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.
|
|
Влияет ли на результаты магнитопорошковой дефектоскопии при контроле способом остаточной намагниченности скорость уменьшения намагничивающего поля при его выключении? При контроле на остаточной намагниченности с использованием полюсного вида намагничивания существенное влияние на результаты контроля оказывает скорость уменьшения намагничивающего поля. Для пояснения рассмотрим намагничивание ферромагнитного цилиндра вдоль его продольной оси с помощью соленоида. Если намагничивающее поле убывает медленно, то тангенциальная составляющая напряженности поля на цилиндрической поверхности образца монотонно уменьшается от значения напряженности приложенного поля, меняет знак и достигает напряженности, которая соответствует остаточной намагниченности объекта. На средней части цилиндра трещины выявляются неудовлетворительно, а на участках, прилегающих к торцевым поверхностям, не выявляются даже крупные трещины. Вектор магнитной индукции в сечении образца не меняет знака. 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 поперечным поверхност- ным 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 обнаружения 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 134 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 автотрансфор- матором, включенным в цепь выпрямителя. Как повысить эффективность контроля СПП деталей с большим размагничивающим фактором (имеющих отношение длины к эквива- лентному диаметру менее 5) при полюсном намагничивании? Для улучшения выявляемости дефектов в объектах контроля с большим размагничивающим фактором следует: – составлять контролируемые детали в цепочку; – применять удлинительные наконечники; – использовать переменный намагничивающий ток. Можно ли контролировать СОН детали с большим размагничиваю- щим 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 чувстви- тельность. 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 детали отдельно решается службой нераз- рушающего контроля предприятия. 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 деталей ответственного назначения не рекомендуют. 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, 135 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 порошка намагни- чивание объекта контроля однополупериодным выпрямленным током считается наилучшим. Однополупериодный выпрямленный ток может использоваться и при контроле с применением магнитных суспензий. При этом хорошо обнару- живаются 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 других выпрямленных и переменном токах. 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 обнару- жении 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 cреды, применяют магнитный порошок с малой коэрцитивной силой, уменьшают длительность включения тока и т. д. Переносные электромагнитыприменяют 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 τ 3 n H H , где n H – нормальная, а τ H – тангенциальная составляющая напряженности магнитного поля на поверхности объекта контроля. Это происходит потому, что 136 частицы магнитного порошка вымываются из этих областей под действием пондеромоторной силы. Важным достоинством постоянного тока является то, что он проникает вглубь металла, а потому позволяет обнаруживать подповерхностные дефекты. Если при контроле применяют постоянный или двухполупериодный выпрямлен- ный 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 используют. При локальном контроле крупногабаритных изделий для намагничивания применяют постоянные магниты с П-образным сердечником. Контроль проводят способом приложенного поля. Как и в случае использования электромагнитов, в зонах, прилегающих к полюсам, дефекты не выявляются. Ширина указанных зон – от 10 до 20 мм. При применении постоянных магнитов используют масляную суспензию [2]. 4.7. Особенности применения вращающегося магнитного поля Какие объекты целесообразно контролировать во вращающемся магнитном поле? Намагничивание во вращающемся магнитном поле используют при контроле на остаточной намагниченности объектов сложной формы, а также объектов с большим размагничивающим фактором, с ограниченной контактной площадью или с нетокопроводящими гальваническими покрытиями. Вращающееся магнитное поле целесообразно применять и для контроля деталей с диэлектрическими покрытиями, когда нет возможности удалить покрытие, а также использовать другой вид намагничивания, например циркулярный, из-за отсутствия центрального отверстия. Контроль во вращающемся магнитном поле позволяет полностью исключить возможность появления прижогов на поверхности деталей, а также их механических повреждений и наклепа при применении зажимных устройств. Как устроен дефектоскоп вращающегося поля и как контролируют детали в нем? В дефектоскопе вращающегося поля используются намагничивающие катушки, расположенные, как и в статоре электродвигателя. Напряженность поля такого устройства 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. 137 Если размеры детали таковы, что она выходит за пределы указанной области, то деталь контролируют по частям. С этой целью в течение 0,5 с намагничивают первый участок детали, извлекают деталь из устройства, наносят суспензию, осматривают. Затем, не размагничивая, деталь снова помещают в устройство, но так, чтобы в области уверенного выявления находился ее второй участок, проверяют его и т. д. Контроль во вращающемся магнитном поле производят способом остаточной намагниченности.Вид контроляэффек- тивен, если деталь выполнена из материала, имеющего коэрцитивную силу не менее 2000А/м. Суперпозиция каких полей участвует в формировании магнитного поля дефекта при контроле во вращающемся магнитном поле? Образование полей рассеяния 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 цилиндри- ческого рабочего пространства намагничивающей катушки совпадают). 4.8. Сухой магнитный порошок. Магнитные суспензии. Магнитные индикаторные пакеты. Магнитные пасты. Магнитогумированная паста. Нанесение дефектоскопического материала на объект контроля. Поверка дефектоскопических свойств магнитного порошка и суспензии Что Вам известно о магнитных порошках, используемых для индикации магнитных полей рассеяния, создаваемых дефектами? Наиболее распространены для этих целей окись-закись железа – магнетит (Fe 3 O 4 ) – порошок черного или темно-коричневого цвета и -окись железа ( Fe 2 O 3 ) – 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 увели- чивается их объем, что снижает их чувствительность. Цветные магнитные порошки используют для контроля деталей с темной поверхностью. Для этих же целей применяют 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. Нитрокраску наносят на поверхность объекта при отсутствии на ней покрытия. 138 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 (рис. 4.8). Рис. 4.8. Влияние размеров частиц порошка на чувствительность магнитопорошкового метода контроля: Н = 160 А/см; вес пробы порошка – 9...10 г 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). Коли- чество крупных частиц (более 50 мкм) должно составлять не более 5 . Магнитный порошок может содержать не более 5 различных немагнитных примесей. Концентрат магнитного порошка содержит частицы разме- ром около 0,2 мкм. Для выявления глубоко залегающих дефектов используют более крупный магнитный порошок. При контроле объектов с очень грубой поверхностью размеры частиц могут достигать 2 мм. 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 139 качестве индикатора магнитных полей рассеяния используют 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 c H . Существенное влияние на выявляющую способность порошков оказывают 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. Каковы особенности применения сухого магнитного порошка при магнитопорошковой дефектоскопии? Сухой магнитный порошок используют 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 воздуш- ным 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 140 поверхностных трещин, особенно на гладкой, расположенной не горизонтально поверхности [2–5]. 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 используют для обнаружения подповерхностных дефектов и дефектов, находящихся под слоем немагнитного покрытия толщиной 100...200 мкм. Грубодисперсный сухой магнитный порошок (с размером час- тиц 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 обрабо- танной поверхностью. В каких случаях используют 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 об нее. |