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.
|
|
сначала объекта, а затем объекта вместе с уложенной на его поверхность магнитной лентой? Этот способ целесообразно применять при дефектоскопии магнитожестких материалов. Чтобы достичь высокой чувствительности, объект сначала намагничивают последовательно не менее чем десятью импульсами поля напряженностью 4 c Н ≤ H ≤ 4 c Н + (40...50), А/см, где c Н – коэрцитивная сила материала контролируемого изделия, затем на контролируемую поверхность укладывают магнитную ленту и, увеличивая напряженность поля, доводят индукцию в контролируемом изделии до заданной. При этом магнитная лента не намагничивается до насыщения, что улучшает условия записи на ней магнитного поля рассеяния дефекта [46]. На рис. 5.37 представлены графики изменения намагниченности объекта при описываемом (сплошная линия) и традиционном (пунктирная линия) способах контроля. При намагничивании изделия серией последовательных импульсов поля напряженностью 2 Н магнитная индукция в контролируемом сечении возрастает по несимметричным петлям магнитного гистерезиса, достигая установившегося цикла (заштрихованная область) (см. рис. 5.37). Рис. 5.37. Графики зависимостей магнитной индукции от напряженности поля при описанном и традиционном способах магнитографического контроля После прекращения намагничивания объекта на его контролируемую поверхность укладывают магнитную ленту и увеличивают напряженность намагничивающего поля до заданной величины 3 Н . Магнитная индукция в контролируемом сечении при этом изменяется по кривой 1 В CD, достигая при 220 напряженности поля 3 Н значения 3 В . Магнитная лента в этом случае намагничивается полем напряженностью 3 Н по кривой первоначального намагничивания, не достигая намагниченности насыщения и сохраняя способность записи магнитных полей рассеяния, обусловленных дефектами. По результатам считывания записи с ленты на дефектоскопе определяют наличие дефектов сплошности в изделии. Чтобы при традиционном способе контроля достичь такой же индукции в контролируемом сечении, нужно создать поле напряженностью 4 Н , которое значительно больше 3 Н и не всегда достижимо при контроле реальных объектов (см. рис. 5.37). В этом случае металл будет намагничиваться по пунктир- ной кривой OEFG. Таким образом, описанный выше способ позволяет достичь заданной индукции в контролируемых сечениях при невысоких значениях напряженности намагничивающего поля без намагничивания магнитной ленты до насыщения и тем самым обеспечить высокую чувствительность контроля средне- и высоколегированных сталей. Каковы причины снижения чувствительности магнитографической дефектоскопии объектов на остаточной намагниченности? Одной из причин снижения чувствительности магнитографической дефектоскопии на остаточной намагниченности объекта является то, что поля рассеяния дефектов записываются на участке начального (обратимого) намагничивания ( Н ≤ он Н ) предварительно размагниченного магнитоносителя. На тех участках магнитоносителя, где d Н τ ≤ он Н , остаточная намагниченность магнитоносителя после его удаления от объекта контроля будет равна нулю, т. е. такие дефекты не будут обнаруживаться. Устранить этот недостаток можно, если применять поляризованный (предварительно намагниченный до насы- щения) магнитоноситель и укладывать его на поверхность объекта так, чтобы направление его остаточной намагниченности было противоположно направ- лению остаточной намагниченности объекта. Вторая причина заключается в том, что узкие поверхностные трещины создают на магнитоносителе узколокальные магнитные отпечатки. При считывании записи с магнитоносителя создаваемые ими магнитные потоки в основном замыкаются в рабочем зазоре индукционной магнитной головки магнитографического дефектоскопа и меньше – через ее сердечник. Кроме того, в этом случае возникают значительные частотные потери, связанные с ростом вихревых токов в сердечнике головки. Эту причину можно устранить, если магнитоноситель, помещенный на поверхность намагниченного объекта, переместить со скольжением на небольшое расстояние поперек трещины. На магнитоносителе при этом образуется широкий магнитный отпечаток, обуслов- 221 ленный дефектом. Последний при считывании записи с магнитоносителя создаст сильный магнитный поток, который замкнется через сердечник магнитной головки, и на экране дефектоскопа появится сигнал о наличии дефекта [7]. Третьей причиной снижения чувствительности является то, что амплитуда сигнала, обусловленного дефектом, зависит от направления уклады- вания магнитоносителя на объект контроля (поперек протяженного дефекта или вдоль него) [27]. Почему при МГК на остаточной намагниченности амплитуда сигнала, обусловленного дефектом, зависит от направления укладки магнито- носителя на поверхность объекта? Это объясняется следующим. Если магнитоноситель укладывают на поверхность предварительно намагниченного объекта поперек направления предполагаемой ориентации дефектов путем поворота его вокруг точки касания с объектом (рис. 5.38), то под действием поля рассеяния дефекта его участок, на котором будет происходить запись поля дефекта, приобретет более высокую намагниченность, чем другие его участки. Рис. 5.38. Воздействие на магнитоноситель поля рассеяния дефекта, когда магнитоноситель укладывают на поверхность объекта или снимают с поверхности поперек направления предполагаемой ориентации дефектов: 1 – объект контроля; 2 – магнитоноситель; 3 – поле рассеяния дефекта; 4 – дефект сплошности На рис. 5.38 показано, как в процессе укладки магнитоносителя на поверхность намагниченного объекта происходит воздействие на него поля рассеяния дефекта. На рис. 5.39 изображен магнитоноситель на поверхности объекта, находящийся под действием поля рассеяния дефекта. Объясним процесс записи поля дефекта в этом случае. Положение рабочей точки характеристики магнитоносителя в зоне дефекта будет определять суперпозиция внешнего поля, обусловленного полюсностью, возникшей на поверхности объекта при его намагничивании, и поля рассеяния дефекта при повороте магнитоносителя ( 0 Н + 1 d Н ) (рис. 5.40). На магнитоноситель, находящийся на поверхности объекта, локально дополни- 222 тельно действует поле рассеяния дефекта 2 d Н (см. рис. 5.40). После снятия магнитоносителя с объекта снизу вверх контраст записи на участке магнитоносителя, находившегося над дефектом, будет определяться отрез- ком Δ r M ′ = 2 r M – 1 r M , где 1 r M – остаточная намагниченность участка магнитоносителя, обусловленная суперпозицией полей 0 Н + 1 d Н ; 2 r M – оста- точная намагниченность магнитоносителя, находившегося под действием магнитных полей 0 Н + 2 d Н (см. рис. 5.40). Рис. 5.39. Магнитоноситель на поверхности объекта, находящийся под действием поля рассеяния дефекта, после его укладки поперек направления предполагаемой ориентации дефектов: 1 – объект контроля; 2 – магнитоноситель; 3 – поле рассеяния дефекта; 4 – дефект сплошности; 5 – участок магнитоносителя с более высокой остаточной намагниченностью Рис. 5.40. Контраст записи поля дефекта на магнитоносителе, если его укладывали на контролируемую поверхность намагниченного объекта поперек направления предполагаемой ориентации дефектов, после его снятия с объекта снизу вверх Если магнитоноситель укладывают на поверхность контролируемого участка последовательно от его начала вдоль направления предполагаемой ориентации дефектов или сверху, снимая с поверхности вдоль того же направления, то амплитуда сигнала, обусловленного дефектом, будет больше, т. к. рабочая точка будет находиться у начала крутого возрастающего участка 223 его характеристики. Рабочий диапазон характеристики магнитоносителя будет шире. При такой укладке на магнитоноситель будут действовать только внешнее поле 0 Н , обусловленное полюсностью объекта, и поле рассеяния дефекта 2 d Н (рис. 5.41). Рис. 5.41. Контраст записи на магнитоносителе при его укладке на контролируемую поверхность намагниченного объекта вдоль направления предполагаемой ориентации дефектов или сверху после снятия магнитоносителя вдоль того же направления После снятия магнитоносителя его участок, находившийся под действием внешнего поля 0 Н , приобретет остаточную намагниченность 0 r M , а участок, находившийся под действием суперпозиции внешнего поля и поля рассея- ния дефекта 0 Н + 2 d Н , – остаточную намагниченность 2 r M . Контраст магнитной записи на магнитоносителе будет Δ r M = 2 r M – 0 r M . Причем Δ r M > Δ r M ′ (см. рис. 5.40 и 5.41). Исследования показали, что амплитуда сигнала, обусловленного дефектом, когда магнитоноситель укладывают вдоль направления распространения дефекта, в несколько раз больше, чем когда его укладывают поперек дефекта с поворотом магнитоносителя [27]. Объект намагничивают перемещаемым постоянным магнитом. Какой минимальной величины обнаруживаются поверхностные трещины в объекте при магнитографическом контроле на остаточной намагниченности и в приложенном поле? Намагничивание объекта производили перемещением постоянного магнита по поверхности объекта перед наложением магнитоносителя. В одном случае магнитоноситель укладывали на объект поперек протяженного дефекта путем поворота (см. рис. 5.38), а во втором – вдоль трещины или сверху, снимая с объекта вдоль того же направления. В процессе наложения не допускалось 224 проскальзывание магнитоносителя по поверхности объекта. В результате проведенных исследований установлено, что при контроле на остаточной намагниченности глубина обнаруживаемых дефектов не менее 1 мм и зависит от направления укладки магнитоносителя. Если магнитоноситель укладывают на объект вдоль трещины или сверху, снимая с объекта вдоль того же направления, то амплитуда сигнала от дефекта больше в несколько раз по сравнению со случаем, когда магнитоноситель укладывают поперек направления дефекта. Если же контроль производят в приложенном поле, т. е. магнит перемещают по поверхности немагнитной основы магнитоносителя, находящегося на поверхности объекта, то обнаруживаются поверхностные дефекты глубиной 0,1 мм и больше при параметре шероховатости Ra = 1,25, а также 0,6 мм и больше при Rz = 160 [27, 28]. На какое расстояние нужно перемещать со скольжением магнитоноситель по поверхности намагниченного объекта, чтобы размах сигнала, обусловленного дефектом, был максимальным? В [28] для повышения чувствительности магнитографической дефек- тоскопии ферромагнитных объектов на их остаточной намагниченности предложено укладывать магнитную ленту вдоль направления распространения дефекта. При реализации этого способа выяснилось, что размах сигнала от одного и того же дефекта при повторных испытаниях может отличаться в несколько раз. Было высказано предположение, что это обусловлено тем, что при укладке магнитной ленты на объект на ней может образоваться магнит- ный отпечаток разной ширины под действием поля рассеяния дефек- та, т. к. величина перемещения ленты по поверхности объекта может быть неодинаковой. Для подтверждения этого предположения исследовали влияние величины поперечного (относительно плоскости дефекта) перемещения магнитной ленты на размах сигнала, обусловленного дефектом, при контроле на остаточной намагниченности объекта. В качестве объекта контроля использовали щит электродвигателя, который содержал трещину раскрытием 34 мкм и глуби- ной 2,4 мм на торцевой поверхности. Ширину трещины измеряли с помощью микроскопа МЕТАМ РВ-21, допускающего погрешность измерения ±1 мкм, а ее глубину – трещиномером 281М. Объект намагничивали перемещением по его поверхности постоянного магнита. Запись поля рассеяния дефекта производили на магнитную ленту типа И4701-35, считывание записи осуществляли индукционной магнитной головкой магнитографического дефектоскопа МДУ-2У. Для проведения экспериментальных исследований было изготовлено приспособление, основные элементы которого изображены на рис. 5.42. Оно 225 содержит жесткий корпус, в котором находятся плоские детали 1 и 2, выполненные лазерной резкой. Принцип работы приспособления состоит в следующем. Если переместить деталь 1 вдоль плоскости разъема с деталью 2, сдвинув ее на расстояние L вдоль стрелки А, то ее перемещение в направлении стрелки Б будет в 10 раз меньше. Это позволяет с высокой точностью определить величину перемещения магнитной ленты, край которой прикреплен к детали 1, по поверхности объекта. Рис. 5.42. Приспособление для измерения величины перемещения магнитной ленты по поверхности контролируемого объекта В процессе выполнения экспериментальных исследований магнитную ленту сдвигали поперек дефекта на расстояние от 0 до 4 мм с шагом 0,2 мм, строили график зависимости размаха сигнала, обусловленного полем рассеяния поверхностной трещины, от величины перемещения ленты по поверхности изделия (рис. 5.43). Из рис. 5.43 следует, что наибольший размах сигнала наблю- дается при δ = 2,8 мм. Рис. 5.43. Зависимость размаха сигнала, обусловленного полем рассеяния поверхностной трещины, от величины перемещения ленты по поверхности объекта 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 1 2 3 4 5 6 226 Таким образом, установлено, что для обеспечения наибольшей досто- верности магнитографического метода контроля на остаточной намагни- ченности объекта нужно использовать устройство, которое смещает магнитную ленту со скольжением по поверхности объекта на расстояние (2,8 ± 0,2) мм. Условия определены применительно к считывающему устройству дефектос- копа МДУ-2У [28]. 5.8. Дефектометрия Зависит ли поле рассеяния дефекта от ширины несплошности? На рис. 5.44 показан график зависимости тангенциальной составляющей поля дефекта от напряженности приложенного поля. H хd ∆ < 0,02 мм H ∆ > 0, 2 мм 40 ÷60 A/см Рис. 5.44. Зависимость тангенциальной составляющей поля дефекта от его раскрытия ∆ Из рисунка видно, что если раскрытие ∆ дефекта больше 0,2 мм, то xd Н = f ( 0 Н ) – прямо пропорциональная зависимость, а при ∆ < 0,02 мм – кривая по виду напоминает основную кривую намагничивания. При Н > 40...60 А/см xd Н не зависит от напряженности намагничивающего поля. Таким образом, чтобы выяснить, какое раскрытие имеет дефект, достаточно объект проконтролировать дважды при различных значениях напряженности поля ( Н > 60 А/см) и сравнить результаты. Если результаты одинаковые, то дефект имеет раскрытие менее 0,02 мм. Если же результаты измерений отличаются, то раскрытие дефекта будет больше 0,2 мм [29]. Позволяет ли магнитографический метод контроля определить величину дефекта с учетом глубины его залегания? Магнитографический метод контроля при одностороннем подходе к сварному шву позволяет определить величину выявляемого дефекта вне зависимости от глубины его залегания при применении дефектоскопов с частотным анализатором воспроизводимых сигналов, если толщина стенки 227 объекта не превышает 8 мм. При большей толщине задачу можно решить, используя для записи две магнитные ленты, находящиеся по разные стороны объекта или с одной, но на разном удалении от поверхности объекта [7]. Рассмотрим способ определения глубины расположения дефекта при наличии доступа к наружной и внутренней поверхностям пластины (рис. 5.45). Рис. 5.45. К определению глубины залегания дефекта: S – толщина стенки объекта, 1 2 S l l = + Тангенциальная составляющая поля дефекта у поверхности 1–1 определяется из выражения 2 1 0 2 1 d x r H CH l = , а у поверхности 2–2 – из 2 2 0 2 2 d x r H CH l = , где С – коэффициент, зависящий от выбора единиц измерения; 0 H – напря- женность внешнего поля, действующего в зоне дефекта; r – радиус дефекта. Решая систему уравнений, получим 1 1 2 1 d x d x S l H H = + Как видно из последнего выражения, для определения глубины залегания дефекта нужно измерить тангенциальные составляющие поля дефекта с обеих 228 сторон пластины, т. е. определить разность тангенциальных составляющих суперпозиции полей и внешнего поля в зоне дефекта [7]. Что собой представляет испытательный образец для магнито- графического контроля сварных соединений? Испытательный образец представляет собой часть контролируемого изделия, сварной шов которого выполнен по той же технологии, что и швы объекта, подлежащего контролю. Некоторые участки шва содержат внутренние дефекты (непровар или цепочку пор) преимущественно в корне шва протяженностью не менее 40 мм и величиной, соответствующей минимальному браковочному уровню. Допускаются искусственные дефекты в виде фрезеро- ванных канавок, засверливаний и т. д. Если в объекте контроля имеется подварка корня шва, то обратная выпуклость в соединении при выполнении дефектов должна быть удалена [30]. |