Н.П. Алешин, А.Л. Ремизов, А.А. Дерябин - лекции по ККСС (1050136), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Рис. 10.1. Распределение намагниченности Ми в ферромагнитном изделии и поля рассеяния Hd над поверхностным дефектом (а), а также топография (б) тангенциальной Htd и нормальной Hnd составляющих напряженности поля поверхностного дефекта
Магнитная индукционная головка представляет собой катушку (рис.10.2) на концах которой в соответствии с законом электромагнитной индукции наводится мгновенная электродвижущая сила (ЭДС). Локальный магнитный поток Фг носителя 1 через головку разветвляется на поток Фr проходящий через кольцевой сердечник 2 и взаимодействующий с обмоткой 3, и поток Фs минующий сердечник.
Рис. 10.2. Разветвление локального магнитного потока Фr
Феррозондовые преобразователи представляют собой два пермоллоевых сердечника с первичными обмотками возбуждения и вторичными измерительными обмотками на каждом. Они предназначены для измерения напряженности магнитного поля, действие которых основано на нелинейности кривых намагничивания сердечников из магнитных материалов. При создании в первичной обмотке поля возбуждения Н(t) в сердечнике возникает индукция В(t), которая индуцирует ЭДС.
Преобразователи Холла работают по принципу возникновения ЭДС в результате искривления пути носителей тока в металлах и полупроводниках, находящихся в магнитном поле под действием сил Лоренца. Промышленностью выпускаются кремниевые, германиевые и арсенидгалиевые преобразователи.
Магнитные порошки служат для визуального определения магнитных полей рассеяния над дефектами в магнитопорошковой дефектоскопии. Следует иметь в виду, что во внешнем (намагничивающем) поле частицы обычно не существуют изолированно, а вследствие магнитной коагуляции образуют цепочки, длина которых определяется многими причинами, в том числе длительностью воздействия поля, вязкостью среды, в которую помещен порошок и т.д.
Применяемые в дефектоскопии порошки по составу, физическим свойствам и назначению подразделяются на четыре вида:
1) железные порошки, получаемые термическим разложением пентакарбонила железа Fe(CO)5 или диспергированием железа электрической дугой в керосине;
2) порошки, получаемые в шаровых мельницах измельчением окалины, возникающей при горячей обработке стали;
3) порошки технического и синтетического магнетика;
4) порошки ферромагнитной окиси железа, получаемые окислением магнетика.
Магнитные ленты применяют в магнитографической дефектоскопии. Двухслойные ленты состоят из немагнитной основы (ацетилцеллюлозы, поливинилхлорида, лавсана) и магнито-активного слоя – порошков окиси железа, взвешенного в лаке, обеспечивающего хорошую адгезию с основой. Для изготовления рабочего слоя используют гамма-окислы железа (γ – Fe2O3), железо-кобальтовый феррит (СоFe2O3), двуокись хрома (СrО2). В однослойных лентах магнитный порошок вводится непосредственно в основу (резина, полиамидные смолы). Однослойные ленты получили меньшее распространение из-за невысоких механических свойств.
Способы намагничивания и размагничивания. Магнитный контроль можно проводить способом приложенного магнитного поля или способом остаточной намагниченности.
В практике магнитного контроля существуют следующие способы намагничивания изделий (табл.3): комбинированное, циркулярное и полюсное (продольное). Комбинированное намагничивание осуществляется только в приложенном магнитном поле. Циркулярное и полюсное намагничивание можно применять как в приложенном магнитном поле, так и на остаточной намагниченности.
Комбинированное намагничивание осуществляют при одновременном намагничивании детали двумя или несколькими магнитными полями. Примером комбинированного намагничивания может быть намагничивание трубы соленоидом и пропускание тока через –проводник, проходящий внутри трубы. В результате два поля складываются в результирующее, силовые линии которого направлены по винтовым линиям. Такое поле проходит через все части объекта под различными углами направления, что дает возможность повысить выявляемость дефектов, ориентированных различным образом.
Циркулярное намагничивание применяют для выявления продольных дефектов типа трещин, непроваров, вытянутых шлаковых включений. Его осуществляют при пропускании тока по контролируемой детали или через проводник, помещенный в отверстие детали.
Наиболее эффективно циркулярное намагничивание при контроле цилиндрических деталей. Силу тока в амперах для циркулярного намагничивания пропусканием тока по детали цилиндрической формы рассчитывают по формуле I = HπD, где Н – напряженность поля, А/см, D – диаметр детали, см.
Ток в амперах, необходимый для циркулярного намагничивания пластин, определяют по формуле I = 2H(b+S), где b – ширина пластины, см; S – толщины пластины, см; Н – напряженность, А/см. Если Н = 800 А/см, то I = 1600 (b+S).
Таблица 3 Основные способы намагничивания
| Наименование способа | Средство намагничивания | Графическая схема намагничивания |
| Продольное (полюсное) | Постоянным магнитом Электромагнитом Соленоидом |
|
| Циркулярное | Пропусканием тока по детали С помощью провода с током, помещаемого в отверстие детали С помощью контактов, устанавливаемых на деталь Индуцированием тока в детали |
|
| Комбинированное | Пропусканием тока по детали и с помощью электромагнита Пропусканием двух (или более) сдвинутых по фазе токов по детали во взаимно перпендикулярных направлениях Индуцированием тока в детали и током, проходящим по проводнику, помещаемому в отверстие детали |
|
Полюсное намагничивание подразделяют на продольное, поперечное и нормальное. При продольном намагничивании направление намагничивающего поля совпадает с направлением оси детали. Продольное намагничивание осуществляют с помощью электромагнитов, постоянных магнитов или соленоидов. Для продольного намагничивания изделий кольцевой формы применяют гибкий кабель, навитый на изделие с числом витков W, при этом намагничивающий ток I = 2πH/W.
10.2 Магнитопорошковый метод
Магнитопорошковая дефектоскопия (МПД) в системе неразрушающих методов контроля занимает одно из ведущих мест. Это связано с ее высокой чувствительностью к поверхностным и подповерхностным дефектам, простотой, универсальностью и наглядностью представления результатов контроля. Магнитопорошковый метод применяют для контроля изделий, деталей, сварных соединений конструкций из ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью не менее 40 с целью выявления невидимых невооруженным глазом поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности типа трещин, непроваров.
Магнитопорошковый метод основан на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами в детали при ее намагничивании, с помощью ферромагнитных частиц (магнитного порошка), который находится во взвешенном состоянии в дисперсионной среде или воздухе. На магнитную частицу в неоднородном магнитном поле дефекта действует сила стремящаяся затянуть ее в места наибольшей концентрации силовых линий и приблизить к месту дефекта.
Под действием силы происходит перемещение частицы и образование валика порошка над дефектом. Таким образом, эффективность выявления дефекта находится в тесной связи с интенсивностью поля рассеяния и его градиентом, а также зависит от магнитных свойств и размеров используемых частиц.
Чувствительность контроля.Чувствительность магнитопорошкового метода зависит от ряда факторов: размера частиц порошка и способа его нанесения, напряженности приложенного намагничивающего поля, рода приложенного тока (переменный или постоянный), формы и глубины залегания дефектов, а также от их ориентации относительно поверхности изделия и направления намагничивания, состояния и формы поверхности, способа намагничивания.
Частицы порошка должны иметь размер 5 – 10 мкм. Для выявления глубоко залегающих дефектов применяют более крупный магнитный порошок. Для магнитных суспензий («мокрый» метод) применяют порошок с мелкими частицами.
Намагничивание постоянным или переменным током, а также «сухой» или «мокрый» метод нанесения порошка существенно не влияют на обнаружение поверхностных дефектов (рис.10.3). Однако род тока намагничивания, а также метод нанесения порошка сильно сказывается на обнаружении подповерхностных дефектов. В этом случае редко выявляется преимущество постоянного тока перед переменным, что объясняется созданием при постоянном токе магнитного поля, глубоко проникающего в металл. Однако детали с толщиной стенки 20 мм не следует намагничивать постоянным током, так как такие детали невозможно размагнитить после контроля. По этой причине при намагничивании переменным током лучше выявляются только поверхностные дефекты.
«Сухой» метод контроля имеет преимущество перед «мокрым» при обнаружении подповерхностных дефектов (см. рис.10.3). Это объясняется тем, что суспензия обладает определенной вязкостью и для перемещения ферромагнитной частицы в этой вязкой среде требуется большая сила воздействия магнитного потока, чем для перемещения той же частицы в воздухе.
С увеличением напряженности приложенного поля (до достижения индукции насыщения) возрастает чувствительность метода.
Рис. 10.3. Зависимость чувствительности магнитопорошкового метода
от вида тока и способа нанесения порошка:
1 – переменный ток, «мокрый» метод; 2 – переменный ток, «сухой» метод;
3 – постоянный ток, «мокрый» метод; 4 – постоянный ток, «сухой» метод
При контроле магнитными методами наиболее уверенно выявляются плоскостные дефекты: трещины, непровары и несплавления, наибольший размер которых ориентирован под прямым или близким к нему углом относительно направления магнитного потока. Дефекты округлой формы (поры, шлаковые включения, раковины) не могут создавать достаточного потока рассеяния и, как правило, при контроле обнаруживаются плохо. Практикой установлено, что магнитопорошковым методом выявляются поверхностные и подповерхностные (на глубине залегания не более 2 мм) трещины с раскрытием от 0,001 мм, глубиной (высотой дефекта) от 0,05 мм и длиной 0,5 мм и более.
Могут быть выявлены также относительно крупные дефекты (непровары, поры, шлаковые включения и др.) сечением более 2-3 мм2, лежащие на глубине 5-6 мм под поверхностью. Плоские дефекты могут быть выявлены в случае, если они ориентированы к поверхности детали под углом более 20° (максимум чувствительности под углом 90°). С увеличением глубины залегания дефектов уменьшается скорость скопления магнитного порошка, что затрудняет выявление дефектов и определение их характера.
В значительной мере чувствительность контроля зависит от качества поверхности, на которую наносят суспензию или порошок. Оптимальная шероховатость поверхности деталей, подвергаемых магнитопорошковому контролю, соответствует по параметру Ra=1,62,5 ÷ 1,25 мкм.
Методика контроля. Методика магнитопорошкового способа включает следующие операции (ГОСТ 21105-87):
1. Подготовку поверхностей перед контролем и очистку их от загрязнений, окалины, следов шлака после сварки.
2. Подготовку суспензии, заключающуюся в интенсивном перемешивании магнитного порошка с транспортирующей жидкостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
