Электрический контроль размеров

Электрический контроль размеров

Контроль методики электрического сопротивления заключается в измерении сопротивления между двумя электродами, положенными на изделие или покрытие. Поскольку это сопротивление относительно мало, то при контроле подключают 4 зажима. Измерения производят компенсационными ___ (рис 24а). Контакты П₁ и П₂ служат для подведения тока, а контакты И₁ и И₂ предназначены для измерения падения напряжения U, которое пропорционально сопротивлению.

Рис. 24.Схема контроля толщины покрытий методами:

а) электрического сопротивления;

б) емкостным;

в) термоэлектрическим.

Пользуясь зависимостью падения напряжения от толщины покрытия для разных сочетаний удельных электрических проводимостей основания покрытия, определяют толщину покрытия. Необходимо точно поддерживать расстояние ℓ между И₁ и И_2. Небольшое отклонение отношения от нормального значения приводит к существенным погрешностям. Наиболее целесообразно применение метода электрического сопротивления с использованием стандартных мостов, потенциометров для контроля толщины полупроводниковых и проводящих покрытий.

Показатели коррозии металлов определяют по изменению электрического сопротивления на переменном токе низкой частоты. Степень коррозионного разрушения металла определяетсяразностью сопротивлений образца до коррозии R₁ и после коррозии R_2:

,

где b и g – соответственно длина, ширина и толщина образца до коррозии,

- приращение интегральной удельной электропроводимости . Для повышения чувствительности и расширения области применения целесообразно использовать ток высокой частоты.

Электроемкостный метод контроля свойств материалов

Плотность и структуру полимерных, композиционных и различных неэлектропроводящих материалов определяют электроемкостным методом по величине диэлектрических параметров (диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, проводимости и др.) Для проведения контроля неполярных диэлектриков и многокомпонентных материалов необходимо установить эмпирическую корреляцию между диэлектрическими характеристиками и плотностью материала или построить функционально аналитические взаимосвязи. Определение плотности в полярных диэлектриках или композиционных материалов основано на функциональном аналитическом выражении Клазиуса - Массоти:

где - диэлектрическая проницаемость;

α- поляризуемость;

µ- дипольный момент;

к- постоянная Больмана;

Т-температура;

М- молекулярная масса.

Существует большое количество приборов и устройств для определения ___ и ρ. Широкое распространение получают приборы, разработанные специальным КБ научного приборостроения при институте механики полимеров Латвийского государства, тип ИДП или ИЕ-1- лабораторные приборы простые в обращении, малогабаритные и надежные.

На точность измерения значительное влияние оказывают конструкции датчиков, тип кабеля, его длина, состояние поверхности исследуемого материала и т.д.

Емкостный метод контроля толщины заключается в измерении емкости участка контролируемого изделия из покрытий, выполненных из диэлектрического или плохо проводящего полупроводникового металла. Принцип измерения толщины Т заключается в определении величины емкости С. Например при ,

где - диэлектрическая проницаемость;

- толщина основы;

- толщина покрытия;

- площадь пластины конденсатора.

Недостаток такой системы – значительная погрешность, вызванная изменением зазора и перекосом. Для уменьшения погрешности измерений и исключения влияния неровности поверхности контролируемых изделий используют накладные измерительные конденсаторы с двумя или большим числом пластин (обкладок).

Электрический контроль

Трибоэлектрический метод

метод основан на регистрации величины электрических зарядов, возникающих в контролируемом объекте при трении разнородных материалов. Этот эффект интересен тем, что разность потенциалов не зависит от таких параметров, как величина зерна, текстура, конфигурация, масса изделия и т.д. Трибоэлектричество можно наблюдать при взаимном трении двух диэлектриков, полупроводников, проводников одинакового или разного состава, жидких диэлектриков друг о друге, или о поверхность твердого тела и т.д. При этом всегда электризуются оба тела.

Существуют определенные закономерности, свойственные этому физическому явлению. В случае двух химически однородных тел положительные заряды получают более плотные из них. Металлы при трении о диэлектрик электризуются отрицательно, но если поверхность окислена, то на ней могут возникать и положительные заряды.

Явление трибоэлектричества зависят от внешних факторов: влаги на поверхности загрязнения, нагрев при трении и т.д.

В основе трибоэлектрических явлений лежат контактные явления. В момент контакта электроны и йоны переходят от одного тела другому. На границе контакта двух металлов образуется скачек потенциала, который равен разности энергетических уровней Ферми W₁ -W₂ (двух металлов до их контакта) и препятствует преобладающему переходу электронов проводимости из одного тела к другому.

В результате между свободными поверхностями этих тел возникает контактная разность потенциалов Uк, равная разности работ выхода электронов из этих металлов. По величине разности потенциалов металла можно расположить в ряд Вольта: Al, Zn, Sn, Cd, Sb, Bi, Hg, Fe, Ag, Pt. Этот ряд характеризуется тем, что каждый предыдущий металл при контакте с одним из последующих приобретает положительный потенциал. В тех случаях, когда цепь контактируемых металлов состоит из нескольких сплавов, различающихся по химическому составу, контактная разность потенциалов не зависит от промежуточных звеньев и равна разности работ выхода крайних металлов. Следовательно, если цепь состоит из однородных металлов, ЭДС равно нулю.

Трибоэлектрический метод используется для определения марки материала труб, прутиков и бухт проволоки. Для контроля применяют приборы с вращающимся или совершающим возвратно-поступательное движение эталоном.

Электрический контроль размеров

Элекостност. метод

Контроля толщины заключается в измерении участка контролируемого изделия или его слоя. Метод применим для контроля изделий или покрытий, выполненных из диэлектрического или плохо проводящего полупроводникового металла. Принцип измерения толщины Т заключается в определении величины емкости С.

Например, при ,

где - диэлектрическая проницаемость;

- толщина основы;

- толщина покрытия;

- площадь пластины конденсатора.

Недостаток такой системы – значительная погрешность, вызванная изменением зазора и перекосом. Для уменьшения погрешности измерений и исключения влияния неровностей поверхностей контролируемых изделий используют накладные измерительные конденсаторы с двумя или большим числом пластин (обкладок).

Электрический контроль дефектности

Электроискровой метод

Реализуется при создании разности потенциалов на электродах, между которыми помещают контролируемые изделия. При наличии трещин, пор, рыхлот требуется меньшее напряжение на электродах для проскакивания искры между ними (пробоя). Изменения формы искры при изменении пробивного напряжения служит критерием, по которому судят о годности изделия или материала. Контроль ведется при напряжении 3 – 40 кВ.

Для снижения опасности поражения током контролеров используют токи высокой частоты 1 – 2 МГц.

Электроискровой метод широко применяют для контроля качества электроизоляционных покрытий на металлах, причем одним электродом может служить металл, а вторым – высоковольтный щуп.

Для контроля сплошности диэлектрических покрытий в цеховых условиях используют деффектоскопы ИД-1М и ДК-1. Контроль диэлектрических материалов и композиций на их основе осущесвляют импульсным высокочстотным деффектоскопом ДИВ-1.

Метод падения электрического потенциала

Этот метод применяют для измерения глубины трещин. Для этого четыре электрода устанавливают в ряд по обоим сторонам исследуемой трещины на некотором расстоянии друг от друга. Через крайние электроды, наиболее удаленные от трещин, пропускают ток. Напряжение между двумя внутренними электродами будет определяться аномалиями на участке поверхности между ними:

,

где - удельное сопротивление;

l – расстояние между четірьмя електродами.

В зависимости от глубині трещині изменя отся длина l и соответственно напряжение U. Путем подбора силы тока и расстояния между электродами строят кривые зависимости для трещин различной ориентации и различных материалов. При этом используют образцы с искусственной имитацией трещин.

Глубину трещин определяют с помощью приборов ИГТ-2ВТИ, ИГД-10НК, Х-РТ705, РМЖ-4011 (ФРГ), РТ-25 (Англия).

Метод электрического сопротивления

Используют для контроля сплошности неэлектропроводящих покрытий на электропроводящей подложке. При этом измеряют условное электрическое сопротивление между датчиком и подложкой. Последний способ использован в электроконтактном приборе ПКД-1. С помощью этого прибора контролируют покрасочные покрытия на металлах, выявляют пористость, трещины и другие виды несплошности покрытия.

Электростатическая порошкова дефектоскопия

Позволяет выявлять поверхностные трещины на изделиях из фосфора, силикатного и органического стекла, непроводящей керамики, пластмасс и на эмалированных изделиях.

Метод заключается в том, что при опылении какой-либо неметаллической поверхности наэлектризованной пудрой можно создать такие условия, при которых пудра будет оседать в дефектных местах и последние будут видны на поверхности изделия.

Рис. 18. Образование видимого следа дефекта при электростатической дефектоскопии

а, б, в – оседание заряженной пудры на непроводящей поверхности, имеющей металлическую подложку;

г, д, е – оседание заряженной пудры при заполнении трещины жидкостью.

Возможны два вида контроля.

В первом случае проверяемое изделие имеет металлическую подложку (рис. 18а) и образование видимого изображения дефекта (трещины)формируется следующим образом. Молекулы диэлектрика представляют собой диполи, т. Е. содержат два связанных между собой заряда, равных по абсолютной величине, но противоположных по знаку. По мере приближения заряженных частиц пудры к поверхности диэлектрика молекулярные диполи поворачиваются и ориентируются так, что отрицательные заряды диполей обращены к пудре (рис. 18б). Так как эти заряды являются связанными, т. е. перемещаться не могут, то они не принимают участия в выявлении дефекта.

Иная картина распределения зарядов наблюдается в металлической подложке. По мере приближения заряженных частиц пудры к исследуемой поверхности происходит электризации подложки и электроны металла, которые свободно перемещаются, будут скапливаться на границе металла с диэлектриком (рис. 18б). При наличии в диэлектрике дефекта, заполненного воздухом, диэлектрическая проницаемость будет значительно меньше, чем в соседних участках (у воздуха ).

Так как по закону Кулона силы взаимодействия между зарядами, как и напряженность поля, обратно пропорциональны диэлектрической проницаемости среды , то над дефектом концентрируются частицы пудры, а в металлической подложке – электроны (рис. 16 в).

Второй вид контроля используется для изделия, изготовленного из непроводящего материала. В этом случае для выявления поверхностных дефектов изделия сначала должно быть смочено проникающей йонгенной жидкостью, например 0,5 – 1 % -ным водным раствором смачивающего вещества СВ-1019 или стирального порошка. Затем излишек жидкости с поверхности удаляется. Жидкость, проникшая в трещины, содержит йоны обоих знаков (рис. 18 г). Поверхностное натяжение, от котрого зависит проникающая способность раствора

,

где d – диаметр канала;

h – высота поднявщегося столбика;

- плотность жидкости.

При нанесении пудры положительно заряженные частицы будут взаимодействовать с отрицательными йонами и скапливаться у дефекта, давая изображение последнего (рис. 18 д). Принципиально безразлично какую сторону покрывать пудрой: верхнюю с дефектами или нижнюю, где дефект на поверхность не выходит (рис. 18 е).

Для реализации электоростатической порошковой дефектоскопии применяют аппаратуру, обеспечивающую распыление и электризацию порошка, а также проникающее жидкости и порошки, дающие контрастное изображение, обеспечивающее рациональную технологию работы и технику безопастности.

Дата добавления: 2015-08-29