 |
Магнитный неразрушающий контроль.
|
|
|
|
Краткое содержание. Основные магнитные характеристики сплавов: намагниченность, магнитная проницаемость, магнитная индукция, магнитная восприимчивость и. т. д. Физические основы магнитной дефектоскопии. Методы магнитной дефектоскопии: магнитопорошковый.
^ МАГНИТНЫЙ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ
Для обнаружения в изделиях из ферромагнитных материалов различных дефектов: нарушений сплошности, отклонений от заданных геометрических размеров, несоответствия структурного состояния техническим условиям, а также для физического анализа при исследовании фазовых превращений в сплавах применяются магнитные методы.
Магнитные методы контроля основаны на измерении различных магнитных характеристик, являющихся достаточно чувствительными индикаторами для обнаружения указанных выше дефектов. Магнитные методы высокопроизводительны, не требуют нарушения целостности изделия и с успехом применяются в промышленной и эффективно заменяя контроль по механическим свойствам или проверку химического состава и т. п.
Важнейшими методами магнитного конт роля являются магнитная дефектоскопия магнитная толщеметрия и магнитоструктур ный анализ.
^ Магнитная дефектоскопия
Основы метода. В намагниченное изделии магнитный поток, встречая препятствия с малой магнитной проницаемостыс (трещины, неметаллические включения), рассеивается, и, если эти препятствия (дефекты) расположены неглубоко, на поверхности изделия в месте выхода силовых линий потока рассеивания создается магнитная поляризация, которая может быть обнаружена специальными магнитными индикаторами (например, частицы ферромагнитных веществ и, в частности, окислы железа). Наиболее интенсивное рассеивание силовых линий происходит при направлении магнитного потока перпендикулярно направлению дефекта, что необходимо учитывать при намагничивании изделия. В зависимости от магнитных свойств материала контролируемого изделия применяются два метода контроля.
|
|
|
А. Контроль на остаточной намагниченности, заключающийся в том, что подлежащую контролю деталь предварительно намагничивают и уже после прекращения действия намагничивающего поля поливают магнитной суспензией, т. е. взвесью ферромагнитных частиц в жидкости.
Этот метод применяется для контроля деталей из материалов, обладающих коэрцитивной силой не ниже 10—12 эрст, т. е. большинства конструкционных и инструментальных сталей после закалки или закалки и отпуска.
Б. Контроль в приложенном магнитном поле, заключающийся в том, что поливка магнитной суспензией производится во время намагничивания. Этот метод применяется для контроля деталей из материалов, имеющих коэрцитивную силу меньше 10 эрст (малоуглеродистые стали, конструкционные стали после отжига), а также в ряде случаев для контроля деталей сложной формы и значительных сечений.
Способы намагничивания. Намагничивание деталей осуществляется следующими способами:
а) в поле постоянного или переменного тока большой силы, пропускаемого через деталь (рис. 1, А') или через медный проводник (стержень), вставленный внутрь пустотелой детали (рис. 1, А); при этом деталь намагничивается циркулярным потоком магнитных силовых линий, расположенных в плоскости, перпендикулярной направлению тока, и имеющих вид замкнутых контуров (рис. 2, а);
б) в поле соленоида (рис. 1. Б') при этом достигается продольное или поперечное намагничивание;
в) в поле электромагнита — продольное или поперечное намагничивание (рис. 1, Б).
Возможно также комбинированное намагничивание (рис. 1, В и В') путем одновременного воздействия продольного и поперечного или циркулярного и поперечного намагничивающего поля, создаваемого постоянным и переменным током.
|
|
|
Циркулярное намагничивание имеет существенное преимущество благодаря отсутствию полюсности на концах детали, что позволяет контролировать и эти концы.
α1, α2 – Углы входа и выхода магитных силовых линий. МПР – магнитное поле рассеивания, Ф – магнитный поток, Н – напряженность магнитного поля.
Порядок проведения магнитной дефектоскопии
1. Очистка
2. Намагничевание для получения поля рассеивания
3. Операция регистрации МПР, т.е. выявление дефектов
4. Размагничевание, обязательная операция
Аппаратура для намагничивания. Для циркулярного намагничивания необходимо иметь: а) источник постоянного или переменного тока низкого напряжения (4 - 12 в) и большой силы (до 10000 а и больше) и б) контактное устройство идя подвода тока к детали.
Источником постоянного тока могут служить аккумуляторы, или выпрямители соответствующей мощности.
Для намагничивания особо крупных изделий применяются тороидные и соленоидные обмотки из гибкого провода (кабеля) большого сечения, наматываемые непосредственно на деталь и питаемые от дефектоскопов или непосредственно от соответствующего трансформатора.
^ Магнитный порошок и суспензия. Магнитный порошок представляет собой магнитную закись — окись железа (Fe3O4)> измельченную до величины частиц порядка 5—10 мк. Магнитная суспензия составляется из расчета 50 г порошка на 1 л трансформаторного масла.
^ Чувствительность метода магнитного порошка. Чувствительность зависит от свойств порошка, магнитных характеристик металлов, режимов намагничивания и геометрических размеров дефектов.
Чувствительность метода в случае контроля конструкционной стали после закалки и отпуска характеризуется следующими размерами и расположением дефектов:
а) крупные, вытянутые в глубь металла дефекты — непровары, трещины с большой высотой (3—4 мм) и малой шириной (0,01— 0,2 мм) четко выявляются при глубине залегания от поверхности до 2,5 мм при контроле в приложенном постоянном поле электромагнита, до 1,5 мм при контроле в приложенном поле переменного тока и до 1 мм в случае контроля на остаточной намагниченности;
|
|
|
б) волосовины шириной 0,04—0,3 мм, высотой 0,05—0,7 мм обнаруживаются соответственно на глубине до 1; 0,5 и 0,3 мм.
^ Область применения метода магнитного порошка. Метод применяется для выявления волосовин, крупных шлаковых включений, флокенов, закатов, заковов, расслоев, трещин (закалочных, ковочных, штамповочных, сварочных, шлифовочных, усталостных) и непроваров (в стыкокромочных соединениях), залегающих неглубоко от поверхности детали.
Контроль может быть проведен на деталях, покрытых тонкими слоями (до 20 мк) защитных (немагнитных) покрытий лака, краски, хрома, кадмия, цинка.
Лекція 9.
Тема. Магнитный неразрушающий контроль.
Краткое содержание. Методы магнитной дефектоскопии: магнитографический, с использованием магнитных преобразователей. Магнитный контроль фазового состава сплавов: термографический метод и метод магнитной феррометрии.
^ Магнитнографический метод
Заключается в намагничивании контролируемого изделия и записи магнитного поля рассеивания на магнитную ленту
Рис. С- свариваемые детали, МЛ – магнитная лента, МГ – магнитная головка, ЭМ – электромагнит, Р – ролики
На магнитной ленте образуется рельеф преобразованный в электрические сигналы, которые изображаются на экране электроннолучевой трубке, либо записываются в виде магнитограммы.
Магнитограммы дефектов
а) – скрытая поверхностная трещина; б) газовая поверхностная трещина; в) - шлаковое включение; г) – единичная поверхностная газовая пора
Изображение на экране электроннолучевой трубки может быть виде импульсной яркостной индикации. При импульсной индикации регистрация и распространение по виду импульсов на экране. При яркостной индикации дефекты появляются виде темных изображений на светящемся экране характер которой, соответствует форме и размерам.
Рис. 1. - Контролируемое изделие, 2 - магнитная лента, 3. – считывающая магнитная головка, 4 – 8. – усилители, генератор, 9. – электроннолучевая трубка
Магнитный отрывной метод измерения толщины покрытий (магнитная толщенометрия)
|
|
|
Магнитным методом может быть измерена толщина немагнитных (хром, медь, цинк, кадмий, лаки, краски) или сравнительно слабомагнитных (никель) покрытий на ферромагнитных стальных деталях.
^ Основы магнитного отрывного метода. Метод основан на измерении силы притяжения или, вернее, силы, необходимой для отрыва постоянного магнитика.от поверхности испытуемой ферромагнитной детали и убывающей с увеличением толщины покрытия.
^ Приборы и методика работы. Конструкция магнитного толщемера МТ-2.
Отличительная особенность этого прибора — его большая универсальность при сохранении высокой точности.
В приборе магнит укрепляется на конце длинного рычага или на специальной подвеске. К короткому плечу рычага присоединены силоизмерительная пружина. Для измерения толщины покрытия магнит приводится в соприкосновение с поверхностью изделия и притягивается к ней. Далее вращением рукоятки микрометрического винта пружина растягивается, и в момент отрыва магнита фиксируется величина этого растяжения пружины по шкале микрометрического винта. С помощью специальных градуировочных графиков эти показания микрометрического винта переводятся в толщину покрытия.
Универсальность прибора достигается применением специальных насадочных приспособлений, дающих возможность измерять покрытия не только на наружных, но и на внутренних поверхностях деталей. Толщемер позволяет проводить измерения на внутренних боковых поверхностях цилиндрических отверстий, удаляясь от края на глубину до 220 мм, и на дне несквозных отверстий, расположенных на глубине до 130 мм. Прибор дает возможность проводить измерения толщины покрытий в довольно широком диапазоне с одинаковой относительной точностью.
Тарировка прибора производится по эталонам с заранее определенными толщинами покрытий.
Точность измерения толщин покрытий на поверхностях, обработанных не ниже 6-го класса, составляет:
Толщина 0-50 мк 50 мк-2мм
Точность измерения 1 - 2мк 4% от толщины
Магнитоструктурный анализ
При магнитоструктурном анализе используется связь основных магнитных характеристик (индукция, намагниченность, коэрцитивная сила) ферромагнитных сплавов со структурным состоянием их после различных видов термической обработки. Все магнитные характеристики делятся на две группы: 1. - чувствительные к изменению фазового состава. 2. - чувствительная к структурным изменениям.
Некоторые магнитные характеристики фаз резко отличаются друг от друга, что позволяет достаточно точно определять фазовый состав по их величине.
μ – магнитная проницаемость Ф – 500-1000, Ц – 35-80
|
|
|
Основными методами магнитоструктурного анализа являются реманентоскопия, коэрцитиметрия, пермеаметрия и феррометрия.
При реманентоскопии измеряется кажущаяся остаточная намагниченность изделия, которая всегда меньше истинной остаточной намагниченности материала изделия, что объясняется влиянием коэффициента размагничивания или так называемого размагничивающего фактора, зависящего от формы и размеров изделия. В данном случае измерения производятся баллистическим методом, при котором измеряется величина, пропорциональная остаточному потоку вектора намагниченности, или магнитометрическим, определяющим величину, пропорциональную остаточному магнитному моменту. В обоих случаях результаты магнитных измерений зависят от размеров и формы изделия, и поэтому наибольшая точность достигается при контроле однородных изделий.
При коэрцитиметрии измеряется коэрцитивная сила изделия, имеющая непосредственную связь с твердостью стали (коэрцитивная сила возрастает с увеличением твердости) и не зависящая от формы и размеров изделия.
С помощью специальных приборов — коэрцитиметров — можно рассортировать однородные изделия по их твердости (например, после отпуска при различных температурах), а также контролировать толщину цементованного, азотированного или закаленного слоя (при поверхностной закалке) на изделии. Можно также оценить свойства глубинных слоев изделия, исключив при этом влияние тонкого поверхностного (например, обезуглероженного) слоя.
Пермеаметрия основана на измерении в полях средней напряженности индукции или намагниченности в открытой магнитной цепи (контроль труб, прутков); или в замкнутой цепи (контроль колец шарико- и роликоподшипников на различных стадиях механической и термической обработки, заготовок чугунных поршневых колец). Зависимость результатов измерений от формы и размеров изделия при пермеаметрии весьма значительна.
Феррометрия позволяет выявить наличие небольших количеств ферромагнитных составляющих в изделиях из сплавов на неферромагнитной основе и в других случаях неферромагнитных составляющих в сплавах на ферромагнитной основе.
Небольшие (недопустимые по техническим условиям) количества мартенсита, феррита, сложных карбидов в изделиях из специальных аустенитных сталей или остаточный аустенит в закаленных на мартенсит изделиях обычно не могут быть выявлены при испытаниях на твердость. Определение индукции или намагниченности в полях большой напряженности в первом случае или определение намагниченности в полях средней напряженности во втором может дать больший эффект.
Магнитоструктурный анализ может применяться лишь после тщательной проверки его на изделиях определенного типа из заданных сплавов. Наиболее надежные результаты магнитоструктурный анализ может дать только при разумном сочетании его с другими видами контроля.
Наиболее точным методом определения объемной доли фаз является термографический, заключается в определении температурной зависимости, намагниченности на специальных установках магнитометрах оборудованных печью для нагрева. На первом этапе строятся эталонные кривые необходимые для градуировки прибора. Сплав Ф Ц.
»
|
|
|
