Chọn thiết bị kiểm tra hạt từ tính phù hợp

Các bước cần xem xét để chọn hệ thống kiểm tra từ tính phù hợp cho công việc của bạn.

Kể từ khi ra đời vào cuối thế kỷ 19, với một la bàn từ được sử dụng để phát hiện các khuyết tật trong các thùng pháo từ hóa, việc lựa chọn hệ thống kiểm tra hạt từ tính phù hợp với các chi tiết ngày càng phức tạp có thể là một thách thức. Kể từ khi kiểm tra hạt từ tính được thực hiện đầu tiên vào những năm 1920, công cụ dùng để xác định vị trí bất liên tục đã được cải thiện đáng kể.

Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn các tiêu chí để sử dụng trong việc lựa chọn hệ thống phù hợp cho việc kiểm tra từ tính. Đầu tiên, cần đảm bảo chi tiết cần kiểm tra phải có đặc tính từ tính (sắt từ) để được kiểm tra bằng kiểm tra hạt từ tính. Tiếp theo bạn có thể tham khảo các thông tin sau trong việc lựa chọn thiết bị phù hợp.

Thiết bị kiểm tra hạt từ tính có nhiều loại, từ các hệ thống xử lý tự động phức tạp, nặng có trọng lượng vài tấn đến các thiết bị di động nhỏ, nhẹ. Sau đây là các yêu cầu cần được xem xét khi lựa chọn thiết bị để kiểm tra hạt từ tính.

  1. Thiết bị di động hay cố định
  2. Phương pháp ướt hay khô.
  3. Phương pháp từ hóa (dòng điện xoay chiều, dòng điện một chiều hoặc cả hai; cuộn dây hoặc gông từ hoặc nam châm vĩnh cửu).
  4. Mức độ tự động hóa.
  5. Khả năng khử từ tích hợp hoặc thiết kế riêng biệt.
  6. Cường độ dòng điện yêu cầu.
  7. Dung tích bồn chứa dung dịch từ hóa trong phương pháp ướt.
  8. Yêu cầu về điện áp, đường dây, tải hệ thống.
  9. Phụ kiện cần thiết.
  10. Yêu cầu của nhân viên kiểm tra.

Kích thước, trọng lượng và hình dáng chi tiết cần kiểm tra

Trong hầu hết các trường hợp, bạn sẽ cần có bản vẽ của chi tiết sẽ kiểm tra. Bản vẽ sẽ cung cấp thông tin về kích thước, trọng lượng và hình dạng của chi tiết. Nó cũng có thể xác định đặc điểm kỹ thuật và cung cấp thông tin lựa chọn kỹ thuật kiểm tra cho chi tiết đó. Nếu không có bản vẽ, tất nhiên bạn sẽ cần một bản mẫu của chi tiết cần được kiểm tra.

Kích thước và trọng lượng của chi tiết xác định xem người vận hành có thể đặt chi tiết đó vào máy bằng tay hay không hoặc liệu có yêu cầu xử lý vật liệu đặc biệt hay không. Một số chi tiết có thể nặng hàng chục đến hàng trăm kg và có kích thước quá lớn để đưa vào máy. Cần cẩu, xe nâng hoặc một số thiết bị nâng khác cần sử dụng để di chuyển chi tiết. Bạn có thể cần một bộ gá cố định tùy chỉnh hoặc nguồn cấp điện di động để từ hóa các chi tiết như thân van lớn.

Khớp lái trong hệ thống treo trên ô tô (steering knuckle) có thiết kế phức tạp với nhiều vị trí khó từ hóa khi kiểm tra. Kiểm tra chi tiết phức tạp như thế này sẽ cần bộ gá đặc biệt kết hợp với từ hóa nhiều lần và kết hợp với các phương pháp kiểm tra NDT khác.

Hình dạng của chi tiết xác định loại thiết bị và quy trình bạn sẽ sử dụng. Ví dụ, trục bánh lái ô tô theo thiết kế sẽ có những chỗ lồi ra ngoài và những vị trí khó tạo ra trường thích hợp để kiểm tra. Do vậy sẽ yêu cầu một gá cố định đặc biệt và nhiều lần từ hóa.

Từ ướt hay từ khô

Trong thử nghiệm hạt từ tính, các hạt từ có khả năng bị hút mạnh vào trường rò rỉ. Các hạt có thể ở dạng bột khô hoặc có thể lơ lửng trong chất lỏng là nước hoặc dầu. Loại hạt từ sử dụng có liên quan đến xác suất phát hiện, độ lặp lại của thiết bị và giá trị độ tin cậy của phương pháp sử dụng cho đối tượng thử nghiệm cụ thể.

Dòng điện cần để tìm bất liên tục (bề mặt hoặc dưới bề mặt)

Để xác định điều này, bạn có thể tham khảo thông số kỹ thuật thích hợp để kiểm tra bộ phận. Đồng thời xác định xem bạn đang kiểm tra bộ phận được sản xuất / gia công (OEM) hay bộ phận đang sử dụng. Hãy sử dụng trục khuỷu làm ví dụ. Để kiểm tra trục khuỷu tại nơi sản xuất, việc tìm kiếm các chỉ thị dưới bề mặt là quan trọng nhất. Phương án tốt nhất để thực hiện điều này là sử dụng DC (dòng điện một chiều). Đối với các công việc liên quan đến duy tu bảo dưỡng, việc kiểm tra trục khuỷu cần tìm kiếm các chỉ thị trên bề mặt với AC (dòng điện xoay chiều) cần chú trọng hơn vì các vết nứt do ứng suất thường xuất hiện trên bề mặt khi đang hoạt động.

Sản lượng của các bộ phận được kiểm tra

Với các bộ phận nhỏ hơn, bạn có thể lo lắng về tốc độ sản xuất hoặc liệu rằng bộ phận đó cần được kiểm tra thủ công hay tự động hóa? Một sai lầm phổ biến trong việc xác định CT (circle time) trong sản xuất là bỏ qua thời gian kiểm tra bộ phận. Một thiết bị thủ công hay tự động có thể được thiết kế để xử lý ở một tốc độ nhất định nhưng số lượng người kiểm tra cần để duy trì tốc độ phải được xác định. Rõ ràng nếu tốc độ xử lý, từ hóa cao hơn tốc độ kiểm tra, quy trình sản xuất sẽ có một nút thắt cổ chai.

Cường độ và hướng của từ trường

Khi kiểm tra hạt từ tính, cần đảm bảo chi tiết được từ hóa đầy đủ và hướng từ hóa tương ứng với kích thước và hướng của bất liên tục để có thể tạo ra một chỉ thị rõ ràng tại các điểm rò rỉ trường. Sử dụng dòng điện quá cao để tạo từ trường có thể tạo ra quá nhiều nhiễu nền, do đó che lấp chỉ thị hoặc làm hỏng các bộ phận do phóng điện hồ quang. Nên bắt đầu ở mức thấp và tăng từ từ công suất để đáp ứng yêu cầu kiểm tra. Để giúp bạn xác định cường độ trường và hướng chính xác, bạn có thể sử dụng nhiều loại mẫu thử như Pie Gauge, QQI hay các bộ phận thực tế có bất liên tục đã biết hoặc sử dụng công thức để xác định cường độ trường thích hợp.

Phương pháp từ hóa trên thiết bị

Một trạm thử nghiệm hạt từ tính phương pháp ướt điển hình có kích thước có hai má kẹp tiếp xúc để từ hóa trực tiếp (Head shot) hoặc từ hóa dây dẫn trung tâm (center conductor) bằng cách sử dụng một thanh đồng giữa các má kẹp hoặc cáp nối.

Các trạm kiểm tra từ thường có một cuộn dây được sử dụng để từ hóa dọc. Cuộn dây và một má kẹp có thể di chuyển trên ray. Má kẹp còn lại được cố định, được vận hành bằng xi lanh khí, giúp kẹp đối tượng thử nghiệm. Thiết bị có nguồn điện độc lập hoặc tích hợp với tất cả các điều khiển cần thiết.

Dòng từ hóa thường là dòng điện một chiều toàn sóng ba pha hoặc dòng điện xoay chiều tùy theo yêu cầu sử dụng. Các thiết bị được làm với nhiều kích cỡ để vừa các đối tượng thử nghiệm có độ dài khác nhau với các dòng điện đầu ra tối đa khác nhau. Một bể chứa có máy bơm tuần hoàn, hệ thống khuấy cho dung dịch bột từ ướt được đặt bên dưới. Vòi phun tay và/hoặc các hệ thống vòi phun tự động được sử dụng để áp dụng dung dịch bột từ lên bề mặt thử nghiệm.

Trong phương pháp từ hóa trực tiếp (head shot), một dòng điện có cường độ cao chạy qua đối tượng và từ thông được tạo ra vuông góc với dòng điện. Do đó dòng điện tạo ra phải cùng hướng với khuyết tật nghi ngờ.

Nếu không thể thực hiện phương pháp này do định hướng của khuyết tật thì phải sử dụng phương pháp gián tiếp. Phương pháp gián tiếp có nhiều lựa chọn nhưng có thể chia làm 2 dạng chính:

  • Dòng điện chạy qua cuộn dây bao quanh đối tượng.
  • Tạo từ thông dọc theo chi tiết để phát hiện các khuyết tật theo chiều ngang và theo chu vi.

Nếu cần kiểm tra các trụ hay thanh có chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính của nó, thì khuyết tật dọc sẽ được phát hiện bằng head shot và các khuyết tật ngang và theo chu vi phát hiện bằng phương pháp gián tiếp với từ trường tạo ra từ cuộn dây.

Các đối tượng kiểm tra nghi ngờ có vết nứt từ các lỗ hay chi tiết dạng đĩa có thể được kiểm tra bằng kỹ thuật center conductor, theo đó một thanh dẫn mang dòng điện đi qua lỗ và từ trường vòng sinh ra sẽ cắt qua các vết nứt hướng tâm. Phát hiện khuyết tật dọc trong trục rỗng hay chi tiết dạng ống là một trong các ứng dụng điển hình của kỹ thuật center conductor.

Khi một chi tiết cần kiểm tra vết nứt theo nhiều hướng hay chi tiết phức tạp, phương pháp từ hóa đa hướng sẽ tạo ra chỉ thị khuyết tật bất kể hướng của chúng trên bề mặt trong một lần từ hóa và do đó chỉ cần một lần kiểm tra thay vì 2 lần, tiết kiệm thời gian khi cài đặt lại chương trình cũng như thời gian kiểm tra.

Ngân sách có thể sử dụng

Giống như khi mua sắm các thiết bị khác, bạn cần cân nhắc ngân sách có thể chi khi mua sắm thiết bị từ tính. Dù bạn có thể mua thiết bị để thực hiện kiểm tra hạt từ tính với giá dưới 1.000 đô la, chẳng hạn như sử dụng gông từ và bình xịt, ứng dụng của bạn có thể yêu cầu một thiết bị lớn có giá hàng chục nghìn đô la. Ngoài ra, các yêu cầu về tự động hóa, làm sạch, xử lý nước thải, chứng nhận NADCAP… cũng sẽ làm tăng ngân sách cần có khi mua sắm thiết bị.

Nhân sự chuyên kiểm tra và bảo trì thiết bị MT

Việc xem xét nhân sự phù hợp cũng bị ảnh hưởng tới ngân sách dự kiến. Ngân sách cũng cần được tính cho thời gian sau khi mua thiết bị như lắp đặt và đào tạo lấy chứng chỉ. Một yêu cầu khác đôi khi bị bỏ qua là việc dành ngân sách cho bảo trì và bảo dưỡng thiết bị. Thiết bị kiểm tra từ tính rất bền nhưng nếu không được bảo dưỡng đúng cách thì tuổi thọ phần điện và các thành phần cơ khí khác sẽ giảm đi đáng kể.

Yêu cầu khử từ

Có một số lý do để khử từ bộ phận sau khi kiểm tra: nếu bộ phận được mạ hoặc sơn, nếu bộ phận đó là bộ phận chuyển động, sau đó được gia công hoặc hàn điện, từ trường dư sẽ ảnh hưởng đến các thiết bị nhạy cảm với từ trường như các bộ phận của máy bay.

Khi khử từ, sẽ cần tính toán đến kích thước, trọng lượng và hình học của bộ phận. Bạn có thể khử từ một chi tiết bằng cách sử dụng thiết bị từ tính nhưng để có tốc độ sản xuất cao hơn và khử từ triệt để hơn, quá trình khử từ cần được thực hiện bằng cách sử dụng một cuộn khử từ riêng biệt có thể được tích hợp vào hệ thống kiểm tra hoặc để riêng.

Các cân nhắc khác

Bạn nên xem xét các giới hạn về an toàn điện của cơ sở sản xuất mà thiết bị sẽ được sử dụng. Giống như bất kỳ thiết bị công nghiệp nào, các mối quan tâm về an toàn cần được giải quyết vì có những nguy hiểm liên quan đến việc sử dụng thiết bị kiểm tra hạt từ tính. Loại buồng kiểm tra / máy hút mùi nào sẽ được sử dụng, hoặc thiết bị sẽ được đặt trong phòng tối thay vì sử dụng rèm che?

Tóm lại, việc lựa chọn thiết bị phù hợp sẽ đáp ứng yêu cầu kiểm tra hạt từ tính liên quan đến việc đánh giá từng bước. Tất cả các đặc điểm chi tiết cần kiểm tra, loại bất liên tục và ngân sách khả dụng đều phải được xem xét khi lựa chọn hệ thống kiểm tra phù hợp nhất.

Trả lời