Методичка по магнитному контролю. Руководство по разработке технологической карты по магнитопорошковому контролю, приведены тесты для подготовки к сдаче экзаменов по магнитному контролю
 Скачать 3.16 Mb.
|
|
объекта при полюсном намагничивании? Магнитный преобразователь измерительного прибора располагают перпен- дикулярно поверхности детали и перпендикулярно направлению действия внешнего поля. Если шкала прибора проградуирована в единицах магнитной индукции теслах (Тл), то следует воспользоваться формулой 0 r В Н , где В – показание прибора, Тл; 0 = 4 10 – 7 Гн/м; r = 1,0000004, т. е. r 1 (для воздуха). Относительная магнитная проницаемость r определяется для среды, в которой находится преобразователь. Как определить напряженность намагничивающего поля при намагни- чивании перемещением постоянного магнита по объекту контроля? Измерить тангенциальную составляющую напряженности магнитного поля прямым методом в месте контакта ребра постоянного магнита с объектом контроля почти невозможно. Однако возможности магнитопорошкового контроля при использовании данного способа намагничивания можно оценить с помощью контрольного образца, имеющего трещины соответствующего уровня чувствительности. Другими словами, подбирают постоянный магнит с такими характеристиками, при которых уверенно обнаруживаются трещины контрольного образца, содержащего дефекты требуемого условного уровня чувствительности. Если контрольный образец имеет цилиндрическую форму, то для уверенного обнаружения как поперечных, так и продольных дефектов магнит перемещают по винтовой линии. Для выявления продольных трещин траектория перемещения полюса не должна быть замкнутой, т. к. произойдет частичное размагничивание предыдущего участка. 98 Какой вид намагничивания называется комбинированным? Комбинированное намагничивание (рис. 3.8) – это намагничивание объекта двумя или несколькими магнитными полями, при котором результирующий вектор напряженности магнитного поля в течение периода меняет свою ориентацию между заданными направлениями (поворачивается или вращается). Комбинированное намагничивание осуществляют только способом приложен- ного поля. Поясним изложенное геометрически (рис. 3.9–3.11). Рис. 3.8. Одна из схем комбинированного намагничивания Рис. 3.9. Изменение напряженности Рис. 3.10. Изменение напряженности переменного магнитного поля постоянного магнитного поля Рис. 3.11. Изменение вектора результирующего поля при комбинированном намагничивании: 0 R H , 1 R H , 2 R H , 1 R H , 2 R H – векторы напряженности результирующего поля 99 Пусть намагничивание цилиндрического объекта контроля осуществляют постоянным полем 1 H с использованием электромагнита и одновременно пропусканием переменного синусоидального тока вдоль оси цилиндра полем 2 H (см. рис. 3.8). На рис. 3.9 и 3.10 показаны графики зависимости напряженности указанных полей во времени. Если напряженность постоянного магнитного поля остается неизменной, то напряженность переменного поля изменяет как свою величину, так и направление. При этом вектор резуль- тирующего магнитного поля поворачивается (см. рис. 3.11). В некоторые моменты времени он будет перпендикулярен направлению распространения дефекта, и поэтому дефект будет обнаружен. Угол поворота вектора напряженности результирующего поля зависит от соотношения напряженностей обоих полей. В каких случаях объекты контроля намагничивают во вращающемся магнитном поле? Намагничивание во вращающемся магнитном поле применяют при контроле способом остаточной намагниченности объектов сложной формы, а также объектов с большим размагничивающим фактором, с ограниченной контактной площадью или с диэлектрическими покрытиями. Намагничивание во вращающемся магнитном поле производят с помощью соленоида вращающегося поля. 3.4. Способы размагничивания объектов. Демагнетизаторы. Контроль размагниченности В каких случаях можно не размагничивать объект контроля? Все детали, прошедшие магнитопорошковый контроль и признанные годными по результатам этого контроля, должны быть подвергнуты размагни- чиванию. Размагничивание можно не проводить, если после магнитного контроля деталь подлежит термической обработке с нагреванием не менее чем до точки Кюри (для железа 768 °С). В каких случаях недопустима повышенная остаточная намагни- ченность детали? Повышенная остаточная намагниченность в ряде случаев недопустима. Магнитное поле, создаваемое деталью, может вызвать нарушение нормальных условий работы приборов (например, компаса). Если намагниченная деталь имеет трущиеся поверхности, движущиеся относительно соседних деталей с малым зазором, то в места контакта могут втягиваться ферромагнитные частицы, нарушающие условия эксплуатации объекта. Магнитное поле изделия может 100 вызвать повышенную намагниченность близлежащих деталей, снижающую эксплуатационные качества прибора. Остаточная намагниченность деталей может затруднять проведение последующих технологических операций (например, сварки, сборки, механической обработки). Какие способы размагничивания деталей Вам известны? Применяют в основном два способа размагничивания: нагревание объекта выше точки Кюри и воздействие на объект переменным полем с убывающей до нуля амплитудой. Первый способ применяется редко, т. к. приводит к потере механических свойств. Второй способ в зависимости от формы и размеров деталей может быть реализован следующим образом: – путем перемещения детали через соленоид, питаемый переменным током, и удаления ее на расстояние, на котором поле соленоида мало; обычно это расстояние, равное 3...5 внутренним диаметрам (или диагоналям) соленоида; – уменьшением до нуля переменного тока в катушке соленоида с помещенной в него деталью; – удалением детали из электромагнита, питаемого переменным током; – уменьшением до нуля переменного тока в электромагните, в межпо- люсном пространстве которого находится размагничиваемая деталь или ее часть; – пропусканием по детали либо по стержню, вставленному в полость детали, переменного тока, амплитуда которого изменяется от максималь- ного значения до нуля. Деталь можно размагнитить и за один цикл, если экспериментально подобрать напряженность размагничивающего поля (рис. 3.12). Рис. 3.12. Изменение магнитной индукции в детали при размагничивании ее за один цикл Напряженность внешнего поля подбирают такой, чтобы намагниченность объекта после уменьшения внешнего поля до нуля стала равной нулю. B B r H - H x 0 101 Устройства для реализации этого способа применяли для размагничивания кораблей в военное время, чтобы защитить от магнитных и индукционных мин. В слабом магнитном поле Земли судно приобретает довольно большую остаточную намагниченность, подвергаясь ударным нагрузкам волн и намагничиваясь по безгистерезисной кривой. Устройство для компенсации его собственного магнитного поля представляет собой систему электрических кабелей, которые создают магнитное поле, противоположное по знаку магнитному полю намагниченного судна. Судно находится в северном полушарии Земли. Для его размагничивания внутри корпуса имеется петля (кольцо) электрического кабеля. Где расположены магнитные полюсы на корпусе судна? В какой плоскости находится петля? Так как в северном полушарии находится южный магнитный полюс, то судно намагничивается так, что в нижней его части будет северный полюс, а в верхней – южный. При этом петля кабеля должна располагаться в горизонтальной плоскости. Так как поле тока должно компенсировать магнитное поле корабля, то оно должно иметь противоположное направление, т. е. вверху должен находиться северный полюс, а внизу – южный. Назовите принцип действия магнитных мин и способы борьбы с ними. Явление самопроизвольного намагничивания тел в магнитном поле Земли было использовано для разработки магнитных мин. Мины устанавливают на некоторой глубине от поверхности воды. Они всплывают и взрываются при прохождении над ними намагниченного в поле Земли корабля. Механизм, заставляющий мину всплыть, срабатывает под влиянием магнитного поля, проходящего над миной судна. В основном применяют два способа борьбы с магнитными минами. Первый заключается в том, что вертолет, летящий низко над поверхностью моря, проносит закрепленный на канате сильный магнит. Иногда на поверхности воды на поплавках закрепляют электрический кабель в виде кольца и пропускают по нему ток. Под влиянием поля магнита или поля тока механизм мин приходит в действие, и мины взрываются. Второй способ состоит в том, что внутри корабля закрепляют петли из электрического кабеля и пропускают по ним ток такого направления, чтобы возникающее при этом магнитное поле скомпенсировало магнитное поле корабля. В этом случае корабль беспрепятственно проходит над миной. 102 Как чаще всего осуществляют размагничивание объектов контроля на предприятиях? Размагничивание осуществляют путем воздействия на намагниченную деталь знакопеременным магнитным полем с убывающей до нуля амплиту- дой (рис. 3.13). H B Рис. 3.13. Изменение магнитной индукции в детали при размагничивании убывающим переменным полем Для этого применяют стационарные или переносные соленоиды и электромагниты, а также дефектоскопы, позволяющие пропускать через деталь ток, достаточный для создания необходимого размагничивающего поля. Питание размагничивающего устройства осуществляется токами, полярность которых меняется от 1 до 50 Гц. Применяют также размагничивающие устройст- ва, содержащие колебательный контур, позволяющий получить затухающие колебания тока (демагнетизаторы). По какой формуле определяют максимальную скорость перемещения детали через размагничивающий соленоид, питаемый переменным током, при которой обеспечивается качественное размагничивание объекта? Формула имеет вид: max max max (1 ) , H С f V dH dx где max H – максимальная напряженность магнитного поля соленоида в зоне прохождения детали; f – частота размагничивающего тока; max dx dH – мак- симальное значение градиента магнитного поля в зоне прохождения размагничиваемой детали; C – коэффициент, определяющий максимальное 103 допустимое уменьшение амплитуды напряженности магнитного поля между последующим 2 H и предыдущим 1 H периодами, 2 1 H С H Обычно достаточно, если С = 0,95. Как влияют частота размагничивающего поля , магнитная проницаемость материала и его удельная электрическая проводимость на глубину проникновения размагничивающего поля в металле? Чем больше значения μ a тем меньше глубина проникновения поля в металле. На рис. 3.14 показано распределение относительной напряженности переменного магнитного поля * 0 H H H по сечению цилиндра, намагниченного в однородном синусоидальном поле бесконечно длинного соленоида. Здесь R r – относительный радиус цилиндра. Рис. 3.14. Распределение напряженности магнитного поля по сечению бесконечно длинного цилиндра, помещенного в соленоид с однородным переменным полем Из графиков видно, что с ростом обобщенного параметра объекта σ ωμ 2 2 a R X напряженность поля с увеличением глубины убывает быстрее. Из этой формулы и приведенных графиков видно, что глубина проникновения переменного синусоидального поля уменьшается с ростом , μ a и . Уменьшение напряженности поля обусловлено действием скин-эффекта. Согласно закону Ленца, вторичное магнитное поле, создаваемое вихревыми токами, ослабляет первичное поле. При этом во внутренних слоях цилиндра вторичное поле больше, чем в наружных слоях, т. к. оно создается почти всеми вихревыми токами цилиндра. 104 Что такое скин-эффект? Скин-эффект, или поверхностный эффект, – это неравномерное распре- деление переменного электрического тока по сечению проводника или переменного магнитного потока по сечению магнитопровода. Плотность тока уменьшается в направлении от поверхности провода к его центральной части. Степень неравномерности растет с увеличением частоты тока, площади поперечного сечения провода и его удельной электрической проводимости. Магнитная индукция также уменьшается от периферии магнитопровода к его центральной части. Степень неравномерности возрастает с увеличением частоты магнитного потока, площади поперечного сечения магнитопровода и магнитной проницаемости его материала. Скин-эффект приводит к увеличению электрического сопротивления провода переменному току по сравнению с сопротивлением постоянному току и к размагничиванию магнитопровода вихревыми токами. Проявляется ли остаточная намагниченность у деталей, намагниченных циркулярно? При циркулярном намагничивании цилиндрических изделий путем пропускания тока вдоль продольной оси детали магнитный поток выходит из детали только в местах расположения дефекта сплошности. Если линия тока не совпадает с продольной геометрической осью цилиндра, то на поверхности детали появляется местная полюсность, которую сложно обнаружить с помощью измерительных приборов. У деталей, намагничиваемых циркулярно, остаточная намагниченность может проявляться в виде местной полюсности и при намагничивании деталей сложной формы. Причем магнитные полюсы могут располагаться хаотически на боковой поверхности детали. Для оценки допустимости местной полюсности следует исследовать распределение магнитных полей около поверхности контролируемой детали, чтобы установить существуют ли места, где напряжен- ность поля превышает допустимый по техническим условиям уровень. Для снижения неравномерности намагничивания цилиндрических деталей при их циркулярном намагничивании (включая полые) применяют цент- рирующие втулки. Нужно ли размагничивать цилиндрическую деталь, которую в процессе магнитопорошкового контроля намагничивали циркулярно путем пропускания тока вдоль продольной оси детали? Если места установки электродов незначительно не совпадают с продоль- ной осью цилиндра, на его поверхности появляются магнитные полюсы. Наличие полюсности сложно обнаружить с помощью измерительных приборов. Поэтому все объекты, подвергавшиеся циркулярному намагничиванию, следует 105 размагнитить. Исключением могут быть лишь детали, которые в дальнейшем предполагается нагревать выше точки Кюри. Назовите факторы, ухудшающие качество размагничивания деталей. Факторами, ухудшающими качество размагничивания деталей, являются большие размеры объектов, их сложная форма, малое удлинение, быстрая перемена направления магнитного поля при размагничивании. Этому способствует совпадение продольной оси детали с направлением магнитного поля Земли, близкое расположение размагничиваемой детали от установок и кабелей, создающих магнитные поля. Снизить качество размагничивания детали может и быстрое уменьшение амплитуды размагничивающего поля, а также слишком большое магнитное сопротивление мест контакта электро- магнита с деталью. При каких условиях можно обеспечить качественное размагничи- вание детали? Направление размагничивающего поля должно, как правило, совпадать с направлением магнитного поля, которым деталь была намагничена. Начальная напряженность размагничивающего поля во всех точках объема детали, подлежащей размагничиванию, должна быть более пяти значений коэрцитивной силы материала. Процесс размагничивания должен включать не менее 40 пе- риодов размагничивающего поля, равномерно убывающих по амплитуде. Назовите способы повышения качества размагничивания деталей. Для обеспечения наиболее полного размагничивания небольших объектов сложной формы увеличивают требуемую напряженность поля соленоида в 2–4 раза, поворачивают деталь в различных плоскостях при ее удалении из соленоида, чтобы более протяженные оси отдельных выступов в некоторые моменты времени были ориентированы по полю соленоида. В последнем случае требуемая напряженность размагничивающего поля будет в 2–4 раза меньше напряженности поля, необходимой для размагничивания объекта без его поворота. Повысить качество размагничивания деталей можно, размагничивая их по частям, применяя кабель, наматываемый на недостаточно размагниченные части объекта, укладывая короткие детали в цепочки или между двумя длинными стержнями (удлинителями). С этой целью можно снизить скорость перемагничивания. Эффективность размагничивания деталей можно повысить, ориентируя продольную ось детали с востока на запад или удаляя детали от объектов, создающих магнитное поле, медленно уменьшая амплитуду размагничивающего поля, увеличивая ток в обмотке электромагнита, используемого для размагничивания, уменьшая зазоры между полюсами электромагнита и размагничиваемым объектом. 106 Как осуществить магнитное экранирование объекта? Для магнитного экранирования объект помещают в емкость из магнитомягкого материала. Лишь при достаточно толстых стенках ослабление напряженности магнитного поля внутри емкости может быть настолько сильным, что магнитная защита приобретает практическое значение, хотя и в этом случае поле внутри полости не исчезает полностью. Ослабление магнитного поля внутри полости емкости происходит в результате изменения направления силовых линий, а не вследствие их обрыва на поверхнос- ти ферромагнетика. |