تست های مکانیکی

آزمون جریان گردابی یا اِدی کارنت

کاربردهای اصلی روش جریان گردابی یا اِدی کارنت شامل شناسایی عیب‌ها و ناپیوستگی‌های سطحی و زیرسطحی، اندازه‌گیری رسانایی الکتریکی و اندازه‌گیری ضخامت پوشش همانند رنگ می‌باشد. این روش بازرسی نسبت به هدایت الکتریکی و قابلیت تراوایی ماده و همچنین نسبت به ابعاد قطعه حساس می‌باشد. در این آزمون، جریان گردابی توسط القای الکترومغناطیس درون ماده ایجاد می‌گردد و به منظور تعیین خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، اندازه‌گیری ترکیب شیمیایی، تایید صحت انجام عملیات حرارتی و غیره نیز به کار گرفته می‌شود.

در این روش، قطعه رسانا در معرض یک میدان مغناطیسی متناوب (با فرکانسی در محدود ۱۰ هرتز تا ۱۰ مگاهرتز) که توسط یک میدان الکتریکی متناوب و با کمک یک سیم‌پیچ ایجاد می‌شود، قرار می‌گیرد. سیم‌پیچ مورد استفاده می‌تواند شکل‌های مختلفی داشته باشد و تعداد حلقه‌های آن معمولاً بین ۱۰ تا ۵۰۰ دور می‌باشد. در اثر وجود میدان مغناطیسی در اطراف قطعه، یک جریان الکتریکی درون قطعه ایجاد می‌گردد که تحت عنوان «جریان گردابی» یا «اِدی کارنت» نام دارد. مقدار جریان‌های گردابی تشکیل شده درون ماده وابسته به میزان رسانایی الکتریکی و قابلیت تراوایی ماده و همچنین شکل هندسی سیم‌پیچ تولیدکننده جریان گردابی می‌باشد.

تشکیل این جریان گردابی در قطعه رسانا موجب می‌شود که یک میدان مغناطیسی ایجاد شود. قابل ذکر است که میدان مغناطیسی اولیه و میدان مغناطیسی حاصل از جریان گردابی با در خلاف جهت یکدیگربوده و اثر یکدیگر را خنثی می‌کنند. بر این اساس، در صورتی که یک قطعه رسانا در یک فاصله مشخص نسبت به یک سیم‌پیچ قرار بگیرد، موجب افزایش مقاومت ظاهری (امپدانس[۱]) سیم‌پیچ می‌شود. بر این اساس می‌توان بین مواد متفاوت یا مواد با خواص متفاوت تفاوت قائل شد. به بیان دیگر، در صورتی که تغییری در ماده یا هندسه ایجاد شود، می‌توان تغییرات ایجاد شده در داخل ماده را توسط تغییر در مقاومت ظاهری سیم‌پیچ مشاهده کرد. در شکل ۱ چگونگی ایجاد جریان گردابی در یک ماده رسانا به تصویر کشیده شده است.

شکل ۱:  ایجاد جریان گردابی در یک قطعه رسانا در اثر نزدیک شدن یک سیم‌پیچ حاوی جریان الکتریکی متناوب.

حال، در صورتی که قطعه دارای معایب و نواقصی همانند ترک‌ها، حفرات و آخال‌ها باشد، جریان گردابی ایجاد شده در اثر وجود این معایب تغییر می‌کند و این تغییر موجب تغییر در مقدار مقاومت ظاهری و همچنین شکل موج الکتریکی می‌گردد. با بررسی مقاومت ظاهری و شکل موج الکتریکی می‌توان معایب را شناسایی کرد. نحوه شناسایی یک ترک سطحی توسط جریان گردابی در شکل ۱-۵ نمایش داده شده است. مطابق با شکل، در اثر وجود یک ترک سطحی، جریان گردابی دچار تغییر می‌شود که در نتیجه موجب ایجاد تغییر در مقاومت ظاهری می‌گردد.

در بسیاری از بازرسی‌ها، پراب جستجوگر معمولاً یک سیم‌پیچ ظریف (همان طور که در شکل ۲  نمایش داده شده است) می‌باشد که به منظور کاربردهای مشخصی طراحی شده است و قبل از انجام آزمون باید توسط مواد مشخصی کالیبره شود. باید توجه داشت که در برخی از آزمایشات، از دو یا چند سیم‌پیچ استفاده می‌شود. در شرایط استفاده از دو سیم‌پیچ، یکی از آن‌ها محرک می‌باشد و جریان گردابی را ایجاد می‌کند و دومین سیم‌پیچ، آشکارساز است که تغییرات جریان گردابی را نشان می‌دهد. آزمون جریان گردابی به صورت گسترده به منظور شناسایی معایب موجود در قطعات هواپیمایی به ویژه بازرسی بدنه هواپیماها که از آلیاژهای خاصی با ضخامت مشخص ساخته شده‌اند، به کار برده می‌شود. علاوه بر این، از این روش در بازرسی تیوب‌های مبدل‌های حرارتی و لوله‌های سایز پایین در شبکه گازرسانی نیز استفاده می‌شود.

شکل ۲٫ تاثیر وجود یک ترک سطحی بر جریان گردابی حاصل از یک سیم‌پیچ.

[۱] Impedance