Andrzej SENIUK ; Wydział Mechaniczny Bolesław AUGUSTYNIAK

1. O MOŻLIWOŚCI DIAGNOSTYKI ZŁĄCZY SPAWANYCH ZA POMOCĄ METODY POMIARU MAGNETYCZNEGO POLA ROZPROSZONEGO Andrzej SENIUK; Wydział Mechaniczny Bolesław AUGUSTYNIAK Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechnika Gdańska

2. Plan prezentacji • Problem badawczy • Układ pomiarowy • Próbki • Wyniki badań (pomiary i modelowanie MES) • Podsumowanie i wnioski

3. Wyciek pola magnetycznego

4. a) b) Typowe rozkłady składowych natężenia magnetycznego pola rozproszonego powstające nad powierzchnią wad : a) składowa styczna; b) składowa normalna

5. SCHEMAT URZĄDZENIA DO KONTROLI RUROCIĄGÓW OD ŚRODKA METODĄ POMIARU MAGNETYCZNEGO POLA ROZPOSZONEGO

6. Teza dla podjętych badań : Możliwa jest detekcja wybranych typów niezgodności spawalniczych spawalniczych przy wykorzystaniu metody polegającej na pomiarach przestrzennego rozkładu natężenia magnetycznego pola rozproszonego

7. Cele badań Głównym celem było zbadanie możliwości wykrywania wybranych typowych niezgodności spawalniczych za pomocą metody pomiaru MPR. Celem poznawczym było zbadanie rozkładów MPR dla doczołowych złączy spawanych (z wadami i bez wad), porównanie tych rozkładów z rozkładami MPR dla materiałów jednorodnych, oraz określenie czynników wpływających na te rozkłady Celem utylitarnym było zbudowanie układu pomiarowego do zautomatyzowanego badania rozkładów przestrzennych składowych MPR

8. Schemat blokowy stanowiska pomiarowego • komputer z oprogramowaniem; • karta pomiarowa PCL 818L; • sonda badawcza; • zespół przesuwu i rejestrator położenia sondy; • wzmacniacz sygnału; • zasilacz;

9. Zdjęcie sondy badawczej umożliwiającej pomiary przestrzennego rozkładu natężenia MPR • Schemat czujnika MPR (A3515) • Umiejscowienie detektora Halla w czujniku MPR

10. Zdjęcie zespołu przesuwu i rejestratora położenia sondybadawczej 1,2,3 – silniki krokowe realizujące napęd sondy (1,2 – przesuw w kierunku poziomym, 3 – przesuw w kierunku pionowym; 4 – sonda pomiarowa; 5 – prowadnice przesuwu (poziomego ) silnika 1; 6 – pasek zębaty –realizacja przesuwu silnika 1; 7 – śruba pociągowa –realizacja przesuwu silnika 2; 8 – śruby regulacji ręcznej ustawienia poziomego; 9 – pręty usztywniające; 10 – płyty boczne; 11 – badana próbka.

11. Układ magnesujący • Elementy układu magnesującego: • magnesy trwałe (materiał N38) o wymiarach 50 – 50 – 25 mm; • zwora magnetyczna; • dodatkowe elementy zapewniające równomierny rozkład indukcji wewnątrz badanych płyt;

12. Badania płyty jednorodnej z wadami modelowymi

13. Płyta z materiału jednorodnego z wadami modelowymi Zdjęcie próbki z wykonanymi wadami Wymiary geometryczne wad występujące na powierzchni próbki

14. By Wpływ głębokości hw oraz długości wady Lw na wartość amplitudy składowej normalnej ByMPR (pole resztkowe)

15. Porównanie wyników pomiarów z wynikami modelowania 3D MES Wada o wymiarach 1 – 1 – 4,7 mm Badania doświadczalne Analiza numeryczna

16. Sumaryczny wpływ długości Lw i głębokości hw wady naamplitudę składowych natężenia MPR Lw – długość wady, L – długość próbki, hw – głębokość wady, h – grubość próbki

17. Badania złączy spawanych

18. Wyniki modelowania MES dla złączy spawanych

19. WADA SPOINA SWC MR

20. Próbki służące do określenia własności magnetycznych „charakterystycznych” stref złącza spawanego

21. Krzywe pierwotnego magnesowania wyznaczone doświadczalnie dla stref złącza spawanego wykonanego ze stali 18G2A

22. Rozkłady indukcji magnetycznej obliczone w środku płyty „jednorodnej”oraz doczołowych złączy spawanych w kierunku prostopadłym do powierzchni złącza (wzdłuż osi spoiny) • Płyta jednorodna • Złącze bez nadlewu o właściwościach magnetycznych zgodnych z wyznaczonymi doświadczalnie • Złącze bez nadlewu o zmienionej konfiguracji właściwościach magnetycznych • Złącze o typowym kształcie (z nadlewem i granią) o właściwościach magnetycznych zgodnych z wyznaczonymi doświadczalnie • Złącze o typowym kształcie (z nadlewem i granią) o zmienionej konfiguracji właściwości magnetycznych • Złącze o typowym kształcie (z nadlewem i granią) o właściwościach magnetycznych zgodnych z wyznaczonymi doświadczalnie i wadą w osi nadlewu Rozkłady składowej stycznej Bx natężenia MPR dla przypadków oznaczonych symbolami 1-6

23. Przestrzenne rozkłady składowej normalnej By natężenia MPR dla złącza spawanego (o geometrii i właściwościach magnetycznych zgodnych z punktem 4) i z wada o wymiarach: hw = 2 mm, Lw = 10 mm, sw = 1 mm występującą na powierzchni nadlewu Przestrzenne rozkłady składowej stycznej Bx natężenia MPR dla złącza spawanego (o geometrii i właściwościach magnetycznych zgodnych z punktem 4) z wadą o wymiarach: hw = 2 mm, Lw = 10 mm, sw = 1 mm występującą na powierzchni nadlewu

24. Rozkłady składowej stycznej Bx natężenia MPR dla złączy spawanych z „wadami”, o różnych głębokościach hw (1 – bez wady, 2 – hw=1 mm,3 – hw=1,5 mm, 4 – hw=2 mm, 5 – hw=4 mm) Rozkłady normalnej stycznej By natężenia MPR dla złączy spawanych z „wadami”, o różnych głębokościach hw (1 – bez wady, 2 – hw=1 mm,3 – hw=1,5 mm, 4 – hw=2 mm, 5 – hw=4 mm)

25. Badania ogólnych rozkładów MPR dla złączy spawanych

26. Informacje dotyczące procesu spawania Schematyczne oznaczenie kierunku spawania wykonanych złączy

27. Porównanie rozkładów składowej normalnej By natężenia MPR dla złącza spawanego po spawaniu, po wyżarzaniu oraz dla płyty jednorodnej Kierunek skanowania: od strony lica spoiny Kierunek magnesowania: prostopadły do osi spoiny Płyta jednorodna ze stali 18 G2A Stan złącza: Po spawaniu Stan złącza: Po wyżarzaniu (6500C)

28. Porównanie rozkładów składowej stycznej Bxnatężenia MPR dla złącza spawanego po spawaniu, po wyżarzaniu oraz dla płyty jednorodnej Kierunek skanowania: od strony lica Kierunek magnesowania: prostopadły do osi spoiny Płyta jednorodna ze stali 18 G2A Stan złącza: Po spawaniu Stan złącza: Po wyżarzaniu (6500C)

29. Naprężenia a ogólne rozkłady MPR

30. Wyliczone składowe naprężeń sr = f(er, ep)

31. Wyliczone składowe naprężeń sp = f(er, ep)

32. sr = f(er, ep) sp = f(er, ep) Porównanie rozkładów składowej stycznej BxMPR z rozkładami naprężeń Stan złącza: po spawaniu Kierunek skanowania: od strony lica spoiny Kierunek magnesowania: prostopadły do osi spoiny Bx [mT] Stan złącza: po spawaniu Kierunek skanowania: od strony lica spoiny Kierunek magnesowania: równoległy do osi spoiny Bx [mT]

33. Wpływ naprężeń na zachowanie magnetycznego pola rozproszonego Naprężenia równoległe do kierunku magnesowania Naprężenia prostopadłe do kierunku magnesowania