Новиков В. А._Вопросы и ответы по МПК. 4. 2 Кинетика осаждения магнитного порошка над дефектом
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
4.4 Способ приложенного поля и способ остаточной намагниченности. Определение режима намагничивания 4.4.1 Какие способы контроля применяют при магнитопорошковой дефектоскопии? При МПД применяют способ остаточной намагниченности (СОН) и способ приложенного поля (СПП). При применении СОН объект контроля предварительно намагничивают (4…5) с, а затем, после снятия намагничивающего поля, на его поверхность наносят дефектоскопический материал. Промежуток времени между указанными операциями должен быть не более часа. Осмотр контролируемой поверхности проводят после стекания основной массы суспензии. При СПП нанесение суспензии на объект контроля производят во время действия на него магнитного поля. Выключение намагничивающего тока осуществляют после стекания основной массы суспензии. Осмотр детали проводится после отключения магнитного поля. Таким образом, при СПП индикаторные рисунки выявляемых дефектов образуются в процессе намагничивания объекта контроля. В ряде случаев при СПП, преимущественно при контроле объектов с применением продольного намагничивания, рекомендуется предварительное нанесение на контролируемую деталь магнитной суспензии. При этом намагничивание начинают еще до того, как суспензия успела стечь. Например, погружают деталь в ванну с магнитной суспензией, затем помещают ее в магнитное поле соленоида, а после отключения поля деталь извлекают из соленоида и осматривают. При выборе способа магнитопорошкового контроля нужно руководствоваться следующим. Контроль в приложенном поле позволяет достичь, как правило, более высокой чувствительности (за исключением случаев контроля деталей с выраженной текстурой, когда порошок осаждается по волокнам металла, а также с грубой обработкой поверхности). Способ контроля на остаточной намагниченности более прост в осуществлении: возможность установки детали в любое требуемое положение; возможность нанесения суспензии как путем полива, так и путем погружения в ванну с суспензией; простоту расшифровки результатов контроля (в меньшей степени порошок оседает по рискам, наклепу, местам грубой поверхности и т. д.); меньшая вероятность прижога деталей. Поэтому в равных условиях предпочтение следует отдавать СОН. 4.4.2 В каких случаях при контроле изделий рекомендуют применять СОН?СОН применяют при контроле объектов из магнитотвердых материалов с коэрцитивной силой Нc 1000 А/м, с остаточной индукцией Br = 0,5 Тл и более при условии, что он может обеспечить требуемый уровень чувствительности, и если при этом толщина немагнитного покрытия не превышает 30 мкм (для авиационных деталей - 20 мкм). Возможность достижения требуемого условного уровня чувствительности определяется по кривым (рисунок 4.3).  Для этого из точек осей, соответствующих Нс и Вr материала контролируемого объекта, восстанавливают перпендикуляры. Если точка пересечения перпендикуляров лежит на кривой или выше кривой требуемого условного уровня чувствительности, то требуемый уровень чувствительности достижим.Таким образом, контроль СОН следует производить при одновременном выполнении перечисленных выше условий. Нормативные документы, распространяющиеся на объекты железнодорожного транспорта, рекомендуют применять СОН, если Вr ,6…0,8 Тл, Нс>800…1000 А/м. 4.4.3 Какому участку кривой соответствует режим намагничивания при магнитных методах контроля? Режим намагничивания соответствует правой спадающей части кривой В, рисунок 4.4, отрезок аb.  Объясняется это следующим. Если режиму намагничивания соответствует точка, находящаяся слева от μмах, на кривой μ(В), то уменьшение поперечного сечения металла за счет дефекта приведет к увеличению магнитной индукции и может обусловить более высокую магнитную проницаемость. Это приведет к уменьшению магнитного потока рассеяния над изделием, поэтому дефект может быть не выявлен.Наилучшие условия для обнаружения дефектов имеют место на правой спадающей ветви кривой В, т.к. уменьшение сечения образца из-за дефекта в этом случае приводит к снижению магнитной проницаемости и способствует увеличению магнитного потока рассеяния над объектом контроля. При большей напряженности магнитного поля различие между потоками рассеяния над дефектом в материале и в окружающей среде становится относительно меньше, что приводит к ухудшению выявляемости дефектов. 4  .4.4 Как влияет содержание углерода в стали на ее магнитную проницаемость?С увеличением содержания углерода магнитная проницаемость стали снижается. Например, если в углеродистой стали содержится 0,1 % углерода, то r max=2400, а при 0,34% – µr max уменьшается до 1200. Сказанное иллюстрирует рисунок 4.5.4.4.5 Как определяют режим намагничивания при контроле СОН?При контроле СОН напряженность магнитного поля должна быть такой, чтобы обеспечить техническое насыщение материала контролируемого изделия (определяют минимальную напряженность поля, которая необходима для получения максимальной остаточной индукции материала контролируемого изделия Вr max). Эти данные содержатся в справочных таблицах. 4.4.6 В каких случаях контроль при магнитопорошковой дефектоскопии производят способом приложенного поля? Как при этом определяют режим намагничивания?Если не выполняется хотя бы одно из названных выше условий (cм. п. 4.4.2) и деталь имеет сложную форму, малое удлинение или её контроль выполняют на наличие подповерхностных дефектов, расположенных на глубине более 0,01мм, то контроль необходимо производить СПП. При этом напряженность магнитного поля определяют в зависимости от коэрцитивной силы Нс материала объекта контроля и требуемого условного уровня чувствительности по номограммам (рисунок 4.6). П  ри контроле СПП необходимо не только создать требуемое значение тангенциальной составляющей напряженности намагничивающего поля, но и обеспечить отношение нормальной составляющей напряженности поля  к тангенциальной на контролируемом участке поверхности меньше трех ( ). Если указанное неравенство выполняется, то достигается высокая чувствительность метода, если нет – осаждение магнитного порошка не происходит. Для уменьшения до значения, меньшего 3, применяют переменное или импульсное намагничивающее поле, а также удлинители.4  .4.7 Гарантирует ли правильно выбранный и установленный режим намагничивания обнаружение дефектов в объекте контроля?Режимы намагничивания объектов контроля, определенные по номограммам в зависимости от коэрцитивной силы и условного уровня чувствительности, по рекомендуемым формулам и таблицам и т.д. еще не гарантируют обнаружения дефектов. Для уверенного выявления дефектов требуется уточнение режимов намагничивания, ориентируясь на обнаружение известных естественных или искусственных дефектов в деталях.4.4.8 Как учитывают наличие немагнитного покрытия при определении режима намагничивания? Если толщина немагнитного покрытия h>30 мкм (для авиационных деталей более 20 мкм), то контроль следует проводить в приложенном магнитном поле. При этом режим намагничивания следует увеличить в К раз, где К = f(h). Значение коэффициента К определяют в зависимости от толщины немагнитного покрытия по графикам (рисунок 4.7). При контроле на остаточной намагниченности Нmp равна напряженности поля, необходимой для получения Вr max. Если толщина немагнитного покрытия составляет 100...200 мкм, то наличие трещин в объекте контроля может быть обнаружено только при применении способа воздушной взвеси. 4.4.9 Каковы особенности магнитопорошкового контроля изделий, содержащих покрытия? Как отмечалось выше, если толщина немагнитного покрытия на контролируемом объекте не превышает 20 мкм, то режим намагничивания и способ контроля выбирают как и для деталей не имеющих покрытия. Если же толщина немагнитного покрытия h>30 мкм (для авиационных деталей более 20 мкм), то контроль следует проводить в приложенном магнитном поле. При этом режим намагничивания необходимо увеличить в К раз, где К = f(h). Значение коэффициента К определяют в зависимости от толщины немагнитного покрытия по графикам (рисунок 4.7). При толщине немагнитного покрытия на контролируемом изделии более 60...80 мкм скопление порошка над дефектом после отключения приложенного поля сразу размывается. По этой причине осмотр деталей с покрытиями толщиной более 80 мкм при использовании масляной суспензии следует проводить при включенном намагничивающем поле. Если же используется водная суспензия, то осмотр можно проводить в приложенном поле только до высыхания суспензии. Если толщина немагнитного покрытия составляет 100...200 мкм, то деталь следует контролировать способом воздушной взвеси. Следует отметить, что размывание скоплений магнитного порошка над дефектами в этом случае не происходит. Оно наблюдается только при контроле с использованием магнитной суспензии и обусловлено движением суспензии в зоне осевшего над дефектом порошка. Изделия, покрытые слоем гидрофобной (водоотталкивающей) пленки нужно контролировать с использованием масляной суспензии. Если контролю подвергаются детали, имеющие диэлектрические покрытия (оксидные, фосфатные и др.), то в местах соприкосновения с контактными (токоподводящими) устройствами дефектоскопа покрытия должны быть удалены. Если удалить покрытие нельзя, то контроль следует проводить, используя для намагничивания электромагниты или соленоиды, либо, если это возможно, индукционный способ намагничивания. Если объект контроля имеет немагнитное покрытие, то трещина, находящаяся в ферромагнитной основе, дает такой же индикаторный рисунок (широкий и расплывчатый), как и подповерхностный дефект. 4.4.10 Как на практике определяют напряженность намагничивающего поля вблизи поверхности объекта контроля при полюсном намагничивании?Если при циркулярном намагничивании с большей или меньшей точностью можно рассчитать напряженность поля у поверхности контролируемой детали, то при полюсном намагничивании сделать это не удается. Даже если напряженность поля в центре намагничивающего устройства известна, напряженность поля на поверхности контролируемой детали следует измерить. Она может быть в несколько раз меньше, чем в центре намагничивающего устройства без детали, особенно когда контролируется короткая и толстая деталь. Это обусловлено размагничивающим действием полюсов, образующихся на концах намагничиваемой детали. Истинное значение напряженности поля на поверхности изделия Нi = H0 – Н, где Но– напряженность приложенного поля; Н– напряженность размагничивающего поля, создаваемого магнитными полюсами, возникающими на изделии при полюсном намагничивании. Истинное значение напряженности поля на поверхности контролируемого изделия измеряют на практике с помощью приборов с преобразователями Холла, феррозондовыми преобразователями и др. Часто шкала таких приборов проградуирована не в единицах напряженности магнитного поля, а в единицах магнитной индукции. Чтобы определить значение индукции Втр., соответствующее Нтр., преобразователь Холла устанавливают на поверхность контролируемого объекта так, чтобы намагничивающее поле было направлено перпендикулярно плоскости преобразователя. Увеличивая намагничивающее поле, добиваются того, чтобы показание прибора Втр.=rтр., где Нтр.– требуемое значение напряженности магнитного поля; Гн/м – магнитная постоянная; r– магнитная проницаемость воздуха (среда, в которой находится преобразователь). 4.4.11 Какова длительность пропускания тока при контроле СОН и СПП? Длительность пропускания тока при МПД способом остаточной намагниченности составляет от нескольких миллисекунд до 0,5...1 с. Если намагничивание производят переменным током, то измеряют амплитудное значение тока, т.к. остаточная намагниченность зависит от амплитуды его последней полуволны. Для получения стабильной остаточной намагниченности дефектоскопы содержат тиристорные схемы, позволяющие выключать переменный ток в момент его перехода через нуль. При контроле способом приложенного поля намагничивающий ток пропускают либо непрерывно (в течение всего процесса нанесения суспензии), либо прерывисто. В последнем случае продолжительность включения тока составляет 0,1...0,3с, а паузы – 1...5с. Прерывистый режим намагничивания применяют для уменьшения нагрева объекта контроля. При контроле деталей с малым удлинением переменный ток считают более эффективным, чем постоянный, как при контроле СОН, так и СПП. Рост частоты намагничивающего поля приводит к снижению размагничивающего фактора деталей с удлинением 1...2, а также объектов сложной формы. Недостаток переменного поля при контроле СПП – нагревание детали под действием вихревых токов. 4.4.12 Как влияет ориентация дефектов в изделии на выбор способа и определение режима намагничивания?Выбирают такой способ намагничивания, чтобы угол между вектором напряженности магнитного поля и направлением распространения дефектов был близок к 900, т.к. при этом достигается наибольшая чувствительность метода. Если дефекты имеют различную ориентацию или направление их распространения не известно, а также если деталь имеет сложную форму, то намагничивание производят в двух или трех взаимно перпендикулярных направлениях, нанося суспензию и осматривая деталь после каждого намагничивания. Если намагничивание производят в двух взаимно перпендикулярных направлениях, то при одном из них увеличивают требуемое значение напряженности магнитного поля в 1,4 раза. 4.4.13 При магнитопорошковой дефектоскопии деталь поочередно намагничивают в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Нужно ли производить промежуточное размагничивания детали?Если при проведении магнитного контроля приходится поочередно намагничивать деталь в разных направлениях, то промежуточное размагничивание детали не требуется. 4.4.14 Как определяют режим при комбинированном виде намагничивания?При комбинированном намагничивании с применением постоянного полюсного и переменного циркулярного магнитных полей напряженность поля полюсного намагничивания устанавливается в соответствии с графиками, изображенными на рисунок 4.6. (определение напряженности магнитного поля при контроле СПП). Амплитудное значение напряженности поля циркулярного намагничивания устанавливают в два-три раза больше напряженности поля полюсного намагничивания, если вязкость суспензии меньше 2010–6 м2/с (водная суспензия, суспензия на основе масла РМ и др.). Если же вязкость суспензии больше 2010–6 м2/c (например, трансформаторное масло), то напряженности полей при комбинированном намагничивании могут быть одинаковыми. Если при комбинированном намагничивании участвуют токи одного вида, то напряженности их полей должны быть одинаковыми. При комбинированном намагничивании двумя токами одного вида: переменным синусоидальным или выпрямленным однополупериодным и двухполупериодным, их фазы должны быть сдвинуты относительно друг друга. Несколько отличаются требования по выбору режима комбинированного намагничивания авиационных деталей. В случае, когда для комбинированного намагничивания применяется двухполупериодное выпрямленное магнитное поле в сочетании с переменным, напряженность первого из них устанавливается по графикам режима намагничивания СПП для уровней чувствительности Б и В; напряженность поля для уровня чувствительности А определяется по тем же графикам, но на 20...30 % выше. Амплитудное значение напряженности переменного магнитного поля и в этом случае следует устанавливать в 2...3 раза больше по сравнению с двухполупериодным выпрямленным. 4.5 Особенности намагничивания постоянным, переменным и импульсным полем 4.5.1 Какие виды тока применяют при намагничивании объектов контроля при магнитопорошковом методе?При намагничивании объектов применяют постоянный, переменный, импульсный и выпрямленный (однополупериодный, двухполупериодный и трехфазный) ток. Считают, что постоянный ток наиболее удобен для выявления внутренних дефектов, находящихся на расстоянии 2...3 мм от поверхности. Однако детали с толщиной стенки более 20...25 мм не следует намагничивать постоянным током, т.к. их трудно размагнитить после контроля. Кроме того, такие дефекты можно обнаружить с помощью переменного (и импульсного) тока, если его амплитуду увеличить в 1,5...2 раза по сравнению с амплитудой тока, рассчитанной для выявления поверхностных дефектов. Это справедливо для контроля способом приложенного поля (СПП) и способом остаточной намагниченности (СОН). 4.5.2 Какие требования предъявляют к дефектоскопам, предназначенным для намагничивания изделий переменным током? Дефектоскопы, в которых намагничивание изделий осуществляется переменным током, при контроле СОН должны обеспечивать выключение тока в момент перехода его через нуль. Это позволит получить стабильное значение магнитной индукции в контролируемом ферромагнитном объекте. Последнее условие достигается применением, например, тиристорных схем выключения намагничивающего тока. 4.5.3 Какой величины достигает постоянная составляющая тока, возникающая при различных схемах выпрямления переменного тока промышленной частоты?Если выпрямление осуществлялось по однополупериодной схеме, то I_=0,3 А, где А – амплитуда переменного тока; в случае двухполупериодной схемы I_=0,63 А; постоянная составляющая выпрямленного трехфазного тока составляет 0,8 А. 4.6 Факторы, влияющие на чувствительность магнитопорошкового контроля. Пути повышения эффективности магнитопорошковой дефектоскопии 4.6.1 Какие факторы влияют на чувствительность магнитопорошкового контроля?На чувствительность магнитопорошковой дефектоскопии (МПД) влияют магнитные характеристики материала объекта контроля, величина намагничивающего поля, форма, место расположения и ориентация дефектов. Оказывают также влияние шероховатость поверхности, качество и свойства магнитного порошка, способ его нанесения на контролируемое изделие, состав магнитной суспензии. Чувствительность МПД зависит от толщины немагнитного покрытия, соотношения тангенциальной и нормальной составляющих поля на контролируемом участке, скорости уменьшения намагничивающего поля, формы контролируемой детали и т. д. 4.6.2 Влияет ли на результаты магнитопорошковой дефектоскопии при контроле способом остаточной намагниченности скорость уменьшения намагничивающего поля при его выключении? При контроле СОН с использованием полюсного намагничивания существенное влияние на результаты контроля оказывает скорость уменьшения намагничивающего поля. Для пояснения процессов, протекающих при этом в объекте контроля, рассмотрим намагничивание ферромагнитного цилиндра вдоль его продольной оси с помощью соленоида. Если намагничивающее поле убывает медленно, то вихревые токи в детали практически не возникают, а вектор остаточной индукции направлен под углом 60...900 к образующей контролируемой поверхности. Магнитный поток проходит практически вдоль стенок трещин, которые перпендикулярны поверхности объекта и располагаются в плоскостях, перпендикулярных оси цилиндра. Эти трещины или вовсе не выявляются или выявляются неудовлетворительно. Если же намагничивающее поле убывает быстро, то в объекте контроля возникают вихревые токи (в плоскостях, перпендикулярных продольной оси цилиндра). Векторы напряженности поля вихревых токов параллельны цилиндрической поверхности, т.е. перпендикулярны поверхностным трещинам в образце. Это обусловливает уверенное обнаружение трещин. Поэтому при контроле СОН с использованием полюсного намагничивания в современных магнитопорошковых дефектоскопах применяют устройства, обеспечивающие уменьшение магнитного поля от максимального значения до нуля за время не более 5 мс. По этой причине при контроле СОН вследствие медленного убывания намагничивающего поля не обеспечивают уверенного выявления дефектов следующие способы намагничивания: -перемещением короткого соленоида, питаемого постоянным или выпрямленным током, вдоль длинной детали; -перемещением детали через соленоид, питаемый от источника постоянного или выпрямленного тока; -в электромагните постоянного тока. Это обусловлено тем, что из-за большой индуктивности обмоток и магнитной вязкости магнитопровода скорость убывания магнитного поля невелика. Если по каким-либо причинам при контроле СОН для намагничивания объекта все же используется электромагнит, то для улучшения выявляемости дефектов магнитное поле следует уменьшать не путем выключения питания электромагнита, а путем резкого отрыва электромагнита от поверхности детали; -с помощью электромагнита, питаемого постоянным или выпрямленным током, который уменьшается до нуля потенциометром или автотрансформатором, включенным в цепь выпрямителя. 4.6.3 Как повысить эффективность контроля СПП деталей с большим размагничивающим фактором (имеющих отношение длины к эквивалентному диаметру менее пяти при полюсном намагничивании?Для улучшения выявляемости дефектов в объектах контроля с большим размагничивающим фактором следует: -составлять контролируемые детали в цепочку; -применять удлинительные полюсные наконечники; -применять переменный намагничивающий ток. 4.6.4 Можно ли контролировать СОН детали с большим размагничивающим фактором?При контроле деталей сложной формы, а также коротких деталей с отношением l/d < 3…5 из-за сильного фона магнитного порошка, ложных его осаждений и т.д. применение СПП может оказаться менее эффективным, чем СОН, даже если магнитные характеристики материала контролируемого объекта таковы, что применение СПП должно обеспечить более высокую чувствительность. В этом случае, детали с удлинением l/d < 3…5 могут быть проконтролированы СОН с использованием для намагничивания импульсного или переменного тока промышленной частоты. Однако вопрос возможности применения СОН для каждой деталиотдельно решается службой неразрушающего контроля предприятия. 4.6.5 Рекомендуют ли применять электромагниты постоянного тока при контроле СОН? Контроль СОН с использованием электромагнитов постоянного тока далеко не всегда обеспечивает высокую чувствительность. Поэтому проводить такой контроль деталейответственного назначения не рекомендуют. 4.6.6 Какой ток следует применять при контроле различных объектов магнитопорошковым методом? Импульсный ток эффективен для контроля СОН, когда применяют кабели или электромагниты, имеющие малое индуктивное сопротивление (как правило, для контроля небольших участков крупногабаритных изделий, деталей с малым удлинением). Относительное удлинение детали может достигать 1…2. Поле, создаваемое однополупериодным выпрямленным током, проникает вглубь металла. Оно обеспечивает подвижность частиц, находящихся в сухом магнитном порошке. При применении сухого магнитного порошканамагничивание объекта контроля однополупериодным переменным током считается наилучшим. Однополупериодный выпрямленный ток может применяться и при контроле с применением магнитных суспензий. При этом хорошо обнаруживаются поверхностные трещины малого раскрытия. Чаще всего его используют для контроля сварных швов и литья. Следует отметить, что нагревание контролируемой детали и намагничивающего устройства при применении выпрямленного однополупериодного тока слабее, чем при применении других выпрямленных и переменного токов. Переменный ток промышленной частоты используют как для контроля СОН, так и СПП. Он более эффективен по сравнению с постоянным для контроля деталей с малым удлинением как СОН, так и СПП. Увеличение частоты приводит к уменьшению размагничивающего фактора детали и к улучшению выявляемости поверхностных дефектов в деталях сложной формы, а также с малым удлинением (l/d 1...2). Переменный ток весьма эффективен при обнаружении усталостных трещин, которые всегда развиваются от поверхности. При этом поверхностные неровности создают слабые помехи. Переменное поле способствует приобретению подвижности частицами сухого магнитного порошка. Недостаток переменного тока при контроле СПП – нагревание деталей вследствие вихревых токов. При контроле с применением электромагнитов переменного тока между полюсами электромагнита появляется эллиптическое вращающееся магнитное поле. Оно приводит во вращение конгломераты магнитных частиц. В результате этого конгломераты скатываются с контролируемой зоны и дефекты не обнаруживаются. Для исключения влияния этого явления увеличивают вязкость дисперсионной среды, применяют магнитный порошок с малой коэрцитивной силой, уменьшают длительность включения тока и т.д. Переносные электромагниты применяют для контроля небольших участков крупногабаритных деталей или деталей, находящихся в узле. Дефекты обнаруживаются на участках, ширина которых равна диаметру (или ширине) полюсного наконечника. Дефекты сплошности не обнаруживаются в областях шириной 10...20 мм, прилегающих к полюсам, т.к. для них  ,где Нn – нормальная составляющая напряженности магнитного поля; Н – тангенциальная составляющая напряженности магнитного поля на поверхности объекта контроля. Важным достоинством постоянного тока является то, что он глубоко проникает вглубь металла, а потому позволяет обнаруживать подповерхностные дефекты. Если при контроле применяют постоянный или двуполупериодный выпрямленный ток, то контроль проводят с использованием магнитных суспензий. Контроль СОН с применением электромагнитов постоянного тока часто не обеспечивает высокой чувствительности. Поэтому для контроля деталей ответственного назначения его не применяют. Для локального контроля крупногабаритных изделий применяют постоянные магниты с П-образным сердечником. Контроль проводят способом приложенного поля. Как и в случае применения электромагнитов, в зонах, прилегающих к полюсам, дефекты не выявляются. Ширина указанных зон (0,25...0,35)L, где L– расстояние между полюсами. При использовании постоянных магнитов применяют масляную суспензию. 4.7 Особенности применения вращающегося магнитного поля 4.7.1 Какие объекты целесообразно контролировать во вращающемся магнитном поле?Намагничивание во вращающемся магнитном поле применяют при контроле СОНобъектов сложной формы, а также объектов с большим размагничивающим фактором, с ограниченной контактной площадью или с нетокопроводящими гальваническими покрытиями. Вращающееся магнитное поле целесообразно применять для контроля деталей с диэлектрическими покрытиями, когда нет возможности удалить покрытие, а также применить другой вид намагничивания, например циркулярный, из-за отсутствия центрального отверстия. Контроль во вращающемся магнитном поле позволяет полностью исключить возможность появления прижогов деталей, а также их механических повреждений зажимными устройствами. 4.7.2 Как устроен дефектоскоп вращающегося поля и как контролируют детали в нем?В дефектоскопе вращающегося поля используются намагничивающие катушки, расположенные как в статоре электродвигателя. Напряженность поля на оси такого устройства равна нулю, а по мере приближения к периферии резко возрастает. Наибольшая напряженность магнитного поля имеет место в наружной “трубке” внутреннего рабочего пространства намагничивающего устройства. Ее называют областью уверенного выявления дефектов. Если размеры детали таковы, что она выходит за пределы указанной области, то ее контролируют по участкам. С этой целью намагничивают первый участок детали (0,5 с), вынимают деталь из катушки, наносят суспензию, осматривают. Затем, не размагничивая, деталь снова помещают в устройство, но так, чтобы в области уверенного выявления находился ее второй участок, и проверяют его, и т.д. Контроль во вращающемся магнитном поле производят способом остаточной намагниченности.Вид контроляэффективен, если деталь выполнена из материала, имеющего коэрцитивную силу не менее 2000 А/м. 4.7.3 Суперпозиция каких полей участвует в формировании магнитного поля дефекта при контроле во вращающемся магнитном поле?Образование полей дефектов происходит под действием суперпозиции внешнего вращающегося поля и поля индуцированных в детали вихревых токов. При этом вихревые токи играют основную роль, т.к. вектор напряженности вращающегося поля почти нормален к цилиндрической контролируемой поверхности детали (продольные оси детали и цилиндрического рабочего пространства намагничивающей катушки совпадают). Для выявления разноориентированных трещин одной операцией намагничивания применяют комбинированный вид или намагничивание во вращающемся поле. 4.8 Сухой магнитный порошок. Магнитные суспензии. Магнитные индикаторные пакеты. Магнитные пасты. Магнитогуммированная паста. Нанесение дефектоскопического материала на объект контроля. Поверка дефектоскопических свойств магнитного порошка и суспензии 4.8.1 Что Вам известно о магнитных порошках, используемых для индикации магнитных полей рассеяния, создаваемых дефектами?Наиболее распространены для этих целей окись-закись железа – магнетит (Fe3O4) – порошок черного или темно-коричневого цвета и  - окись железа (Fe2O3) – буровато-красный порошок. Применяют также цветные магнитные порошки, которые получают либо путем окраски темных магнитных порошков, либо подбором химических соединений, имеющих определенный цвет и магнитные свойства. При окрашивании темных магнитных порошков увеличивается их объем, что снижает их чувствительность. Цветные магнитные порошки применяют для контроля деталей с темной поверхностью. Для этих же целей используют магнитно-люминесцентные порошки, а осмотр объекта производят в ультрафиолетовом свете, цветные магнитные порошки, либо черный порошок после нанесения на деталь белой нитрокраски при толщине ее слоя до 20 мкм.  Частицы магнитного порошка должны быть легкими и подвижными. Не обладают достаточной подвижностью сферические частицы. Поэтому в порошке должны присутствовать также частицы неправильной формы. Дополнительную подвижность частицам магнитного порошка можно придать, покрыв их пигментом с низким коэффициентом трения. При этом цвет пигмента должен быть таким, чтобы обеспечивался максимальный контраст порошка на фоне поверхности контролируемого объекта. Частицы соединяются друг с другом в короткие цепочки, которые накапливаются над дефектами. Для обеспечения высокой выявляемости трещин размер отдельных частиц порошка не должен превышать 15 мкм (рисунок 4.8). При МПД преимущественно применяют магнитные порошки с размером частиц 1...60 мкм, а иногда и более. Размер частиц основной массы магнитного порошка не должен превышать 30 мкм (преимущественно 5…10 мкм). Количество крупных частиц (более 50 мкм) должно составлять не более 5 . Магнитный порошок может содержать не более 5 различных немагнитных примесей. Для выявления глубоко залегающих дефектов применяют более крупный магнитный порошок. При контроле объектов с очень грубой поверхностью размеры частиц могут достигать 2 мм. 4.8.2 Какими магнитными свойствами должны обладать частицы магнитного порошка, применяемого для магнитопорошковой дефектоскопии?Считается, что однозначной связи между выявляющей способностью магнитных порошков и их магнитными характеристиками нет. Обычно в качестве индикатора магнитных полей рассеяния применяют магнитный порошок с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. Чем больше магнитная проницаемость частиц магнитного порошка, тем легче они втягиваются слабыми магнитными полями рассеяния дефектов и тем легче обнаруживаются небольшие дефекты. Чтобы предотвратить слипание частиц магнитного порошка после намагничивания, магнитная проницаемость их должна быть максимальной. Слабая остаточная намагниченность позволяет легко удалять частицы с поверхности объекта контроля, но и индикаторные рисунки плохо удерживаются на поверхности. Для выявления поверхностных дефектов частицы должны иметь небольшую коэрцитивную силу, а для обнаружения глубоких дефектов более эффективны частицы с большой Нс. Существенное влияние на выявляющую способность порошков оказывает величина частиц, их форма и некоторые другие факторы, которые в совокупности играют более важную роль, чем магнитные характеристики. Так, пульсирующее намагничивающее поле улучшает подвижность частиц магнитного порошка и, следовательно, повышает его выявляющие свойства. 4.8.3 Каковы особенности применения сухого магнитного порошка при магнитопорошковой дефектоскопии? Сухой магнитный порошок применяют при контроле ферромагнитных объектов с грубой поверхностью (грубо обработанной или необработанной после ковки, прокатки и т.д.). Частицы сухого порошка не скапливаются в неровностях поверхности в отличие от магнитных частиц суспензии. Контроль осуществляют СПП, причем, чтобы обеспечить подвижность частиц магнитного порошка следует применять пульсирующее магнитное поле (лучше всего для намагничивания использовать однополупериодный выпрямленный ток). «Сухой» метод более чувствителен при обнаружении подповерхностных (особенно глубинных) дефектов, чем «мокрый». Это объясняется тем, что магнитная суспензия обладает определенной вязкостью и для перемещения частицы в ней требуется большая сила, чем для перемещения той же частицы в воздухе. Широко применяют сухой магнитный порошок для обнаружения трещин, усадочных раковин, надрывов в крупногабаритных отливках. При этом намагничивание осуществляют с помощью электроконтактов. Недостаток — сухие магнитные порошки весьма чувствительны к воздушным потокам, которые могут уносить их с поверхности. Поэтому следует принимать меры для устранения сквозняков или конвекционных потоков воздуха, которые могут возникать, например, вследствие нагрева изделий при циркулярном намагничивании сильным током. Кроме того, сухие магнитные порошки не обеспечивают высокой чувствительности при обнаружении узких поверхностных трещин, особенно на гладкой, расположенной не горизонтально поверхности. 4.8.4 Как наносят высокодисперсный и грубодисперсный сухой магнитный порошок на поверхность объекта контроля? Высокодисперсный магнитный порошок (с размером частиц 0,1…10 мкм) на деталь наносят в виде воздушной взвеси, получаемой распылением порошка в специальных установках, а также погружением в емкость с порошком. Такой порошок применяют для обнаружения подповерхностных дефектов и дефектов, находящихся под слоем немагнитного покрытия толщиной 100...200 мкм. Грубодисперсный сухой магнитный порошок (с размером частиц 0,05...2,0 мм) наносят с помощью пульверизатора, резиновой груши, сита. Применяют его для обнаружения сравнительно крупных поверхностных и подповерхностных дефектов, для контроля деталей с грубо обработанной поверхностью. 4.8.5. В каких случаях применяют способ воздушной взвеси? Способ воздушной взвеси применяют для выявления подповерхностных дефектов, а также несплошностей, находящихся под слоем немагнитного покрытия толщиной от 100 до 200 мкм. Для этих целей используют высокодисперсный сухой магнитный порошок с размерами частиц 0,1 … 10 мкм. При этом частицы магнитного порошка должны медленно распределяться по поверхности объекта контроля, не ударяясь о нее. 4.8.6 Почему при нанесении магнитного порошка на объект контроля способом воздушной взвеси мелкие частицы магнитного порошка парят в потоке воздуха?Это объясняется большим отношением площади поперечного сечения частицы к ее массе. Поясним сказанное. Пусть частица магнитного порошка имеет шарообразную форму. Ее масса пропорциональна объему  , т.е. третьей степени радиуса, а сечение, на которое действует воздушный поток, – пропорционально второй степени радиуса (r2). Если радиус частицы уменьшился в 100 раз, то ее масса уменьшилась в 106 раз, а максимальное сечение – только в 104 раз. Т.е. с уменьшением частицы ее масса убывает быстрее, чем наибольшее сечение, а потому отношение площади поперечного сечения мелкой частицы к ее массе будет огромно. Поэтому мелкие магнитные частицы легко переносятся потоком воздуха, а крупные падают. 4.8.7 Что собой представляет магнитная суспензия?Магнитная суспензия представляет собой взвесь магнитного или люминесцентного магнитного порошка с размером частиц до 10…15 мкм в дисперсионной среде, содержащей смачивающие, антикоррозионные, а при необходимости, антивспенивающие, антикоагулирующие и другие добавки. Так, для предотвращения слипания частиц в коллоид вводят такие поверхностно-активные вещества (ПАВ), как эмульгатор ОП-5, ОП-7, стабилизационную присадку Акор-1 (1...0,5 г/л), сульфанол и др. Антикоррозионные свойства водной суспензии могут быть повышены путем добавления в нее моноэтаноламина (4±1 г/л), щелочи, жидкого стекла. Добавление мыла (5...6 г/л) улучшает смачиваемость поверхности объекта контроля. 4.8.8 В чем особенности магнитопорошкового контроля, основанного на применении магнитных суспензий? Для выявления трещин в деталях с хорошо обработанными поверхностями (шлифовкой, полированием) служит жидкая магнитная суспензия. Суспензии очень чувствительны к трещинам малого раскрытия благодаря тому, что дисперсионная среда удерживает частицы магнитного порошка вблизи поверхности. Причем хорошие результаты получаются как при применении СПП, так и СОН. Магнитные суспензии можно наносить погружением объекта контроля в суспензию, поливом, а также аэрозольным способом. Если контролю подлежит крупногабаритный объект, то контроль может осуществляться в несколько приемов, при каждом последующем приеме деталь, например, поворачивают. При контроле объектов с грубой поверхностью магнитные суспензии не так эффективны, как сухие порошки. Менее эффективны суспензии и при обнаружении глубинных дефектов. 4.8.9 Какие свойства магнитной суспензии влияют на выявляемость дефектов?На выявляющую способность магнитной суспензии влияют состав, концентрация и свойства отдельных ее компонентов. Если магнитная суспензия приготовлена из частиц, которые остаются постоянно взвешенными в среде и не оседают, то в этом случае дефекты не будут обнаружены. Дисперсионная среда магнитной суспензии должна иметь вязкость не более 3010–6 м2/c. Магнитные частицы меньше некоторого определенного размера не осаждаются в применяемой дисперсионной среде. Такой размер магнитных частиц является предельным для данной среды. Приближенно качество магнитной суспензии можно оценить по времени осаждения магнитного порошка. С этой целью заливают магнитную суспензию в стеклянный сосуд, тщательно взбалтывают ее и дают возможность отстояться. Время осаждения частиц зависит от их размера, формы, а также вязкости дисперсионной среды. Считают суспензию качественной, если примерно через 30 минут она разделяется на слой чистой жидкости и слой частиц. 4.8.10 Какие дисперсионные среды применяют при магнитопорошковой дефектоскопии для приготовления магнитных суспензий и какие свойства магнитной суспензии влияют на выявляемость дефектов? В качестве дисперсионной среды используется вода, минеральные масла, керосин, трансформаторное масло, смесь трансформаторного масла и керосина. Нормативные документы Белорусской железной дороги рекомендуют в качестве дисперсионной среды применять также дизельное топливо. Спиртовые суспензии повышают чувствительность метода, но удорожают контроль. Водная суспензия, кроме воды, содержит антикоррозионные и поверхностно-активные добавки, а также вещества, препятствующие пенообразованию и улучшающие смачиваемость контролируемой поверхности. Флуоресцентные магнитные порошки могут быть использованы для приготовления масляных суспензий, если применяемое масло не флуоресцирует. На выявляющую способность магнитной суспензии влияют состав, концентрация и свойства отдельных ее компонентов. Если магнитная суспензия приготовлена из частиц, которые остаются постоянно взвешенными в среде и не оседают, то в этом случае дефекты не будут обнаружены. Дисперсионная среда магнитной суспензии должна иметь вязкость не более 3010–6 м2/c. Магнитные частицы меньше некоторого определенного размера не осаждаются в применяемой дисперсионной среде. Такой размер магнитных частиц является предельным для данной среды. Приближенно качество магнитной суспензии можно оценить по времени осаждения магнитного порошка. С этой целью заливают магнитную суспензию в стеклянный сосуд, тщательно взбалтывают ее и дают возможность отстояться. Время осаждения частиц зависит от их размера, формы, а также вязкости дисперсионной среды. Считают суспензию качественной, если примерно через 30 минут она разделяется на слой чистой жидкости и слой частиц. 4.8.11 Какой механизм действия поверхностно-активных веществ в суспензии? Частицы магнитного порошка в суспензии соединяются в агрегаты под действием молекулярных сил. Эти силы возникают вследствие большой поверхностной энергии частиц. Для снижения интенсивности укрупнения частиц в суспензию вводят ПАВ, молекулы которых имеют дипольное строение. В результате адсорбции таких молекул на частицах порошка последние приобретают электростатический заряд одинакового знака. Вследствие этого между частицами появляются силы отталкивания, препятствующие их соединению в агрегаты. 4.8.12 Каким требованиям должна удовлетворять дисперсионная среда магнитной суспензии?Дисперсионная среда должна удовлетворять следующим требованиям: -иметь вязкость при температуре проведения контроля не более 3·10–6 м2/с; -хорошо смачивать контролируемые детали; -не быть коррозионно-активной по отношению к объекту контроля; -не иметь резкого запаха; -не быть токсичной. 4.8.13 Приведите пример состава магнитной суспензии. Состав водной магнитной суспензии: 1 Черный магнитный порошок (25) г; хромпик калиевый (К2Cr2O7) (4) г; сода кальцинированная (Na2CO3) () г; эмульгатор ОП-7 (или ОП -10) () г; вода водопроводная – до 1 л. 2 Суспензия содержит (20) г черного магнитного порошка, (10) г углекислого натрия, (155) г хозяйственного мыла, 1 л воды. 3 Для приготовления суспензии используют (20) г черного магнитного порошка, 1 г хозяйственного мыла, (122) г кальцинированной соды, 1 л воды. Для приготовления суспензии растворяют в воде, нагретой до температуры 40…50 0С, поверхностно-активные и антикоррозионные вещества, затем магнитный порошок смешивают с небольшим количеством дисперсионной среды до получения сметанообразной консистенции, после чего добавляют в полученную массу дисперсионную среду, доводя ее до нужной концентрации. Замечание. Водную магнитную суспензию следует предохранять от попадания масла, т.к. оно вызывает коагуляцию магнитного порошка. Это снижает чувствительность метода. Состав керосиномасляной суспензии 1 В состав суспензии входят керосин и трансформаторное масло в равных количествах, а также черный магнитный порошок при концентрации 5...6 г/л. 2 Суспензия состоит из (20) г черного магнитного порошка, 0,5 л трансформаторного масла и 0,5 л керосина. |