همچنین برای دستیابی به نتایج بهتر لازم است میدان مغناطیسی القاء شده بر امتداد عیوب عمود باشد. از همین رو است که برای پیدا کردن ترک های قطعه باید لزوماً دو یا چند مرحله مغناطیس کردن طی شود، به علاوه باید قطعات بازرسی شده مغناطیس زدایی شوند. هنگامیکه بازرسی قطعات بزرگ مد نظر باشد شدت جریان مورد نیاز بسیار بالا بوده و باید دقت های لازم برای جلوگیری از گرمایش موضعی و سوخته شدن سطح در نقاط اتصال الکتریکی اعمال شود. هر چند که نشانه های سطحی حاصل از بازرسی با ذرات مغناطیسی ممکن است به سادگی قابل رؤیت باشند ولی اغلب اوقات مهارت و تجربه اپراتور در تفسیر نتایج و نشانه های یاد شده از اهمیت تعیین کننده ای برخوردار می باشد. حساسیت تکنیک ذرات مغناطیسی عموماً بسیار خوب است ولی اگر سطح قطعه به وسیله لایه های روغنی یا دیگر مواد غیر مغناطیسی مسطور شده باشد، دقت آن کاهش خواهد یافت.