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.
|
|
Какому участку кривой В соответствует режим намагничивания при магнитных методах контроля? Режим намагничивания при магнитных методах неразрушающего контроля соответствует отрезку ав правой ниспадающей части кривой В (рис. 4.4). Объясняется это следующим. Если режиму намагничивания соответствует точка, находящаяся слева от max , на кривой 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. Рис. 4.4. Область оптимальных режимов намагничивания при магнитной дефектоскопии Тл А/см μ 0 a b B 125 Наилучшие условия для обнаружения дефектов имеют место на правой ниспадающей ветви кривой В, т. к. уменьшение сечения образца из-за дефекта в этом случае приводит к снижению магнитной проницаемости материала объекта и способствует увеличению магнитного потока рассеяния над объек- том 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. Как влияет содержание углерода в стали на ее магнитную проницаемость? С увеличением содержания углерода магнитная проницаемость стали снижается. Например, если в стали содержится 0,1 % углерода, то max r = 2400, а при 0,34 % max r уменьшается до 1200. Изложенное иллюстрируется рис. 4.5, на котором изображены графики зависимостей относительной магнитной проницаемости стали от магнитной индукции с учетом содержания углерода в ней. Рис. 4.5. Влияние содержания углерода в стали на ее магнитную проницаемость 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 max r B ). Эти данные содержатся в справочных таблицах. 126 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 применения СОН, то контроль необходимо производить СПП. Контроль СПП также производят, если: объект выполнен из магнитомягкого материала, например из ста- лей Ст 3, 10, 20 и др.; деталь имеет сложную форму или малое удлинение ( l d < 5), вследствие чего ее не удается намагнитить до требуемой индукции, чтобы проконтро- лировать на остаточной намагниченности; деталь контролируют для обнаружения подповерхностных дефектов, находящихся на глубине более 0,01 мм; мощность дефектоскопа не позволяет намагнитить всю деталь вследствие ее больших размеров; проводят контроль небольших участков крупногабаритной детали с помощью электромагнитов или электроконтактов. При этом напряженность магнитного поля определяют в зависимости от коэрцитивной силы c H материала объекта контроля и требуемого условного уровня чувствительности по номограммам (рис. 4.6). С этой целью восстанав- ливают перпендикуляр из точки оси абсцисс, соответствующей коэрцитивной силе материала, до пересечения с прямой соответствующего условного уровня чувствительности. Точку пересечения проецируют на ось ординат. При этом след проекции укажет требуемое значение напряженности магнитного поля. Рис. 4.6. Номограммы для выбора режима намагничивания при магнитопорошковом контроле способом приложенного поля 127 При контроле СПП необходимо не только создать требуемое значение тангенциальной составляющей напряженности намагничивающего поля, но и обеспечить отношение нормальной составляющей напряженности поля к тангенциальной меньше 3 на контролируемом участке поверхности ( τ 3 n H H ). Если указанное неравенство выполняется, то достигается высокая чувствительность метода, если нет, то осаждения магнитного порошка не происходит, т. к. частицы магнитного порошка интенсивно вымываются с этого участка под действием пондеромоторной силы. Для уменьшения до значения, меньшего 3, применяют переменное или импульсное намагничивающее поле, а также удлинители. Весьма удобным для измерения τ H и n H является прибор типа ИМП-1, который позволяет одновременно измерить три составляющие напряженности магнитного поля и модуль максимального значения поля. Гарантирует ли правильно выбранный и установленный режим намагничивания обнаружение дефектов в объекте контроля? Режимы намагничивания объектов контроля, определенные по номограм- мам в зависимости от коэрцитивной силы и условного уровня чувствительности по рекомендуемым формулам, таблицам и т. д., еще не гарантируют обнару- жения дефектов. Для уверенного выявления дефектов требуется уточнение режимов намагничивания, при этом ориентируются на выявлении известных естественных или искусственных дефектов в деталях [2]. Как учитывают наличие немагнитного покрытия при определении режима намагничивания? Если толщина немагнитного покрытия h > 30 мкм (для авиационных деталей больше 20 мкм), то контроль следует проводить в приложенном магнитном поле. При этом режим намагничивания следует увеличить в K раз, где K = f (h). Значение коэффициента K определяют в зависимости от толщины немагнитного покрытия по графикам (рис. 4.7). При контроле на остаточной намагниченности mp H равна напряженности поля, необходимой для получения max r B Если толщина немагнитного покрытия составляет 100...200 мкм, то наличие трещин в объекте контроля может быть обнаружено только при применении способа воздушной взвеси. 128 Рис. 4.7. Учет влияния толщины немагнитного покрытия, нанесенного на поверхность объекта контроля, при выборе режима намагничивания 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. При толщине немагнитного покрытия на контролируемом изделии более 60...80 мкм скопление порошка над дефектом после отключения прило- женного 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 размывания 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 удалять покрытие нельзя, то контроль следует проводить, используя для намагничивания электромагниты или соленоиды либо, если это возможно, индукционный способ намагничивания. k h 129 Если объект контроля имеет немагнитное покрытие, то трещина, находящаяся в ферромагнитной основе, дает такой же индикаторный рисунок (широкий и расплывчатый), как и подповерхностный дефект [2–5]. 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 при отсутствии детали 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 толстая деталь. Это обусловлено размагничивающим действием полюсов, образующихся на концах намагничиваемой детали. Истинное значение напряженности поля на поверхности изделия i H = 0 H – Н , где 0 H – напря- женность приложенного поля; Н – напряженность размагничивающего поля, создаваемого магнитными полюсами на объекте, возникающими 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 mp B , соответст- вующее mp H , преобразователь Холла устанавливают на поверхность контро- лируемого объекта так, чтобы намагничивающее поле было направлено перпендикулярно плоскости чувствительного элемента преобразователя. Увеличивая намагничивающее поле, добиваются того, чтобы показание прибора было mp B = 0 r mp H , где mp H – требуемое значение напряженности магнитного поля; 0 – магнитная постоянная, 0 Гн/м; r – магнитная проницаемость воздуха, в котором находится преобразователь, r = 1. 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 130 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...0,3 с, а паузы – 1...5 с. 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 и объектов сложной формы. Недостаток переменного поля при контроле СПП – нагревание детали под действием вихревых токов. Как влияет ориентация дефектов в изделии на выбор способа и определение режима намагничивания? Выбирают такой способ и схему намагничивания, чтобы угол между вектором напряженности магнитного поля и направлением распространения дефектов был близок к 90°, т. к. при этом достигается наибольшая чувстви- тельность метода. Если дефекты имеют различную ориентацию или направление их распространения неизвестно, а также если деталь имеет сложную форму, то намагничивание производят как минимум в двух взаимно перпендикулярных направлениях, нанося суспензию и осматривая деталь после каждого намагничивания. Если намагничивание производят в двух взаимно перпен- дикулярных направлениях, то при одном из них увеличивают требуемое значение напряженности магнитного поля в 1,4 раза. Это объясняется тем, что хуже всего обнаруживаются трещины, ориентированные под углом 45° к направлению намагничивания. Если напряженность при одном из направлений намагничивания увеличить в 1,4 раз, то составляющая напряженности поля, перпендикулярная такой трещине, будет равна mp H . При магнитопорошковой дефектоскопии деталь поочередно намагничивают в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Нужно ли производить промежуточное размагничивание детали? Если при проведении магнитного контроля приходится поочередно намагничивать деталь в разных направлениях, то промежуточное размагни- чивание детали не требуется. То есть намагничивают деталь в одном направлении, наносят на ее поверхность дефектоскопический материал, фиксируют обнаруженные индикаторные рисунки дефектов. Не производя размагничивание детали, ее намагничивают во взаимно перпендикулярном направлении, увеличив режим намагничивания в 1,4 раза, наносят 131 дефектоскопический материал и обнаруживают дефекты по наличию их индикаторных рисунков. Как определяют режим при комбинированном виде намагничивания? При комбинированном виде намагничивания с применением постоянного полюсного и переменного циркулярного магнитных полей напряженность поля полюсного намагничивания устанавливается в соответствии с графиками, изображенными на рис. 4.6. Амплитудное значение напряженности поля циркулярного намагничивания устанавливают в 2–3 раза больше напряженности поля полюсного намагничивания, если вязкость суспензии меньше 20 10 –6 м 2 /с (водная суспензия, суспензия на основе масла РМ). Если же вязкость суспензии больше 20 10 –6 м 2 /c (например, трансформаторное масло), то напряженности полей должны быть одинаковыми. Если в намагничивании участвуют токи одного вида, то напряженности их полей должны быть одинаковыми. При намагничивании двумя токами одного вида – переменным синусоидальным или выпрямленным однополу- периодным и двухполупериодным – их фазы должны быть сдвинуты относительно друг друга. Несколько отличаются требования по выбору режима комбинированного намагничивания авиационных деталей. Когда для комбинированного намагни- чивания 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 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 в объекте 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, 132 такие дефекты можно обнаружить, пропуская через объект переменный (и импульсный) ток, если его амплитуду увеличить в 1,5–2 раза по сравнению с амплитудой тока, рассчитанной для выявления поверхностных дефектов. Это справедливо для контроля изделий способом приложенного поля и способом остаточной намагниченности. Какие требования предъявляют к дефектоскопам, предназначенным для намагничивания изделий переменным током? Дефектоскопы, в которых намагничивание изделий осуществляется переменным током, при контроле объектов способом остаточной намагни- ченности должны обеспечивать выключение тока в момент перехода его через нуль. Это позволит получить стабильное значение магнитной индукции в контролируемом ферромагнитном объекте. Последнее условие дости- гается применением, например, тиристорных схем выключения намаг- ничивающего тока. В противном случае может произойти частичное размагничивание контролируемого участка объекта. Какой величины достигает постоянная составляющая тока, возникающая при различных схемах выпрямления переменного тока промышленной частоты? Если выпрямление осуществлялось по однополупериодной схеме, то постоянная составляющая переменного тока I_ = 0,3а, где а – амплитудное значение переменного тока. В случае двухполупериодной схемы выпрямле- ния I_ = 0,63а. Постоянная составляющая выпрямленного трехфазного тока составляет 0,8 а. 4.6. Факторы, влияющие на чувствительность магнитопорошкового контроля. Пути повышения эффективности магнитопорошковой дефектоскопии Какие факторы влияют на чувствительность магнитопорош- кового контроля? На чувствительность магнитопорошковой дефектоскопии влияют маг- нитные характеристики материала объекта контроля, величина намагничи- вающего поля, форма, место расположения и ориентация дефектов, шерохо- ватость 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 133 |