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.
|
|
17. Удаление магнитного порошка с поверхности объекта. Удаление магнитного порошка осуществляется с помощью хлопчато- бумажной неворсистой ветоши или промывкой в проточной воде с последующей просушкой струей теплого воздуха. 18. Размагничивание объектов контроля. Размагничивание изделий производят с помощью демагнетизатора либо непосредственно в дефектоскопе переменным магнитным полем с убывающей 173 до нуля амплитудой. Максимальная амплитуда переменного поля должна быть не менее наибольшей напряженности намагничивающего поля. Количество циклов – не менее 40. 19. Проверка качества размагничивания объекта контроля. Проверку качества размагничивания деталей производят с помощью измерительных приборов ИОН-3, ФП-1, ПКФ-1 и др. Показатель размагничен- ности K не должен превышать, как правило, 3. 1 2 1 2 в K С , где в С – поправочный коэффициент, если деталь в процессе измерений располагалась вертикально (он постоянен для данной географической точки и берется из справочника); 1 – отклонение стрелки измерителя напряженности магнитного поля при первом измерении, когда преобразователь располагается у конца детали; 2 – то же после поворота детали вместе с преобразователем на 180° вокруг малой оси детали. При определении показателя размагниченности деталь располагают вертикально, замеряют напряженность поля у одного ее конца ( 1 Н = 1 ), затем поворачивают деталь вместе с преобразователем измерительного прибора на 180° вокруг ее малой оси и снова измеряют напряженность поля ( 2 Н = 2 ). Полученные значения 1 и 2 подставляют в формулу. Если деталь невозможно расположить вертикально, то ее располагают горизонтально, ориентируя с севера на юг. В последнем случае в приведенной выше формуле вместо коэффициента в С используют г С Если производят проверку качества размагничивания крупногабаритных деталей, то замеряют значение тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля у поверхности детали (ИОН-3, ФП-1, ПКФ-1 и др.). Оно не должно превышать значения, указанного в ТУ. 20. Техника безопасности. При работе на магнитных дефектоскопах следует соблюдать общие требования техники безопасности эксплуатации электрических установок. В помещении, где установлен стационарный магнитопорошковый дефектоскоп, должна быть общая вытяжная вентиляция с трёхкратным обменом воздуха в час, а у дефектоскопа – местные боковые отсосы. Вблизи дефектоскопов нельзя хранить легковоспламеняющиеся вещества: ацетон, бензин и др. Запрещается применять открытый огонь. 174 Промасленные обтирочные материалы следует складывать в металлический ящик, обязательно опорожняемый в конце смены. Рядом с дефектоскопом необходимо иметь углекислотный огнетушитель. Для защиты рук от вредного воздействия магнитной суспензии нужно применять резиновые перчатки. Работы, связанные с нанесением тонкого слоя магнитного порошка на объект контроля, следует проводить при работе вентиляции с местным боковым отсосом. При циркулярном намагничивании объектов путём пропускания тока по ОК необходимо использовать защитные щитки. Органы управления дефектоскопа должны быть вынесены за пределы зоны действия магнитных полей напряженностью более 80 А/см. При СПП и намагничивании объекта пропусканием тока не допускается применять керосиновую или керосино-масляную суспензию. Для изготовления магнитной суспензии не допускается использовать керосин с температурой вспышки менее 30 °С. К работам на дефектоскопе разрешается привлекать специалистов, обученных магнитному контролю, знающих устройство дефектоскопа и пра- вила работы с ним. 21. Метрологическое обеспечение средств контроля. Методика изготовления контрольных образцов описана в [1]. 175 5. МАГНИТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ Сущность метода. Физические основы записи магнитных полей на магнитный носитель. Преобразование магнитного отпечатка на ленте в электрический сигнал. Вид сигналограмм. Чувствительность метода. Особенности контроля сварных соединений. Обобщенный параметр выпуклости шва. Испытательный образец. Отстройка от мешающих факторов при магнитографической дефектоскопии. Принцип раздельного контроля. Способы повышения чувствительности и разрешающей способности метода. Магнитографические дефектоскопы. 5.1. Сущность метода. Области применения В чем сущность магнитографического метода контроля (МГК)? Магнитографический метод заключается в намагничивании контро- лируемого металла объекта вместе с прижатым к его поверхности эластичным магнитоносителем (магнитной лентой), фиксации на нем возникающих в местах дефектов сплошности магнитных полей рассеяния и последующем воспроизведении полученной записи [30]. Укажите основные области применения магнитографической дефектоскопии. Магнитографическая дефектоскопия применяется для обнаружения дефектов сплошности изделий из ферромагнитных материалов – трещин, непроваров, подрезов, пор, шлаковых включений и т. д. в строительстве, энергетике, химическом и общем машиностроении, судостроении и других отраслях народного хозяйства. 5.2. Физические основы записи магнитных полей дефектов на магнитную ленту Какие магнитные ленты применяют для магнитографической дефектоскопии? При магнитографической дефектоскопии применяют двухслойные, многослойные и монолитные магнитные ленты. Двухслойные магнитные ленты состоят из немагнитной основы толщи- ной 10...40 мкм, на которую нанесен магнитоактивный рабочий слой. Он представляет собой пленку высохшего лака, в котором равномерно распределены частицы окисла железа. Линейный размер частиц магнит- ного порошка 0,1...1 мкм, объемная концентрация – 30...45 %. Частицы имеют 176 кубическую или игольчатую форму. Толщина рабочего слоя ленты состав- ляет 5...25 мкм. При большей толщине он разрушается. Чтобы увеличить массу частиц, сохранив прочность магнитно-активного слоя, иногда используют пакет магнитных лент. В этом случае амплитуда сигнала от сравнительно крупного дефекта при магнитографическом контроле в достаточно большом диапазоне толщин пакета увеличивается в n раз, где n – число лент в пакете. Иногда применяют магнитные ленты, состоящие из немагнитной основы и двух нанесенных друг на друга магнитно-активных слоев. Слои имеют существенно отличающуюся коэрцитивную силу. Это позволяет расширить рабочий диапазон записываемых на ленту полей дефектов. Стандартное обозначение двухслойной магнитной ленты включает пять основных элементов. Первый элемент – буква – указывает на основное назначение ленты: А – звукозапись, В – вычислительная техника, И – точная магнитная запись, Т – видеозапись. Второй элемент – цифра (от 0 до 9) – обозначает материал основы ленты: 2 – диацетат, 3 – триацетат, 4 – лавсан. Третий элемент – также цифра (от 0 до 9) – обозначает номинальную толщину ленты. Например, цифрам 2, 3, 4, ... лент типа А соответствуют толщины от 15 до 20, от 20 до 30, от 30 до 40 мкм. Четвертый элемент – цифровой индекс (от 01 до 99) – номер технологической разработки по системе нумерации, принятой на предприятии. Пятый элемент – округленное (до 0,25 мм) значение ширины ленты в миллиметрах. Дополнительные буквы Б, П, Р, приводимые после стандартного обозначения ленты, обозначают: Б – для бытовой аппаратуры, П – перфорированная, Р – для радиовещания. Пример обозначения магнитной ленты: И4701-35 – лента для точной магнитной записи, изготовлена на лавсановой основе, номинальная толщи- на – 60...70 мкм, номер технологической разработки – 01, ширина ленты – 35 мм. Ко второй группе относятся монолитные магнитные ленты, или однослойные, в которых магнитный порошок входит в основу как наполнитель. В качестве основы таких лент применяют полиамидные смолы и пластмассы. Магнитные ленты на полиамидной основе имеют значительную прочность, создают на порядок больший остаточный магнитный поток, чем ленты двухслойные, поэтому величина сигнала от крупного дефекта при считывании записи с такой ленты в несколько раз больше, чем при считывании с двухслойных. Однако такие магнитные ленты имеют недостатки – значительное остаточное удлинение при механических нагрузках, хрупкость при отрицательных температурах. 177 Поясните физику процесса записи магнитных полей рассеяния, создаваемых дефектами, на магнитную ленту. При магнитографической дефектоскопии магнитная лента, плотно прижатая к поверхности объекта контроля, подвергается воздействию внешнего магнитного поля 0 Н , возникающего на поверхности металла между полюсами намагничивающего устройства (рис. 5.1). В местах, где в изделии имеются дефекты сплошности, над поверхностью металла образуются магнитные поля рассеяния, также воздействующие на магнитно-активный слой ленты и вызывающие местное приращение напряженности поля на фоне внешнего поля 0 Н . При уменьшении внешнего магнитного поля до нуля вся магнитная лента приобретает остаточную намагниченность 1 M , а ее участки, допол- нительно находившиеся под действием поля дефекта, – 2 M (см. рис. 5.1). Разность 2 M – 1 M = ∆ 12 M называется контрастом магнитной записи на ленте. Рис. 5.1. Запись магнитных полей рассеяния на магнитную ленту Итак, магнитная лента приобрела остаточную намагниченность и, будучи удаленной от изделия, образует собственное магнитное поле. Как будет показано далее, именно приращение этого остаточного поля в месте действия поля дефекта обусловливает сигнал, характеризующий дефект, на экране дефектоскопа при считывании записи с ленты [6, 7]. Почему график зависимости амплитуды сигнала, обусловленного дефектом, от напряженности намагничивающего поля (или величины тока в обмотке намагничивающего устройства) имеет максимум? Контраст магнитной записи на ленте зависит от крутизны характеристики ленты, а значит, и от положения ее рабочей точки (точка кривой намагничивания ленты, соответствующая напряженности поля 0 Н ). Чем круче характеристика, тем больше контраст магнитной записи на ленте. При возрастании напряженности приложенного магнитного поля изменяется положение рабочей 178 точки характеристики магнитной ленты. Так как крутизна характеристики вначале возрастает, а затем убывает, то даже при постоянной напряженности поля рассеяния дефекта контраст записи (а значит, и амплитуда сигнала от дефекта) вначале возрастает, достигая максимума, а затем убывает. Какая суперпозиция магнитных полей записывается на магнитную ленту при поперечном намагничивании сварных соединений? При поперечном намагничивании в процессе магнитографического контроля стыковых сварных соединений на магнитную ленту записывается в основном суперпозиция магнитостатических полей следующих видов: тангенциальные составляющие внешнего намагничивающего поля, поля валика шва и поля дефекта. Магнитными полями, обусловленными термическими неоднородностями, неоднородностями химического состава и структуры, чешуйчатостью шва можно пренебречь при контроле сварных соединений изделий из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, выполненных автоматической сваркой под слоем флюса. Изобразите вид топографии тангенциальных составляющих внешнего намагничивающего поля, поля валика шва, а также суперпозиции магнитных полей, воздействующих на магнитную ленту на поверхности сварного соединения, при поперечном намагничивании шва. Характер изменения топографии тангенциальной составляющей внешнего магнитного поля, поля валика шва и результирующего поля на поверхности качественного сварного соединения при его поперечном намагничивании изображен на рис. 5.2–5.4. Из рисунков видно, что тангенциальная составляющая поля валика шва на всей поверхности шва, кроме участков у его краев, направлена навстречу внешнему магнитному полю. Рис. 5.2. Изменение тангенциальной составляющей напряженности внешнего поля на поверхности сварного соединения при намагничивании шва в поперечном направлении 179 Рис. 5.3. Изменение тангенциальной составляющей поля выпуклости шва на поверхности сварного соединения Объясняется это тем, что на выступающей поверхности выпуклости шва образуются магнитные полюсы, которые создают в шве поле, направленное навстречу внешнему полю. Поэтому сварной шов в поперечном направлении намагничен слабее окружающего его основного металла (см. рис. 5.4). Рис. 5.4. Изменение тангенциальной составляющей результирующего магнитного поля на поверхности сварного соединения при намагничивании шва в поперечном направлении Результирующее магнитное поле также изменяется неравномерно по ширине шва. Наиболее слабо сварной шов намагничен в плоскости его симметрии. Именно поэтому хуже всего при магнитографическом контроле обнаруживаются дефекты, находящиеся в плоскости симметрии шва. Чем меньше ширина и больше высота выпуклости шва, тем больше размаг- ничивающее действие выпуклости шва и тем слабее намагничен шов. Из рис. 5.4 видно, что сварной шов намагничен значительно слабее основного металла, находящегося в околошовной зоне. Этим объясняется ухудшение выявляемости несплошностей, расположенных в металле шва по сравнению со случаем контроля объектов, не имеющих выпуклости шва [7]. 180 5.3. Преобразование магнитного отпечатка на ленте в электрический сигнал. Вид сигналограмм В чем состоит принцип работы воспроизводящей индукционной магнитной головки? Принцип работы воспроизводящей магнитной головки заключается в ответвлении части внешнего магнитного потока r Ф , создаваемого намагни- ченными отпечатками на магнитной ленте, через сердечник головки. Полюсные грани рабочего зазора головки при считывании записи с магнитной ленты должны перемещаться вдоль направления поляризации магнитной ленты. Для получения больших сигналов всегда стремятся достичь большего коэффициента шунтирования з r т з r A Ф R r Ψ = = + . Здесь Ψ − магнитный поток, замыкающийся через сердечник магнитной головки, з r – магнитное сопротивление рабочего зазора магнитной головки, m R – магнитное сопротивление ее сердечника. Обычно коэффициент шунтирования равен 0,85...0,95. Для его увеличения, а значит, и увеличения ЭДС на выходе индукционной магнитной головки и амплитуды сигнала при считывании записи с ленты в воспроизводящих головках применяют ферритовые сердечники. ЭДС, возникающая в обмотке головки при воспроизведении магнитной записи, определяется из выражения 2π cos 2π λ λ , r v v Е wФ А t = где w – число витков обмотки; v – скорость воспроизведения; λ − длина записанных на магнитной ленте полуволновых диполей в направлении поляризации [6]. Что такое щелевая функция воспроизводящей магнитной головки? Щелевой функцией воспроизводящей магнитной головки называют зависимость ЭДС в ее обмотке только от длины волны считываемой записи (рис. 5.5). Из графика щелевой функции следует, что по мере уменьшения длины волны λ считываемых с магнитной ленты магнитных диполей (при одинаковом уровне остаточной намагниченности этих участков ленты) ЭДС в обмотке воспроизводящей головки увеличивается. Это происходит до тех пор, пока длина полуволновых диполей не станет равной ширине рабочего зазора головки. В этом случае на выходе головки возникает наибольшая ЭДС. Повышение ЭДС в головке с укорочением длины волны считываемых диполей объясняется увеличением скорости изменения магнитного потока в сердечнике головки при постоянной скорости воспроизведения. 181 Рис. 5.5. Щелевая функция воспроизводящей магнитной головки Что происходит при укорочении длины волны записанных на ленте магнитных отпечатков, когда длина их полуволновых диполей становится меньше ширины рабочего зазора воспроизводящей головки? Когда длина полуволновых диполей становится меньше ширины рабочего зазора воспроизводящей головки, величина возникающей ЭДС круто падает. Это объясняется тем, что магнитный поток этих диполей начинает замыкаться внутри немагнитного зазора головки, не ответвляясь через ее сердечник и не пересекая витков обмотки. Кроме того, в этом случае возникают значительные частотные потери, связанные с ростом вихревых токов в сердечнике головки. Как выбирают ширину рабочей щели воспроизводящих магнит- ных головок? Ширину рабочей щели воспроизводящих головок выбирают из расче- та 0,5...0,7 от наименьшей длины волны полуволновых диполей магнитных отпечатков, которые создают поля дефектов на ленте (т. е. дефекта наружной поверхности, соответствующего наименьшему браковочному уровню). Это обеспечивает высокую чувствительность воспроизводящей головки в заданном диапазоне частот. Для чего в магнитографических дефектоскопах применяют электронные усилители воспроизведения и какие требования предъявляют к ним? Сигналы, снимаемые при считывании с воспроизводящих головок, необходимо предварительно усиливать. Для этого применяют электронные усилители воспроизведения. При разработке схемы усилителя воспроизведения магнитографических дефектоскопов, во избежание частотных искажений, 182 необходимо строго учитывать щелевую функцию считывающей головки, зависящую от ширины ее рабочей щели. Спад частотной характеристики усилителя следует рассчитывать таким образом, чтобы в результате сложения ее со щелевой функцией головки получилась суммарная частотная характеристика, близкая к прямой линии (рис. 5.6) [6]. Рис. 5.6. К выбору частотной характеристики электронного усилителя воспроизведения: ∆ f – рабочая частота воспроизведения сигнала |