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.
|
|
По какой формуле определяют затягивающую пондеромоторную силу, действующую на уединенную частицу магнитного порошка? Как влияет форма частицы на величину пондеромоторной силы? Если ферромагнитная частица находится в неоднородном магнитном поле дефекта, то один из ее концов будет находиться в более сильном поле, поэтому на частицу будет действовать затягивающая пондеромоторная сила з F : , dx dH H V F з 116 где H – напряженность поля; dx dH градиент напряженности поля; V – объем частицы; – магнитная восприимчивость частицы, N 1 ; 1 r , (где r – относительная магнитная проницаемость вещества; N – коэффициент размагничивания частицы); 2 2 2 3 λ ln(λ λ 1) λ 1 , ( λ 1) N где – отношение длины l ферромагнитной частицы к наибольшему ее поперечному размеру d, = 1 d l Для бесконечно длинного цилиндра, ось которого перпендикулярна вектору напряженности магнитного поля, N = 1 2 , для цилиндра бесконечной длины, ось которого совпадает с вектором Н, N = 0 и = . Для шара N = 1 3 , и, следовательно, даже при = магнитная восприимчивость тела шаро- образной формы не может превышать 3. Таким образом, наибольшая пондеромоторная сила при прочих равных условиях будет действовать на тонкие длинные тела, а наименьшая – на объекты шарообразной формы. Изложенное справедливо, если в неоднородном магнитном поле находится вся протяженная частица, а не ее часть. По этой причине наиболее интенсивно над трещинами скапливаются короткие цепочки магнитных частиц. Шарообразные частицы обладают малой подвижностью. Какова кинетика осаждения магнитного порошка, находящегося в суспензии, над трещиной? При магнитопорошковом контроле в суспензии может происходить коагуляция двух типов: магнитно-поляризационная – соединение частиц в цепочки как магнитных диполей; молекулярная автокоагуляция – соединение частиц в хлопья, агрегаты и т. д. Магнитная коагуляция частиц происходит следующим образом. Сначала к более крупным частицам притягиваются более мелкие, попавшие в сферу притяжения крупных частиц. Затем под действием магнитных сил эти частицы образуют цепочки, которые вытягиваются в направлении поля. Вблизи трещины один конец такой цепочки будет находиться в поле большей напряженности и градиента, чем другой. Это вызовет появление силы, которая стремится затянуть цепочку к месту расположения дефекта. Массу магнитного порошка, накопившегося над трещиной, можно опреде- лить по формуле 117 m = 2lK , где – эффективный радиус действия поля рассеяния; l – длина трещины; K – концентрация суспензии; – скорость оседания частиц; – время нахождения детали в суспензии. Определенная по этой формуле масса магнитного порошка под действием поля рассеяния, создаваемого трещиной, соберется на поверхности 2 1 l (рис. 4.2). В зонах ( 2 1 ) оседания магнитного порошка не происходит, т. к. частицы, попавшие в эту зону, притягиваются к дефекту и накапливаются в зоне 2 1 l. Вне зоны 2l на поверхности детали порошок при оседании будет распределяться равномерно. При извлечении детали из суспензии осевший порошок с нее смывается. Поэтому зоны неосаждения магнитного порошка на поверхности детали обнаруживаются только при контроле способом воздуш- ной взвеси [2]. Рис. 4.2. Пояснение накопления магнитного порошка над трещиной в неподвижной суспензии Всю суспензию над контролируемой деталью можно условно разделить на две зоны – приграничную, прилегающую к детали, и резервную, расположенную вне приграничной зоны. Магнитные частицы, оседающие из резервной зоны, пополняют приграничную зону. Если трещина, расположенная на потолочной поверхности детали, т. е. обращенная в сторону дна ванны с магнитной суспензией, то приграничный слой не только не пополняется, но и даже обедняется из-за удаления частиц порошка под действием силы тяжести. Это является основной причиной невыявления мелких трещин на поверхности детали, обращенных вниз, ко дну ванны [2]. 118 Как влияет интенсивность магнитной коагуляции на выявляемость дефектов при магнитопорошковой дефектоскопии? Если магнитная коагуляция происходит слишком интенсивно, то индикаторные рисунки над дефектами становятся нечеткими и расплывчатыми. При этом на поверхности объекта контроля наблюдается значительный фон из магнитного порошка. Магнитный порошок осаждается не только над трещинами, но и над наклепом, местами грубой обработки, рисками, карбидной полосчатостью и т. д. Если цепочка слишком длинная, то поле дефекта не в состоянии затянуть ее к месту нахождения дефекта. Такие длинные ферромаг- нитные цепочки частиц оседают на поверхности детали в местах повышенной шероховатости поверхности, в зоне термического влияния, карбидной полосчатости, по рискам, наклепу, в местах повышенных механических напря- жений и т. д., создавая значительный фон, который затрудняет расшифровку индикаторных рисунков дефектов при контроле. При оптимальной интенсивности магнитной коагуляции выявление дефектов улучшается, т. к. пондеромоторная сила, действующая на цепочку, больше силы, действующей на уединенные частицы магнитного порошка. При высокой интенсивности магнитной коагуляции трещины обнару- живаются хуже из-за низкой подвижности длинных цепочек в поле дефекта и значительного фона, создаваемого частицами магнитного порошка на поверхности объекта контроля [2]. Какие факторы влияют на интенсивность магнитной коагуляции? На интенсивность магнитной коагуляции влияют вязкость дисперсионной среды, концентрация и дисперсность магнитного порошка, его магнитные характеристики и предшествующее магнитное состояние, напряженность и градиент напряженности магнитного поля, продолжительность его действия, автокоагуляция. Оптимизировать состояние магнитной суспензии можно, регулируя параметры этих факторов. В частности, чтобы в суспензии было меньше конгломератов и длинных цепочек, в нее добавляют поверхностно- активные вещества (эмульгатор ОП-7, ОП-10), бывшую в употреблении суспензию процеживают через сита, а ферромагнитные частицы в суспензии размагничивают. С этой целью шланг, по которому поступает магнитная суспензия из бачка к месту ее нанесения на объект контроля, пропускают через электрическую катушку, которая питается от источника переменного тока. Как влияет длина цепочек магнитных частиц на выявляемость дефектов? Недопустимые дефекты (трещины, волосовины и т. д.) создают поле большого градиента. Над такими дефектами происходит интенсивное осаждение 119 коротких цепочек магнитных частиц (длиной 0,01...0,1 мм), что позволяет получить четкий индикаторный рисунок дефекта. Длинные цепочки ферромагнитных частиц интенсивно накапливаются над поверхностными неровностями, местами грубой обработки поверхности, рисками, наклепом, подрезами, карбидной полосчатостью и т. д. Это обуслов- лено тем, что на длинные цепочки магнитных частиц в поле малого градиента действует значительная сила. 4.3. Основные операции магнитопорошковой дефектоскопии. Материалы и оборудование. Подготовка к контролю Назовите основные операции магнитопорошковой дефектоскопии. Магнитопорошковый метод контроля включает следующие техно- логические операции: – подготовка к контролю; – намагничивание объекта контроля; – нанесение дефектоскопического материала на контролируе- мую поверхность; – осмотр контролируемой поверхности и регистрация индикаторных рисунков дефектов; – оценка результатов контроля; – размагничивание объекта. Какие операции включает подготовка к контролю? Подготовка к контролю должна включать: – подготовку объекта к операциям контроля; – проверку работоспособности дефектоскопов; – проверку качества дефектоскопических материалов. При подготовке объекта с контролируемой поверхности необходимо удалить грязь, продукты коррозии, нагар, остатки окалины, масляные загряз- нения, а при необходимости – следы лакокрасочных покрытий. Для удаления загрязнений из пазов, отверстий, полостей применяют хлопчатобумажную неворсистую ветошь. Загрязнения с ответственных прецизионных деталей удаляют волосяными щетками, деревянными и пластмассовыми скребками, растворителями (бензин, ацетон и др.). Лакокрасочные покрытия толщиной более 30 мкм удаляют смывками АФТ-1, СД-1 и др., а также пескоструйной обработкой (если она не запрещена технологией ремонта объекта) с последующим обдувом чистого сухого воздуха. Нельзя применять для очистки металлические предметы (отвертки, щетки и т. п.) вследствие возможности 120 нанесения царапин на поверхности детали. Царапины затрудняют расшифровку индикаторных рисунков из-за скопления над ними магнитного порошка. Если намагничивание производится пропусканием тока по изделию, то детали должны быть очищены от неэлектропроводящих покрытий. Места контакта изделия с электрокарандашами (и сами электрокарандаши) зачищают мелкой наждачной бумагой (если это допустимо) или полотном, чтобы предотвратить прижог при намагничивании пропусканием тока. Если деталь будет подвергаться МПД с применением водной суспензии, то контролируемую поверхность следует тщательно обезжирить органическими растворителями (бензин, ацетон и др.), либо препаратами МС-6, МС-15, не содержащими легковоспламеняющихся веществ. Часто для этих целей применяют моющий раствор 4–5-процентный водный раствор эмуль- гатора ОП-7 или ОП-10. Если предполагается использовать масляную суспензию, то, кроме перечисленных выше растворителей, может быть использован водный раствор препарата МС-6. Если деталь будет контролироваться с применением керосиновой или керосино-масляной суспензии или сухого магнитного порошка, то с поверхности объекта необходимо удалить влагу. С этой целью объект контроля обдувают струей сухого воздуха. Для более качественной подготовки поверхности рекомендуют производить двойное обезжиривание (последовательно двумя одинаковыми растворами). Если контролируемая деталь находится в узле, то густой смазкой, ветошью, пробками, полиэтиленовой пленкой и т. д. закрывают отверстия, через которые магнитная суспензия может попасть внутрь узла и нарушить работу подшипников, золотниковых пар, зубчатых колес и т. д. Проверку работоспособности дефектоскопов и качества дефектос- копических материалов осуществляют при помощи стандартных образцов предприятий, специально изготовленных или отобранных из числа забрако- ванных изделий с дефектами, размеры которых соответствуют принятому уровню чувствительности [1–5]. Какие основные устройства применяют для магнитопорошко- вого контроля? Для проведения магнитопорошкового контроля необходимы следую- щие устройства: – устройства для намагничивания объектов контроля; – устройства для освещения контролируемой поверхности видимым и ультрафиолетовым светом, лампа местного освещения; – измерители напряженности магнитного поля; – измерители концентрации магнитного порошка в суспензии; – контрольные образцы и другие средства метрологической поверки; 121 – устройства для размагничивания объектов контроля, магнитного порошка в суспензии; – лупы, эндоскопы, микроскоп типа МБС-2; – измерители освещенности. В частности, в комплект передвижного магнитопорошкового дефектос- копа МД-50П входят: – шарнирный электромагнит, соленоид, электроконтакты, намагни- чивающие кабели; – лупа с подсветкой; – лупа телескопическая; – поворотное зеркало; – светильник; – фляга для нанесения магнитной суспензии; – пакет с магнитным порошком; – контрольный образец с дефектограммой; – ванночки. Какие материалы и вспомогательные средства применяют при магнитопорошковой дефектоскопии? Для проведения МПД могут применяться: моющие средства и растворители (бензин, керосин, ацетон, препараты МС-6, МС-15, смывки АФТ-1, СД-1 и др.); средства для удаления загрязнений и зачистки электроконтактов (волосяные щетки, кисти, мелкая наждачная бумага, напильники, скребки, хлопчатобумажная ветошь); контрастные краски (белая нитрокраска, краска для цветной дефектоскопии, НЦ-1 и др.); краскораспылитель; средства для нанесения магнитного порошка и магнитной суспензии (ванночки, резиновые груши, сита, ванны и т. д.); устройства для осмотра поверхности объекта контроля (лупы, эндоскопы и т. д.) [2]. Как удаляют влагу с поверхности объекта контроля? Если для выявления дефектов в изделии применяют суспензию на основе керосина, масла, их смеси и других органических растворителей или сухой магнитный порошок, то предварительно необходимо удалить влагу с поверхности объекта. С этой целью деталь обдувают струей сухого воздуха, а небольшие увлажненные участки протирают сухой неворсистой хлопчато- бумажной ветошью. От ворсистой ветоши на детали остаются отдельные 122 ворсинки, на которых задерживаются частицы магнитного порошка при стекании суспензии. Это приводит к образованию мнимых дефектов. Как зачищают наконечники электрокарандашей и места электрического контакта перед циркулярным намагничиванием объекта? Наконечники электрокарандашей зачищают наждачной бумагой, удаляют загрязнения и смазку с дисков зажимного контактного устройства дефектоскопа, используя скребки, ветошь, растворители. Места контакта изделия с электро- карандашами зачищают мелкой наждачной бумагой, обезжиривают раство- рителями (бензином, ацетоном). Как снимают электростатические заряды с контролируемой магнитопорошковой дефектоскопией поверхности? Эмалевое покрытие контролируемых деталей иногда самопроизвольно электризуется. Расшифровка индикаторного рисунка может быть затруднена осаждением магнитного порошка в местах электризации неэлектропроводного покрытия детали. Это происходит как при использовании сухого магнитного порошка, так и суспензий, приготовленных на основе органических диспер- сионных сред. Чтобы снять статическое электричество, контролируемую поверхность протирают слегка влажной чистой ветошью. Можно также повысить электропроводность керосиновой или масляной суспензии добав- лением в нее присадки Акор-1 (5...10 г/л). 4.4. Способ приложенного поля и способ остаточной намагниченности. Определение режима намагничивания 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 намагничи- вают 4...5 с, а затем, после снятия намагничивающего поля, на его поверхность наносят дефектоскопический материал. Промежуток времени между указан- ными 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 123 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 руководст- воваться 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). Более высокая чувствительность объясняется возможностью достижения большей магнитной индукции при контроле СПП. Способ контроля на остаточной намагничен- ности 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; простота 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 [2, 3, 5]. В каких случаях при контроле изделий рекомендуют применять СОН? СОН применяют при контроле объектов из магнитотвердых материалов с коэрцитивной силой c H 1000 А/м, с остаточной индукцией 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 (рис. 4.3). Для этого из точек осей, соответствующих c H и r B материала контролируемого объекта, восста- навливают перпендикуляры. Если точка пересечения перпендикуляров лежит на кривой или выше кривой требуемого условного уровня чувствительности, то требуемый уровень чувствительности достижим (значения c H и r B берут из табл. А.1). Таким образом, контроль СОН следует производить при одновременном выполнении перечисленных выше условий. 124 |