بازرسی با ذرات مغناطیس

این روش بازرسی به منظور شناسایی معایب و ناپیوستگی‌های سطحی و زیر سطحی در مواد فرومغناطیسی به ویژه فولادهای فریتی و آهن به صورت گسترده کاربرد دارد. در بازرسی با ذرات مغناطیس، ابتدا قطعه توسط عبور جریان الکتریسیته و یا یک میدان مغناطیسی که توسط یک آهنربای دائمی یا یک آهنربای الکتریکی ایجاد می‌شود، مغناطیسی می‌شود. در شرایطی که قطعه مغناطیس شود، شار مغناطیسی و خطوط میدان مغناطیسی درون قطعه تولید می‌شوند.

در اثر وجود عیب‌هایی همانند ترک‌ها و حفرات ریز سطحی و زیر سطحی، خطوط میدان مغناطیسی در محل عیب دچار نشتی به سمت خارج از قطعه می‌شوند. به عبارت دیگر، در قسمت سطوح ترک یا عیب، قطب‌های شمال (N) و جنوب (S) تشکیل می‌شوند. این امر سبب ایجاد شار مغناطیسی در خارج از قطعه و نشتی میدان مغناطیسی در محل عیب به خارج از قطعه می‌گردد. سپس ذرات و براده‌های مغناطیس شده آهن در حالت جامد یا به صورت غوطه‌ور در مایع بر روی سطوح اعمال می‌شوند.

ذرات و یا مایع مغناطیس در محل عیب‌ها تجمع پیدا می‌کنند و در نتیجه، امکان شناسایی عیب‌ها فراهم می‌گردد. براده‌های آهن و ذرات اکسید آهن می‌توانند به عنوان ذرات مغناطیس به کار برده شوند. در برخی موارد این ذرات توسط رنگ‌دانه‌های قرمز پوشیده می‌شوند که در نتیجه، تضاد رنگی بیشتری به وجود می‌آید. در موارد دیگر، مواد فلورسنت به عنوان پوشش ذرات  مغناطیس استفاده می‌شوند و بررسی در زیر نور ماوراء بنفش صورت می‌گیرد. اصول انجام بازرسی با ذرات مغناطیس در شکل ۱ نمایش داده شده است.

یکی از مهم‌ترین معایب این روش آن است که ماده مورد آزمایش باید خاصیت فرومغناطیسی داشته باشد. فلزات و آلیاژهای آهنی، نیکل و آلیاژهای پایه نیکل، کبالت و آلیاژهای پایه کبالت دارای خاصیت فرومغناطیسی هستند و این آزمون می‌تواند بر روی آن‌ها انجام شود. قبل از انجام آزمون ذرات مغناطیس نیاز است که فرآیند مغناطیس‌زدایی صورت گیرد. در مغناطیس‌زدایی، اثرات پسماند مغناطیسی حذف می‌شوند. شایان ذکر است که بازرسی با ذارت مغناطیس به منظور شناسایی عیب‌های سطحی و زیرسطحی کاربرد دارد. در شرایطی که عیب به صورت داخلی باشد، خطوط میدان به قسمت‌های خارجی قطعه نشتی پیدا نمی‌کنند و در نتیجه، عیب قابل شناسایی نمی‌باشد.

شکل۱ : اصول بازرسی با ذرات مغناطیس.

شیوه‌های گوناگونی به منظور ایجاد میدان مغناطیسی درون قطعه وجود دارد که ساده‌ترین آن‌ها استفاده از یک آهنربای دائمی در نزدیکی قطعه و القای میدان مغناطیسی درون قطعه می‌باشد. باید توجه داشت که در این روش، کنترل دقیق شار مغناطیسی امکان‌پذیر نمی‌باشد. این در حالی است که در روش‌های جدید از جریان الکتریسیته به منظور تولید میدان مغناطیسی استفاده می‌شود که نتایج بهتری را در بر دارند. روش‌های اصلی مغناطیس کردن قطعات شامل دو دسته مستقیم و غیرمستقیم می‌باشند.

در روش مستقیم، یک جریان با آمپر زیاد از درون قطعه عبور می‌کند و شار مغناطیسی در اثر عبور جریان الکتریکی بر اساس قانون دست راست ایجاد می‌گردد. این در حالی است که در روش غیرمستقیم می‌توان از میدان مغناطیسی ناشی از یک آهنربای دائمی یا یک آهنربای الکتریکی استفاده کرد. استفاده از آهنربای  الکتریکی به دو صورت می‌تواند میدان مغناطیسی ایجاد کند. در روش اول، یک جریان الکتریکی شدید از یک سیم‌پیچ عبور می‌کند که یک میدان مغناطیسی محوری در داخل سیم‌پیچ ایجاد می‌گردد. در صورتی که قطعه درون سیم‌پیچ قرار داشته باشد، شار مغناطیسی درون آن ایجاد می‌گردد. در روش دوم، از یک یوک[۱] مغناطیسی استفاده می‌شود. در شکل ۲ چگونگی ایجاد میدان مغناطیسی نمایش داده شده است.

بازرسی با ذرات مغناطیس یک روش کیفی و ساده بازرسی است که تحلیل نتایج آن نیز به سهولت ممکن می‌باشد. یکی دیگر از مزایای این روش این است که می‌توان این بازرسی را به صورت اتوماتیک و مکانیزه انجام داد. این روش محدودیت‌هایی نیز دارد که مهم‌ترین آن‌ها این است که فقط در مواد مغناطیس قابل استفاده می‌باشد و عیب‌های سطحی و زیرسطحی قابل شناسایی می‌باشد.

شکل ۲:  چگونگی ایجاد میدان مغناطیسی درون یک قطعه؛ الف) استفاده از آهنروبای دائمی، ب) روش جریان مستقیم، ج) روش جریان غیرمستقیم با استفاده از سیم‌پیچ و د) روش جریان غیرمستقیم با استفاده از یوک.

[۱] Yoke