MONITORIZAREA AUTOMATĂ A PARTICULELOR FLUORESCENTE ÎN CONTROLUL CU PULBERI MAGNETICE

 

1 Introducere

Controlul cu pulberi magnetice (MPI) este cea mai sensibilă metodă de detectare a fisurilor de suprafață în materialele feromagnetice [2]. Această metodă poate utiliza echipamente mobile sau sisteme staționare [3]. Particulele magnetice sunt utilizate pentru vizualizarea fisurilor de suprafață. Particulele magnetice sunt o pulbere de oxid de fier acoperite cu vopsea colorată sau fluorescentă. Ele sunt denumite și agent de control sau cerneală magnetică. Pentru aplicaţiile de control mobile, particulele magnetice sunt în mod normal aplicate din flacoane cu aerosoli, sub formă de suspensie umedă. Particulele magnetice sunt folosite doar o singură dată. Prin urmare, stabilitatea pe termen lung nu este o problemă. Pentru sistemele staționare, pulberea magnetică se află într-un circuit închis și este utilizată mai multe ore. O suspensie de particule magnetice diluate în apă (sau uneori ulei) este menținută în circulație constantă. Proprietățile particulelor magnetice se degradează în timp și trebuie verificate la intervale regulate.

Datorită contrastului mai mare, particulele magnetice fluorescente sunt utilizate pentru majoritatea aplicațiilor de control, astfel încât verificarea particulelor fluorescente este mai imperios necesară decât verificarea celor colorate. Un defect de suprafață va fi indicat întotdeauna cu un contrast mai mare, sub lumina ultravioletă. Indicația ar trebui să fie ascuțită, practic fără fundal, fie din particule, fie din suprafața fără defecte a piesei. Este foarte dificil să se detecteze indicațiile fluorescente de la o fisură, pe un fundal cu fluorescenţă mare.

Mai mult decât atât, este foarte important pentru detectarea fisurilor, să aveți o bună sensibilitate a particulelor fluorescente. Există trei motive pentru degradarea particulelor magnetice fluorescente:

• Multe particule sunt scoase din agentul de control pantru că ramân lipite de piesele de control.
• Poluarea agentului de control datorată murdăriei, zguri, grăsimilor sau a altor materiale.
• Desprinderii vopselei fluorescente de pe oxidul de fier.

Toate aceste trei influențe duc la scăderea sensibilităţii particulelor magnetice fluorescente. Pentru verificarea periodică a sensibilităţii pulberii magnetice sunt folosite blocuri de control. Două dintre ele (vezi figurile 1 și 2) sunt descrise în standardul DIN EN ISO 9934-2 (2003) [4] și aceasta a fost prima dată când blocurile de referință au fost standardizate în Europa.

Blocul de verificare este utilizat mai întâi pentru suspensia proaspătă și se observă modelul de fisurare. După o anumită perioadă de timp, măsurarea este repetată și rezultatele sunt comparate. Pentru blocul de referință 1, operatorul ar trebui să caute o zonă specifică sau o anumită fisură pe care trebuie să o memoreze până la următoarea măsurare. De obicei, se utilizează o fisură fină. Dacă această fisură nu mai este vizibilă, sensibilitatea particulelor magnetice fluorescente este prea slabă și suspensia trebuie schimbată. O sensibilitate redusă a particulelor magnetice poate fi, de asemenea, detectată cu blocul de referință 2 prin reducerea lungimii de indicație.

Utilizarea blocurilor de referință 1 și 2 este o practică obișnuită pentru MT staționar, dar această procedură are și unele dezavantaje:

• Evaluarea vizibilității fisurilor slabe (blocul de referință 1) și a lungimii indicației (blocul de referință 2) depinde de persoana care efectuează măsurarea de referință.
• Măsurarea de către diferite persoane poate avea ca rezultat lungimi de indicare diferite (blocul de referință 2), de aceea aceste măsurători de referință trebuie să fie efectuate totdeauna de aceeași persoană.
• Măsurarea de referință trebuie efectuată totdeauna cu același bloc de referință. Este interzisă utilizarea a două blocuri de referință diferite pentru două măsurători consecutive, deoarece blocuri de referință diferite dau indicații diferite.
• Este necesară curățarea periodică a blocurilor de referință și aceasta ar putea fi o problemă într-un mediu industrial dificil.
• Condițiile de vizionare s-ar putea schimba în funcție de timpul zilei, de vreme și mai ales de unghiul de vizionare.
• Operatorul ar putea să nu-și mai amintească corect rezultatele ultimei măsurători de fisură.

Din cauza acestor dezavantaje, şi pentru că măsurarea de referință este destul de subiectivă, este necesar un procedeu de verificare mai precis. Astfel, a fost dezvoltată o nouă unitate automată numită "FLUXA-Control", care măsoară în mod constant proprietățile particulelor magnetice fluorescente umede.

 

2 Principiul monitorizării automate cu Fluxa Control

Ideea principală este evaluarea constantă a sensibilității pulberii de particule magnetice fluorescente prin măsurarea intensității fluorescenţei de la două fisuri. Pentru a crește reproductibilitatea măsurătorilor, aceste fisuri sunt realizate artificial. Câmpul magnetic este produs de o bobină de magnetizare și este ghidat spre fisurile artificiale de un jug și de o bară de magnetizare (a se vedea figura 3). Agentul de control curge printr-un tub de sticlă. Cîmpul magnetic penetrează acest tub de sticlă. Indicațiile de la fisuri sunt iluminate de LED-urile UV, iar luminozitatea indicațiilor de fisură este măsurată pe cealaltă parte a tubului cu ajutorul unor fotocelule. Fiecare fotocelulă măsoară intensitatea luminii fluorescente de la indicația respectivă a fisurii. Astfel, valorile măsurate reprezintă o măsurătoarea de referință pentru sensibilitatea particulelor magnetice fluorescente.

Tubul din sticlă este fabricat dintr-un material special și îndeplinește următoarele condiţii:

• este transparent pentru lumina UV şi pentru lumina vizibilă (fluorescentă).
• prezintă o aderare redusă a particulelor magnetice pe suprafaţa interioară. După fiecare ciclu de măsurare, particulele magnetice sunt îndepărtate complet, pentru a menține tubul de sticlă cât mai curat posibil, astfel încât măsurarea senzitivității să poată fi efectuată în mai multe cicluri.

 Procesul de măsurare este controlat de un circuit electric. Un ciclu constă în următorii pași: 

• umplerea tubului de sticlă cu suspensie magnetică prin orificiul de admisie,
• magnetizarea prin bobina de magnetizare,
• eliminarea agentul de control din tubul de sticlă, în timpul magnetizării,
• evaluarea intensității indicațiilor privind fisurile,
• demagnetizarea jugului ce conține fisurile artificiale,
• umplerea tubului de sticlă prin orificiul de intrare,
• scurgerea agentului de control, fără magnetizare prin orificiul de evacuare și ștergerea indicațiilor anterioare ale fisurilor.

 

3 Procedeul de verificare

Evaluarea sensibilității particulelor fluorescente se bazează pe măsurarea indicaţiilor de la cele două fisuri, cu LED-urile nr. 1 și 2. În plus, sistemul de monitorizare automată include două metode de control diferite:

1. Măsurarea poluării suprafeței interioare a tubului din sticlă. Este posibil ca particulele magnetice să rămână pe suprafața interioară a tubului. În acest caz, fluorescența de fundal crește, prezentând o problemă de întreț Această măsurare se face prin LED-ul nr. 3 și în mod normal are o valoare foarte mică. Dacă această valoare depășește un prag, atunci unitatea FLUXA-Control produce o atenţionare.
2. Măsurătoare de control într-un punct de referință. UV-LED-ul nr. 4 măsoară vizibilitatea unui punct de referință plasat pe bara de magnetizare cu fisurile artificiale. Această măsurătoare duce la o valoare foarte ridicată, iar valoarea ridicată indică faptul că tubul din sticlă nu conține murdărie, zgură sau alte poluări.

Valorile măsurate ale indicațiilor de la fisuri (cu UV-LED-urile nr. 1 și 2) se situează între valoarea LED-ului nr. 3 și nr 4 și trebui să fie cât mai mare posibil (vezi figura 4).

Pragul adecvat pentru indicațiile de fisurare (nr.1 și 2) care a fost determinat prin compararea valorilor măsurate cu măsurarea standard de referință cu blocul de referință 1 și blocul de referință 2. Această comparație duce la o scală care reflectă sensibilitatea particulelor fluorescente într-un sistem de verificare magnetică. Cu unitatea de comandă (vezi figura 5) această scală este vizibilă pentru utilizator printr-o matrice LED de la verde peste galben la roșu. Semnificațiile diferitelor culori sunt: 

• verde: sensibilitate ridicată,
• galben: sensibilitatea este suficient de mare, dar pulberea ar trebui înlocuită în curând,
• roșu: sensibilitate slabă, controlul cu pulbere magnetică trebuie să se oprească.

 

4 Concluzii

Au fost efectuate teste cu diferite tipuri de pulberi magnetice, în condiții de laborator, cu rezultate pozitive. "FLUXA-Control" a fost aprobat acum ca brevet german [1] (vezi figura 6). În ultimele luni, sistemul este verificat într-un mediu industrial dur și rezultatele sunt, de asemenea, foarte satisfăcătoare. Cu acest FLUXA-Control este posibilă înlocuirea vechii măsurători de sensibilitate cu blocurile de referință 1 și 2 și dezavantajele corespunzătoare. Mai mult, sensibilitatea unui control cu pulberi magnetice poate fi efectuată acum în condiții bine definite, unde se garantează o sensibilitate constantă la control. Acesta ar putea fi, de asemenea, un punct important pentru evoluțiile viitoare, cum ar fi evaluarea bazată pe fotografierea indicațiilor de la fisuri.

 

5 Referinţe

[1] German Patent No. 100 39 725, Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Prüfmittel-Kontrolle bei der Magnetpulver-Russprüfung (Procedure and instrument for the automated test agent control in magnetic particle testing), issued September 2005.

[2] V. Deutsch, M. Vogt, M. Platte, V. Schuster: NDT Compact and understandable Vol. 3 - Magnetic Particle Crack Detection, Castell publishing house, Wuppertal, 1999.

[3] ISO 9934-1: Non-destructive Testing - Magnetic Particle Testing - Part 1: General Principles, ISO International Organisation for Standardisation, 2002.

[4] ISO 9934-2: Non-destructive Testing - Magnetic Particle Testing - Part 2: Detection Media, ISO International Organisation for Standardisation, 2003.