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.
|
|
, выполненных из магнитно-мягкого материала. На полюсах находятся одинаковые электрические катушки, по которым течет постоянный ток. Однако электромагнит не притягивает ферромагнитный стержень, касающийся обоих полюсов. Один же полюс магнита притягивает железные тела. В чем причина? Катушки расположены таким образом, что протекающий по ним ток создает магнитные потоки такого направления, что на концах полюсов электромагнита образуются одинаковые магнитные полюсы. Если железные тела касаются только одного полюса, то большая часть магнитного потока замыкается через 72 объект. Однако сила притяжения такого электромагнита будет невелика вследствие большого магнитного сопротивления такой магнитной цепи. Исправить такой электромагнит можно, повернув одну катушку к перемычке другим концом. В этом случае направления магнитных потоков, создаваемых катушками, будут одинаковыми. Можно ли электромагнитным краном переносить раскаленные ферромагнитные объекты? Нет, потому что с увеличением температуры и приближением ее к точке Кюри магнитная проницаемость ферромагнетика уменьшается. Поэтому раскаленный объект слабо намагничивается и слабо притягивается электромагнитом. Как изготовить сильный электромагнит, если поставлено условие, чтобы ток в его обмотке был сравнительно слабым? Обмотку электромагнита нужно нанести тонким электрическим проводом с большим числом витков. В этом случае можно достичь высокого значения намагничивающей силы обмотки Iw при малом токе в обмотке, т. к. электри- ческое сопротивление обмотки будет значительным, а ток в ней при таком сопротивлении небольшим. Два электромагнита с П-образными сердечниками отличаются только тем, что имеют разные полюсные наконечники (башмаки): первый сужающийся, а второй – расширяющийся. Какой из электромагнитов имеет большую подъемную силу? Большую подъемную силу имеет второй электромагнит. Объясняется это следующим. Принцип действия электромагнитов основан на свойствах магнитной цепи. Из закона полного тока следует, что магнитное напря- жение цепи «электромагнит – поднимаемый груз» определяется по форму- ле m U = Iw = Φ ( m б з г R R R R ), где I – ток в обмотках; w – число витков обмоточного провода; Ф – магнитный поток; , , , m б з г R R R R – магнитные сопротивления магнитопровода электромагнита, башмака, воздушных зазоров между полюсами и ферромагнитным грузом и груза соответственно. Откуда г з б m R R R R Iw Ф С уменьшением сечения полюсного наконечника общее магнитное сопротивление возрастает, а магнитный поток убывает. Следовательно, уменьшается и магнитная индукция под полюсом электромагнита. 73 Таким образом, подъемная сила электромагнита с сужающимися полюсными наконечниками, которая определяется по формуле 2 0 , 2μ B F S будет меньше за счет уменьшения магнитной индукции и площади соприкосновения полюсного наконечника с ферромагнитным грузом. Медицинский прибор для извлечения неферромагнитных метал- лических опилок из глаза содержит электрическую катушку с заостренным сердечником и источник питания. Как должен изменяться ток, питающий катушку, чтобы прибор отвечал своему назначению? Сила, действующая на неферромагнитные металлические опилки, возникает вследствие появления в них индукционных токов при изменении магнитного поля возле острия сердечника катушки. При нарастании тока в катушке опилки в соответствии с правилом Ленца будут выталкиваться из поля, а при убывании тока – притягиваться к сердечнику. Поэтому ток должен медленно возрастать, а затем быстро спадать до нуля. Катушка электромагнита подключена к источнику постоянного тока. Почему при включении тока его максимальная величина устанавлива- ется не сразу? В катушке электромагнита вследствие большой индуктивности в момент включения тока в цепи возникает электродвижущая сила индукции, которая препятствует мгновенному установлению максимальной величины тока в цепи. 74 2. ДЕФЕКТЫ МЕТАЛЛА И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Классификация дефектов в сталях. Дефекты сварки, литья, механической обработки, пластической деформации металла, химико- термической обработки. 2.1. Классификация дефектов в сталях Что такое дефект? Под дефектом понимают каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. Дефектом может быть нарушение сплошности материала выше допустимых пределов, занижение толщины защитного покрытия, глубины цементированного слоя, глубины закаленного слоя деталей, закаливаемых токами высокой частоты, повышенная шероховатость поверхности, несоответствие линейных размеров деталей параметрам, указанным в чертежах и т. д. По каким признакам классифицируют дефекты? Дефекты классифицируют по следующим признакам: – по степени влияния дефектов на работоспособность изделий; – по использованию правил, методов и средств контроля; – по геометрическим признакам и массовости; – по природе возникновения; – в зависимости от этапа возникновения. Как классифицируют дефекты по природе возникновения? По природе возникновения различают такие дефекты, как трещины, непро- вары, подрезы, поры, металлические и неметаллические включения и т. д. Как классифицируют дефекты по степени их влияния на работоспособность изделия? По степени влияния на работоспособность изделия дефекты подразделяют на: критические (использование продукции по назначению с такими дефектами почти невозможно или недопустимо); значительные (значительно снижающие долговечность продукции); малозначительные (существенно не влияющие на использование продукции по назначению и на ее долговечность). 75 Как классифицируют дефекты по использованию правил, методов и средств контроля? По использованию правил, методов и средств контроля различают: явные дефекты, для выявления которых в нормативной документации предусмотрены соответствующие правила, методы и средства; скрытые дефекты, их выявление не предусмотрено нормативной документацией. Например, сварные швы лонжеронов скрепера, согласно ТУ, контролируют визуально-измерительным методом. При этом в сварном соединении могут находиться внутренние дефекты сплошности, обнаружение которых не предусмотрено. Как подразделяют дефекты по геометрическим признакам и массовости? По геометрическим признакам и массовости различают следующие типы дефектов: – по характеру залегания: внутренние, наружные (поверхностные и подпо- верхностные), сквозные; – по расположению: компактные и протяженные; – по форме: плоские и объемные; – по остроте: острые (с надрезом) и округлые; – по величине: мелкие, средние и крупные; – по массовости: единичные, групповые и распространенные. Как подразделяют дефекты в зависимости от этапа их возникновения? По этому признаку дефекты можно разделить на: – конструктивные, обусловленные несовершенством конструкторской документации (например, неверно указали габаритный размер детали, место приварки патрубка); – производственно-технологические, связанные с отклонением в техно- логическом процессе; – эксплуатационные, образовавшиеся в процессе эксплуатации объекта; – аварийные, появившиеся из-за резких отклонений в режиме эксплуа- тации изделия. 76 2.2. Дефекты сварки, литья, механической обработки, пластической деформации металла, химико-термической обработки Какие могут быть дефекты формы сварных швов? Дефекты формы сварных швов – это несоответствие параметров конструктивных элементов сварных швов значениям, указанным в чертежах на изделие. Сварные швы могут иметь неодинаковые ширину и высоту по длине, бугристость, седловины и т. д. Такие дефекты могут быть вызваны неправильной подготовкой кромок свариваемых деталей, неправильной сборкой под сварку, а также нарушениями технологии сварки. Приведите примеры наружных дефектов сварных соединений. Какие причины их возникновения? К наружным дефектам сварных соединений относят наплывы, подрезы, незаваренные кратеры, прожоги, ожоги. Подрезы – это углубления в основном металле. Такие дефекты расположены вдоль границ шва. Они образуются, когда сварка происходит при повышенной тепловой мощности источника тепла (например, при повышенном токе), вследствие низкой квалификации сварщика и т. д. Подрезы вызывают концентрацию напряжений и уменьшают рабочее сечение шва. Они являются недопустимыми дефектами. Неблагоприятное влияние подрезов особенно усиливается, если изделие испытывает динамические нагрузки. Прожоги – сквозные проплавления свариваемых деталей. Такие дефекты могут образоваться вследствие чрезмерных зазоров между свариваемыми деталями, завышенной тепловой мощности электрической дуги, низкой скорости сварки, неплотного прилегания флюсовой подушки или металли- ческой подкладки. Наплывы и натеки – это расплавленный металл, наплывший или натекший на непрогретый основной металл, вследствие чего не произошло сплавление с ним. Причины образования наплывов – смещение электрода на одну из свариваемых кромок, неправильно выбранный режим сварки, большая скорость плавления электрода и т. д. Кратер – это углубление, образующееся в конце шва при внезапном прекращении сварки. При ручной дуговой сварке диаметр кратера может составлять от 3 до 20 мм, при автоматической – кратер имеет удлиненную форму в виде канавки. Ожоги – небольшие участки подвергавшегося расплавлению металла электрода или электрододержателя на основном металле вне шва. Они возникают при выводе кратера за пределы шва, при случайном касании 77 держателем основного металла, при освобождении конца электрода от обмазки. Такие дефекты являются концентраторами напряжений, металл в месте ожога имеет пониженную пластичность. Поэтому дефектное место зачищают. Если дефект проходит сквозь наплавленный или основной металл, то он называется сквозным. Такими дефектами могут быть свищи, прожоги, трещины и др. Сквозные дефекты приводят к потере прочности и герметичности сварного соединения. Назовите внутренние дефекты сварных соединений и основные причины их образования. Основными внутренними дефектами сварных соединений являются газовые поры, шлаковые и другие включения, непровары, трещины. Поры – это полости сферической, цилиндрической формы или полости в форме усеченного конуса, заполненные газами. Они возникают вследствие образования газа в металле сварочной ванны и большой скорости затвердевания расплавленного металла. Причины – резкое уменьшение растворимости газов в расплавленном металле при снижении температуры сварочной ванны в процессе кристаллизации металла. Поэтому газы не успевают выйти из металла сварного шва и образуют внутренние поры или выходящие на поверхность шва свищи. Факторы, способствующие образованию пор: загрязнение кромок изделия, наличие ржавчины на поверхности сварочной проволоки, попадание влаги во флюс, наличие вредных примесей и влаги в защитных газах, плохая защита зоны сварочной дуги от окружающей среды. Этому способствуют высокая скорость сварки, приводящая к нерациональным размерам сварочной ванны, насыщение металла сварочной ванны водородом в результате нарушения технологии сварки и т. д. Поры уменьшают рабочее сечение шва. Более опасны поры, выходящие на поверхность, т. к. создают в швах концентрацию напряжений. Поры снижают прочность и плотность сварных соединений, но при малом количестве часто являются допустимыми дефектами и почти не снижают работоспособности сварных соединений. В шлаковых и других включениях полости заполнены шлаками, окислами, частицами вольфрама. Основные причины образования шлаковых включений – слишком большая скорость охлаждения металла шва, плохая очистка поверхности металла от шлака при многослойной сварке, загрязненность свариваемых кромок. Шлаковые включения могут быть сферической, игольчатой, плоской формы. Влияние шлаковых включений на работо- способность сварных соединений более сильное, чем пор. Шлаковые включения могут стать очагом образования самых опасных дефектов – трещин. Металлические (вольфрамовые) включения образуются при аргоно-дуговой сварке, как правило, в местах обрыва сварочной дуги и располагаются внутри 78 металла шва. На наружной поверхности частицы вольфрама могут нахо- диться в виде брызг. Еще большее влияние на работоспособность сварных соединений, чем шлаковые включения, оказываютокисные включения. Они могут возникнуть из-за плохой очистки кромок и недостаточной защиты сварочной ванны от воздействия окружающей среды. Непровары – это несплошности на границах между основным и наплавленным металлом, а также незаполненные металлом полости в сечении шва. Они образуются при недостаточной тепловой мощности сварочной дуги, т. е. занижении сварочного тока, завышенной скорости сварки, неправильной разделке свариваемых кромок, плохой зачистке свариваемых кромок от грязи, ржавчины, масел, при низкой квалификации сварщика и т. д. Непровар является одним из опасных дефектов сварки. Он ослабляет рабочее сечение сварного шва, снижая его работоспособность. Особенно сильно он ухудшает работо- способность конструкции при воздействии вибрационных нагрузок. Несплавления (склейки, слипания) – это несплошности, имеющие очень малую ширину, а потому являющиеся сильными концентраторами напря- жений. Несплавления весьма трудно выявляются современными мето- дами дефектоскопии. Трещины – это частичное местное разрушение сварного соединения в виде разрыва. Они могут быть микроскопическими (протяженностью в несколько микрометров) и макроскопическими (обнаруживаемые с помощью оптических средств с небольшим увеличением и даже невооруженным глазом). В зависимости от происхождения трещины могут быть горячими и холодными. Горячие трещины образуются при сварке в процессе затвердевания расплавленного металла. Причины образования – резкое снижение пластических свойств металла, находящегося в твердо-жидком состоянии в этом интервале температур, и действие на него растягивающих напряжений, возникающих в процессе кристаллизации. Факторы, способствующие образованию горячих трещин: неудовлетворительная защита зоны горения дуги от окружающей атмосферы, нерациональная форма сварочной ванны, повышенное содержание в металле шва вредных примесей, завышение значения сварочного тока, нерациональное расположение сварных швов в изделии, чрезмерно жесткое закрепление изделия в процессе сварки, повышенное содержание углерода в сварочной ванне. Холодные трещины возникают в результате образования хрупких закалочных структур и действия в зоне соединения напряжений, вызванных изменением объема структурных составляющих и превращением водорода из атомарного в молекулярный, т. е. протекания фазовых превращений, которые приводят к снижению прочностных свойств металла и действия сварочных напряжений. Они могут образовываться как на этапе завершения охлаждения, 79 так и во время вылеживания сварных конструкций в течение некоторого времени после завершения сварки. Трещины могут возникнуть в процессе эксплуатации изделия вследствие раскрытия сварочных микротрещин. Они могут развиться под действием концентраторов напряжений в местах непроваров, шлаковых включений и прочих дефектов. Факторы, способствующие образованию холодных трещин, – загрязнение свариваемых кромок, наличие ржавчины на поверхности сварочной проволоки. Этому способствует, помимо прочего, повышенное содержание влаги в сварочных материалах, завышенное значение сварочного тока, нерациональное расположение сварных швов. Способствовать их образованию могут чрезмерно жесткое закрепление изделия в процессе сварки, завышенное содержание углерода в сварочной проволоке, неоднородность химического состава основного металла и металла шва. Образованию холодных трещин способствуют быстрое охлаждение металла шва после сварки, насыщение сварочной ванны водородом в результате нарушения технологии сварки. Макротрещины – наиболее опасные несплошности, поэтому по действую- щим нормативно-техническим документам они являются недопустимыми дефектами любого объекта и подлежат исправлению. Микроскопические и субмикроскопические трещины по степени их влияния на работоспособность изделия, как правило, считаются допус- тимыми дефектами. Как влияют дефекты на работоспособность сварных соединений? При вибрационной нагрузке уменьшение прочности сварных соединений изделий из низкоуглеродистых сталей из-за наличия незаваренных кра- теров достигает 25 %, а сварных сoединений объектов из низколегирован- ных сталей – 50 %. При статической нагрузке и пластичном металле снижение прочности сварного соединения примерно пропорционально относительной величине непровара. Если же металл малопластичный, то при динамической нагрузке даже небольшие дефекты этого вида могут существенно снизить прочность. Поры и шлаковые включения мало влияют на статическую прочность соединений, когда их относительная суммарная площадь составляет не более 5...10 % сечения шва. Значительно снижают прочностные характеристики сварных соединений остаточные напряжения при воздействии на объекты переменных нагрузок. |