10.14489/td.2017.12.pp.042-047

2017, 12 декабрь (December)

DOI: 10.14489/td.2017.12.pp.042-047

Кузнецов А. О., Козельская С. О., Щипцов В. С., Абрамова Е. В.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВИХРЕТОКОВОГО МЕТОДА И АППАРАТУРЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ МАЛОРАЗМЕРНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ПОЛИМЕРНОМ КОМПОЗИТНОМ МАТЕРИАЛЕ
(c. 42-47)

Аннотация. Разработаны технология и аппаратура вихретокового контроля обнаружения и определения глубины залегания малоразмерных металлических включений в ПКМ. Разработанные технология и аппаратура могут быть использованы для обнаружения и определения глубины залегания (до 20 мм) с погрешностью не более 0,3 мм металлических включений размерами до 0,5 мм в изделиях из ПКМ как в процессе производства, так и при эксплуатации. Экспериментальные исследования показали, что разработанный прибор удовлетворяет поставленным задачам и позволяет находить металлические включения размерами до 0,5 мм в ПКМ с погрешностью определения глубины залегания 0,3 мм.

Ключевые слова: вихретоковый контроль, композитные материалы, COMSOL Multiphysics, магнитные поля, качество.

Kuznetsov A. O., Kozelskaya S. O., Shchiptsov V. S., Abramova E. V.
DEVELOPMENT OF EDDY CURRENT TECHNOLOGY AND INSTRUMENTATION FOR DETECTING AND DETERMINING OCCURRENCE DEPTH OF SMALL-SIZED METAL INCLUSIONS IN POLYMER COMPOSITE MATERIAL
(pp. 42-47)

Abstract. Technology and instrumentation of eddy current testing for detecting and determining the occurrence depth of small-sized metal inclusions in polymer composite materials have been developed. The developed technology and instrumentation can be used to detect and to determine the occurrence depth up to 20 mm, with an error not more than 0.3 mm, for metal inclusions up to 0.5 mm in polymer composite products both during production and in the process of operation. Existing technologies of non-destructive testing (NDT) by different methods (radiation NDT, ultrasonic NDT), as a rule, do not provide the required testing accuracy, detection truth and output. The analysis of up-to-date state of eddy current technology and instrumentation which showed the absence of instruments providing the solution of the stated problem was conducted. On the basis of studies, the physical-mathematical model of distributing the electromagnetic field, the most suitable for the stated problem, was selected. It considers the electromagnetic field of a turn with harmonic current arranged near an oblate and extended spheroid. The main point of this technology is in using the eddy current thickness gauge with a probe containing a ferrite core which provides the increase of the generated magnetic field at the expense of its physical properties. In order to analyze an influence of the ferrite core on testing results, the problem on the distribution of the electromagnetic field of a turn with harmonic current arranged near an extended spheroid was modeled in the COMSOL Multiphysics environment. In that way the selected parameters of the eddy current probe were confirmed. The locuses of complex impedance of the eddy current probe when changing a quantity of the occurrence depth of metal inclusions, which graphically show the sensitivity of ridings of the instrument to the measurable quantity, have been obtained. The experimental studies which showed that the developed instrument meets the stated problems and makes it possible to find metal inclusions up to 0.5 mm in polymer composite materials with an occurrence-depth determination error of 0.3 mm have been conducted.

Keywords: eddy current testing, composite materials, COMSOL Multiphysics, magnetic fields, quality.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. О. Кузнецов, С. О. Козельская (АО «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения» (АО «ЦНИИСМ»), Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
В. С. Щипцов (Научно-производственное предприятие «Машпроект» (НПП «МАШПРОЕКТ»), Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Е. В. Абрамова (Федеральное государственное автономное учреждение «Научно-учебный центр «Сварка и контроль» при МГТУ им. Н.Э. Баумана» (ФГАУ «НУЦСК при МГТУ им. Н. Э. Баумана»), Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

A. O. Kuznetsov, S. O. Kozelskaya (Central Research Institute for Special Machinery, Joint Stock Company (CRISM JSC), Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. S. Shchiptsov (Mashproyekt Scientific-Production Enterprise (MASHPROYEKT SPE), Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
E. V. Abramova (“Welding and Testing” of MSTU n.a. Bauman, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. А. И. Потапов, В. А. Сясько, П. В. Соломенчук и др. Электромагнитные и магнитные методы неразрушающего контроля материалов и изделий. Т. 1. Электромагнитные и магнитные методы контроля толщины покрытий и стенок. СПб.: Нестор-История, 2014. 480 с.
2. Богомолов Н. М., Ваврив Д. М., Жук Н. Я. и др. Радиоволновый неразрушающий контроль полимерных композиционных материалов. Физико-математическая модель процесса // Дефектоскопия. 1987. № 1. С. 70 – 77.
3. Герасимов В. Г., Клюев В. В., Шатерников В. Е. Методы и приборы электромагнитного контроля / под ред. В. Е. Шатерникова. М.: ИД «Спектр», 2010. 256 с.
4. Ахметшин А. М., Мякинькова Л. В. Широкополосная СВЧ-толщинометрия слоистых структур: развитие и исследование метода линейного предсказания // Дефектоскопия. 1989. № 6. С. 15 – 22.
5. Барынин В. А., Будадин О. Н., Кульков А. А. Современные технологии неразрушающего контроля конструкций из полимерных композиционных материалов. М.: ИД «Спектр», 2013. 243 с.
6. Неразрушающий контроль: в 5 кн. Кн. 3. Электромагнитный контроль: практ. пособие / В. Г. Герасимов, А. Д. Покровский, В. В. Сухоруков; под ред. В. В. Сухорукова. М.: Высш. шк., 1992. 312 с.
7. Дорофеев А. Л., Казаманов Ю. Г. Электромагнитная дефектоскопия. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Машиностроение, 1980. 232 с.
8. Будадин О. Н., Кульков А. А., Козельская С. О., Щипцов В. С. Вихретоковый толщиномер для многослойных конструкций из диэлектрических материалов с кривизной поверхности на основе интеллектуального преобразователя // Контроль. Диагностика. 2015. № 8. С. 44 – 49.

Eng

1. Potapov A. I., Sias'ko V. A., Solomenchuk P. V. et al. (2014). Electromagnetic and magnetic methods of non-destructive testing of materials and products. Vol. 1. Electromagnetic and magnetic methods for thickness of coatings and walls of products inspection. St. Petersburg: Nestor-Istoriia. [in Russian language]
2. Bogomolov N. M., Vavriv D. M., Zhuk N. Ia. et al. (1987). Radio wave nondestructive testing of polymeric composite materials. Physico-mathematical model of the process. Defektoskopiia, (1), pp. 70-77. [in Russian language]
3. Gerasimov V. G., Klyuev V. V., Shaternikov V. E. (2010). Methods and tools for electromagnetic testing of industrial products. Moscow: Izdatel'skii dom “Spektr”. [in Russian language]
4. Akhmetshin A. M., Miakin'kova L. V. (1989). Broadband microwave thickness of layered structures: development and investigation of the linear prediction method. Defektoskopiia, (6), pp. 15-22. [in Russian language]
5. Barynin V. A., Budadin O. N., Kul'kov A. A. (2013). Modern technology of nondestructive testing of structures from polymer composite materials. Moscow: Izdatel'skii dom «Spektr». [in Russian language]
6. Sukhorukov V. V. (Ed.), Gerasimov V. G., Pokrovskii A. D. (1992). Non-destructive testing: in 5 books. Book 3. Electromagnetic testing. Moscow: Vysshaia shkola. [in Russian language]
7. Dorofeev A. L., Kazamanov Iu. G. (1980). Electromagnetic defectoscopy. 2nd Ed. (revised and complemented). Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
8. Budadin O. N., Kul'kov A. A., Kozel'skaia S. O., Shchiptsov V. S. (2015). Eddy current thickness gauge for multilayer curved-surface structures made of dielectric materials based on smart transmitters. Kontrol'. Diagnostika, (8), pp. 44-49. doi: 10.14489/td.2015.08.pp.044-049 [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

Форма заказа статьи

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below: