Inspeccion de particulas magneticas

La inspección de partículas magnéticas (MPI) es un proceso de prueba no destructivo en el que se utiliza un campo magnético para detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales poco profundas en materiales ferromagnéticos. Ejemplos de materiales ferromagnéticos incluyen hierro, níquel, cobalto y algunas de sus aleaciones. El proceso pone un campo magnético en la pieza. La pieza puede magnetizarse mediante magnetización directa o indirecta. La magnetización directa ocurre cuando la corriente eléctrica pasa a través del objeto de prueba y se forma un campo magnético en el material. La magnetización indirecta ocurre cuando no pasa corriente eléctrica a través del objeto de prueba, pero se aplica un campo magnético desde una fuente externa. Las líneas de fuerza magnéticas son perpendiculares a la dirección de la corriente eléctrica, que puede ser corriente alterna (CA) o alguna forma de corriente continua (CC) (CA rectificada).

La presencia de una discontinuidad en la superficie o el subsuelo en el material permite que el flujo magnético se escape, ya que el aire no puede soportar tanto campo magnético por unidad de volumen como los metales.

Para identificar una fuga, se aplican partículas ferrosas, ya sea secas o en suspensión húmeda, a una pieza. Estos son atraídos hacia un área de fuga de flujo y forman lo que se conoce como una indicación, que se evalúa para determinar su naturaleza, causa y curso de acción, si corresponde.

Tipos de corrientes eléctricas utilizadas

Hay varios tipos de corrientes eléctricas utilizadas en la inspección de partículas magnéticas. Para seleccionar una corriente adecuada, es necesario considerar la geometría de la pieza, el material, el tipo de discontinuidad que se busca y hasta qué punto debe penetrar el campo magnético en la pieza.

• La corriente alterna (AC) se utiliza comúnmente para detectar discontinuidades superficiales. Utilizar AC para detectar discontinuidades subsuperficie es limitado debido a lo que se conoce como el efecto de la piel, donde la corriente corre a lo largo de la superficie de la parte. Debido a que la corriente alterna en polaridad a 50 a 60 ciclos por segundo no penetra mucho más allá de la superficie del objeto de prueba. Esto significa que los dominios magnéticos sólo se alinearán igual a la distancia que la penetración de corriente AC en la parte. La frecuencia de la corriente alterna determina cuán profunda es la penetración.
• Full wave DC (FWDC) se utiliza para detectar discontinuidades subsuperficie donde AC no puede penetrar lo suficientemente profundo como para magnetizar la parte a la profundidad necesaria. La cantidad de penetración magnética depende de la cantidad de corriente a través de la parte. DC también está limitado en partes transversales muy grandes en términos de la eficacia de magnetizar la parte.
• Media onda DC (HWDC, pulsating DC) funciona similar a la onda completa DC, pero permite la detección de las indicaciones de ruptura superficial y tiene más penetración magnética en la parte que FWDC. HWDC es ventajoso para el proceso de inspección ya que realmente ayuda a mover las partículas magnéticas durante el baño del objeto de prueba. La ayuda en la movilidad de partículas es causada por la forma de onda actual pulsante de media onda. En un pulso mag típico de 0,5 segundos hay 15 pulsos de corriente utilizando HWDC. Esto da a la partícula más oportunidad de entrar en contacto con áreas de fuga de flujo magnético.

Un electroimán de CA es el método preferido para encontrar indicaciones de rotura de superficie. El uso de un electroimán para encontrar indicaciones bajo la superficie es difícil. Un electroimán de CA es un mejor medio para detectar una indicación de superficie que el HWDC, el CC o el imán permanente, mientras que alguna forma de CC es mejor para los defectos del subsuelo.

Equipo

Una máquina MPI horizontal mojada con una bobina de 36 en (910 mm)

Usando una máquina similar, un técnico de la Armada estadounidense rocia partículas magnéticas en una parte de prueba bajo luz ultravioleta.

Una máquina MPI horizontal húmeda es la máquina de inspección de producción en masa más utilizada. La máquina dispone de un cabezal y un contrapunto donde se coloca la pieza para magnetizarla. Entre la culata y la culata suele haber una bobina de inducción, que se utiliza para cambiar la orientación del campo magnético en 90° con respecto a la culata. La mayoría de los equipos están construidos para una aplicación específica.

Las fuentes de alimentación móviles son fuentes de alimentación magnetizantes personalizadas que se utilizan en aplicaciones de envoltura de cables.

El yugo magnético es un dispositivo portátil que induce un campo magnético entre dos polos. Las aplicaciones comunes son para uso en exteriores, ubicaciones remotas e inspección de soldaduras. El inconveniente de los yugos magnéticos es que sólo inducen un campo magnético entre los polos, por lo que las inspecciones a gran escala utilizando el dispositivo pueden llevar mucho tiempo. Para una inspección adecuada, es necesario girar el yugo 90 grados en cada área de inspección para detectar discontinuidades horizontales y verticales. La detección del subsuelo mediante un yugo es limitada. Estos sistemas utilizaban polvos magnéticos secos, polvos húmedos o aerosoles.

Piezas desmagnetizadoras

Una vez magnetizada la pieza, es necesario desmagnetizarla. Esto requiere un equipo especial que funcione en sentido opuesto al equipo de magnetización. La magnetización normalmente se realiza con un pulso de alta corriente que alcanza un pico de corriente muy rápidamente y se apaga instantáneamente dejando la pieza magnetizada. Para desmagnetizar una pieza, la corriente o el campo magnético necesario tiene que ser igual o mayor que la corriente o el campo magnético utilizado para magnetizar la pieza. Luego, la corriente o el campo magnético se reduce lentamente a cero, dejando la pieza desmagnetizada. Un método popular para registrar el magnetismo residual es utilizar un medidor de Gauss.

• AC demagnetizing
  • Las bobinas desmagnetización de AC a través de la figura a la derecha son dispositivos alimentados por AC que generan un campo magnético alto donde la parte se tira lentamente a través de la mano o en un transportador. El acto de sacar la parte a través y lejos del campo magnético de la bobina disminuye las caídas del campo magnético en la parte. Tenga en cuenta que muchas bobinas demagnetización AC tienen ciclos de potencia de varios segundos por lo que la parte debe pasar a través de la bobina y estar varios pies (metros) de distancia antes de que el ciclo demagnetización termine o la parte tendrá magnetización residual.
  • AC decaying demagnetizing: se construye en la mayoría de los equipos MPI de fase única. Durante el proceso la parte se somete a una corriente de AC igual o mayor, después de la cual la corriente se reduce durante un período fijo de tiempo (normalmente 18 segundos) hasta alcanzar la corriente de salida cero. Como AC se alterna de una polaridad positiva a una polaridad negativa, esto dejará los dominios magnéticos de la parte aleatorizada.
  • AC demag tiene limitaciones significativas en su capacidad de dematar una parte dependiendo de la geometría y las aleaciones utilizadas.
• Reversing full wave DC demagnetizing: this is a demagnetizing method that must be built into the machine during manufacturing. Es similar a la desintegración de AC, excepto la corriente DC se detiene a intervalos de medio segundo, durante el cual la corriente se reduce por una cantidad y su dirección se revierte. Luego la corriente se pasa por la parte otra vez. El proceso de parar, reducir y revertir la corriente dejará los dominios magnéticos aleatorizados. Este proceso continúa hasta que la corriente cero se pasa a través de la parte. El ciclo normal de desmag de DC sobre el equipo moderno debe ser de 18 segundos o más. Este método de dema se desarrolló para superar las limitaciones presentadas por el método AC demag, donde la geometría de parte y ciertas aleaciones impidieron que el método AC demag funcionara.
• Midwave DC demagnetizing (HWDC): este proceso es idéntico a la demagnetización DC de onda completa, excepto la forma de onda es de media onda. Este método de desmagnetización es nuevo en la industria y sólo está disponible en un solo fabricante. Se desarrolló para ser un método rentable para desmagnetizar sin necesidad de un suministro completo de energía de diseño de puentes DC. Este método sólo se encuentra en las fuentes de alimentación AC/HWDC de fase única. La desmagnetización de HWDC es tan eficaz como DC de onda completa, sin el coste adicional y la complejidad agregada. Por supuesto, se aplican otras limitaciones debido a pérdidas inductivas al utilizar la forma de onda HWDC en partes de gran diámetro. Además, la eficacia de HWDC es limitada más allá de 410 mm (16 pulgadas) de diámetro utilizando una fuente de alimentación de 12 voltios.

Polvo de partículas magnéticas

Una partícula común utilizada para detectar grietas es el óxido de hierro, tanto para sistemas secos como húmedos.

• Rango de partículas de sistema húmedo en tamaño de menos de 0,5 micrometros a 10 micrometros para uso con agua o portadores de aceite. Las partículas utilizadas en los sistemas húmedos tienen pigmentos aplicados que fluoresce en 365 nm (ultravioleta A) que requieren 1000 μW/cm² (10 W/m²) en la superficie de la parte para la inspección adecuada. Si las partículas no tienen la luz correcta aplicada en un cuarto oscuro, las partículas no pueden ser detectadas o vistas. Es práctica de la industria utilizar gafas UV para filtrar la luz UV y amplificar el espectro de luz visible (normalmente verde y amarillo) creado por las partículas fluorescentes. La fluorescencia verde y amarilla fue elegida porque el ojo humano reacciona mejor a estos colores.

• Los polvos de partículas secas varían en tamaño de 5 a 170 micrometros, diseñados para ser vistos en condiciones de luz blanca. Las partículas no están diseñadas para ser utilizadas en ambientes húmedos. Los polvos secos se aplican normalmente usando aplicadores de polvo de aire operados a mano.
• Las partículas aplicadas a Aerosol son similares a los sistemas mojados, vendidos en latas de aerosol premixed similares al spray de pelo.

Transportadores de partículas magnéticas

Es una práctica común de la industria utilizar aceite diseñado específicamente y portadores basados en agua para partículas magnéticas. El queroseno desodorizado y los espíritus minerales no se han utilizado comúnmente en la industria durante 40 años. Es peligroso usar el queroseno o los espíritus minerales como portador debido al riesgo de fuego.

Inspección

Los siguientes son pasos generales para inspeccionar en una máquina horizontal húmeda:

1. La pieza de trabajo está limpiada de aceite y otros contaminantes.
2. Cálculos necesarios hechos para conocer la cantidad de corriente necesaria para magnetizar la pieza de trabajo. Consulte ASTM E1444/E1444M para fórmulas.
3. El pulso magnetizador se aplica durante 0,5 segundos, durante el cual el operador lava la pieza de trabajo con la partícula, parando antes de completar el pulso magnético. La falta de parar antes del final del pulso magnético lavará las indicaciones.
4. La luz UV se aplica mientras el operador busca indicaciones de defectos que son de 0 a ±45 grados desde el camino que la corriente fluía a través de la pieza de trabajo. Las indicaciones sólo aparecen de 45 a 90 grados del campo magnético aplicado. La forma más fácil de determinar rápidamente la dirección del campo magnético está funcionando es captar la pieza de trabajo con una mano entre las acciones de la cabeza que ponen el pulgar contra la pieza de trabajo (no envuelve el pulgar alrededor de la pieza de trabajo) esto se llama regla de pulgar izquierda o derecha o regla de agarre derecho. La dirección de los puntos del pulgar revela que la corriente de dirección está fluyendo. El campo magnético correrá 90 grados desde el camino actual. En la geometría compleja, como un crankshaft, el operador necesita visualizar la dirección cambiante del campo actual y magnético creado. La corriente comienza en 0 grados luego 45 grados a 90 grados de vuelta a 45 grados a 0 luego -45 a -90 a -45 a 0 y esto se repite para cada crankpin. Por lo tanto, puede ser mucho tiempo para encontrar indicaciones que son sólo de 45 a 90 grados del campo magnético.
5. El trabajo es aceptado o rechazado, basado en criterios predefinidos.
6. La pieza de trabajo está desmagnetizada.
7. Dependiendo de los requisitos, la orientación del campo magnético puede tener que cambiar 90 grados para inspeccionar las indicaciones que no se pueden detectar desde los pasos 3 a 5. La forma más común de cambiar la orientación del campo magnético es utilizar un "ropa de la bobina". En la Fig 1 se puede ver una bobina de 36 pulgadas, luego se repiten los pasos 4, 5 y 6.

Normas

International Organization for Standardization (ISO)

• ISO 3059, Pruebas no destructivas - Pruebas de penetrant y pruebas de partículas magnéticas - Condiciones de visualización
• ISO 9934-1, Pruebas no destructivas - Pruebas de partículas magnéticas - Parte 1: Principios generales
• ISO 9934-2, Pruebas no destructivas - Pruebas de partículas magnéticas - Parte 2: medios de detección
• ISO 9934-3, Pruebas no destructivas - Pruebas de partículas magnéticas - Parte 3: Equipo
• ISO 10893-5, Pruebas no destructivas de tubos de acero. Inspección de partículas magnéticas de tubos de acero ferromagnético sin costuras y soldados para la detección de imperfecciones superficiales
• ISO 17638, Pruebas no destructivas de soldaduras - Pruebas de partículas magnéticas
• ISO 23278, Pruebas no destructivas de soldaduras - Pruebas de partículas magnéticas de soldaduras - Niveles de aceptación

European Committee for Standardization (CEN)

• EN 1330-7, Pruebas no destructivas - Terminología - Parte 7: Términos utilizados en pruebas de partículas magnéticas
• EN 1369, Fundición - Inspección de partículas magnéticas
• EN 10228-1, Pruebas no destructivas de forja de acero - Parte 1: Inspección de partículas magnéticas

American Society of Testing and Materials (ASTM)

• ASTM E1444/E1444M Práctica estándar para el ensayo de partículas magnéticas
• ASTM A 275/A 275M Método de prueba para el examen magnético de partículas de acero forjados
• ASTM A456 Especificación para la inspección de partículas magnéticas de grandes extensiones de corte
• ASTM E543 Practice Standard Specification for Evaluating Agencies that Realforming Nondestructive Testing
• ASTM E 709 Guide for Magnetic Particle Testing Examination
• ASTM E 1316 Terminología para exámenes nodestructivos
• ASTM E 2297 Standard Guide for Use of UV-A and Visible Light Sources and Meters used in the Liquid Penetrant and Magnetic Particle Methods

Canadian Standards Association (CSA)

• CSA W59

Society of Automotive Engineers (SAE)

• Vehículos de inspección de partículas magnéticas AMS 2641
• AMS 3040 Partículas magnéticas, método no fluorescente y seco
• AMS 3041 partículas magnéticas, no fluorescentes, método húmedo, vehículo petrolífero, listo para usar
• AMS 3042 partículas magnéticas, no fluorescentes, método húmedo, pólvora seca
• AMS 3043 Partículas magnéticas, no fluorescentes, método húmedo, vehículo petrolífero, Aerosol envasado
• AMS 3044 Partículas magnéticas, Fluorescente, Método húmedo, Polvo seco
• AMS 3045 Partículas magnéticas, Fluorescente, Método húmedo, Vehículo petrolífero, Listo para usar
• AMS 3046 Partículas magnéticas, Fluorescente, Método húmedo, Vehículo petrolífero, Aerosol empaquetado5
• AMS 5062 Acero, Bares de bajo carbono, Forjas, Tubing, Hoja, Strip y Placa 0.25 Carbon, Máximo
• AMS 5355 Fundaciones de inversión
• Proceso de inspección AMS I-83387, Caucho magnético
• AMS-STD-2175 Castings, Classification and Inspection of AS 4792 Water Conditioning Agents for Aqueous Magnetic Particle Inspection AS 5282 Tool Steel Ring Standard for Magnetic Particle Inspection AS5371 Normas de referencia para la inspección de partículas magnéticas

United States Military Standard

• A-A-59230 Inspección de partículas magnéticas, suspensión