Файл: Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие..pdf

до такой степени, чтобы над дефектами образовались магнит­ ные поля рассеяния. Напряженность этих полей рассеяния должна быть достаточной, чтобы они были способны либо при­ тянуть и удержать частицы магнитного порошка при магнитопорошковом методе, либо намагнитить участки магнитной лен­ ты при магнитографическом методе и т. п.

При намагничивании следует учитывать взаимное располо­ жение направления силовых линий намагничивающего поля и направления предполагаемого дефекта.

При направлении дефекта перпендикулярно к силовым ли­ ниям пересекается большее число силовых линий, поэтому по­ ле рассеяния создается с гораздо большей напряженностью, чем при направлении дефекта почти параллельно магнитным силовым линиям. Поэтому для получения максимальной чувст­ вительности магнитные силовые линии должны быть направле­ ны под углом, близким к 90° к направлению дефекта, но не менее 25—30°.

Для выявления дефектов неизвестного направления, а так­ же расположенных в различных направлениях, контроль сле­ дует выполнять дважды при намагничивании изделия пооче­ редно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Такой метод трудоемок и не всегда практически удобен. В этом слу­ чае можно применить так называемое комбинированное на­ магничивание, которое позволяет за один прием выявить де­ фекты, расположенные в самых различных направлениях.

Используются следующие способы намагничивания: по­ люсное (продольное), циркулярное и комбинированное. Выбор способа намагничивания зависит от материала, размера, фор­ мы и состояния изделия, а также от характера, местоположе­ ния и направления предполагаемого дефекта.

П о л ю с н о е (продольное) н а м а г н и ч и в а н и е осу­ ществляется путем помещения контролируемого изделия меж­ ду полюсными наконечниками электромагнита (рис. 63, а), в магнитном поле соленоида (рис. 63, в) или же пропусканием тока через кабель, навитый на изделие в виде соленоида (рис. 63, б). Продольное намагничивание применяется для вы­ явления дефектов, расположенных поперек продольной оси детали или под углом к ней более 20—25°.

Для лучшего намагничивания детали располагают большим размером вдоль магнитного поля.

Короткие изделия, у которых — <3 -^5 (/ — длина, d — ди- d

аметр), намагничивают одновременно по несколько штук. Из­ делия укладывают вдоль оси соленоида так, чтобы они сопри­ касались. Для укладки изделий цепочкой можно применять желоба из немагнитного материала или стягивать их струбцин-

260

кой. Если количество коротких изделий невелико, то к их кон­ цам можно приложить стальные удлинители. Отдельно корот­ кое изделие продольно трудно намагнитить, так как будет сильно сказываться размагничивающий фактор. Дело в том, что две рядом расположенные намагниченные детали частично размагничивают друг друга, так как их магнитные поля на­ правлены навстречу друг другу. Если деталей будет больше, то, естественно, их взаимное размагничивание увеличится, в результате чего намагниченность каждой детали уменьшится. Продольно намагниченную деталь с большим поперечным се­ чением можно представить себе состоящей из большого числа элементов малого сечения, которые размагничивают друг дру­ га. Следовательно, при одной и той же длине, чем больше площадь поперечного сечения детали, тем до меньшей остаточ­ ной намагниченности она будет намагничена.

а

Рис. 63. Продольное намагничивание де­ тали

Намагничивание с помощью гибкого кабеля широко приме­ няется для контроля крупногабаритных деталей, не помещаю­ щихся в стационарном соленоиде.

Ц и р к у л я р н о е н а м а г н и ч и в а н и е осуществляется путем пропускания тока непосредственно через изделие (внут­

261

ренним полем) или через стержень или гибкий кабель из не­ магнитного материала с высокой электропроводностью (медь, латунь, алюминий), вставленный в полость изделия (внешним полем). Электрический ток, проходящий через прямой провод­ ник, создает циркулярное магнитное поле вокруг этого провод­ ника. Деталь, намагниченная таким образом, имеет циркуляр­ ное поле.

Циркулярное намагничивание применяется для выявления продольных дефектов (трещин, волосовин и др.) и радиальных трещин на торцовых поверхностях.

Циркулярное поле можно создать также на отдельных уча­ стках изделия. Для этого контакты располагают так, чтобы ток проходил через контролируемый участок в требуемом на­ правлении. Причем для равномерного распределения тока в из­ делии и во избежание прижогов должен быть создан хороший контакт. При контроле деталей с острыми кромками необходи­ мо использовать приспособления, увеличивающие контактную поверхность (свинцовые прокладки, медные сетки, оправки по форме торцов детали и т. п.).

Внутренние поверхности изделий с углублением и полых изделий следует намагничивать внешним полем при использо­ вании переменного тока. При намагничивании внутренним по­ лем на внутренней поверхности образуется магнитное поле не­ достаточной напряженности.

Во избежание прижогов изделия при циркулярном намаг­ ничивании ток можно включать только после того, как контак­ ты надежно прижаты к поверхности изделия, а выключать до отсоединения контактов.

Недостатком циркулярного намагничивания внутренним полем является разогревание детали во время намагничивания, что приводит к ее отпуску. Поэтому ток надо пропускать в воз­ можно короткое время ( — 0,1 с), т. е. использовать остаточную намагниченность.

Циркулярно полое изделие можно намагнитить обмоткой изделия кабелем в виде тора (тороидное намагничивание). При таком намагничивании будут выявляться поперечные де­ фекты.

К о м б и н и р о в а н н о е н а м а г н и ч и в а н и е осуществ­ ляется одновременным воздействием на изделие двух взаимно перпендикулярных магнитных полей. В этом случае возникает результирующее магнитное поле, величина и направление ко­ торого будут определяться двумя наложенными полями. Резуль­ тирующее поле будет меняться как по величине, так и по на­ правлению, если одна или обе составляющие являются пере­ менными.

262

Преимуществом контроля с использованием магнитного поля такого рода является то, что магнитные силовые линии в этом случае в определенные моменты времени будут пересе­ кать дефекты любого направления под углами 90° или близки­ ми к ним.

Рис. 64. Схема комбинированного намагничивания:

Комбинированное намагничивание можно осуществить на­ магничиванием изделия одновременно продольным Я п и цир­ кулярным Я ц полями (рис. 64). Магнитные поля могут быть: одно — переменным, а другое — постоянным, либо оба перемен­ ными, но сдвинутыми по фазе на 90°. Величина и направление результирующего магнитного поля Я р будут меняться, так как они определяются двумя наложенными полями (Яп и Я ц). Ре­ зультирующий вектор будет перемещаться в пределах угла а. Это и позволяет за один прием намагничивания выявлять прак­ тически дефекты любого направления.

Контроль при комбинированном намагничивании обяза­ тельно проводить в приложенном поле. Если проводить кон­ троль, используя явление остаточной намагниченности, то в де­ тали будут силовые магнитные линии одного направления (в момент снятия магнитного поля будет зафиксировано одно из направлений результирующего магнитного поля) и дефекты, параллельные направлению магнитного поля и расположенные под небольшими углами (20—30°) к нему, выявлены не будут.

263

Режим комбинированного намагничивания можно подби­ рать следующим образом: сначала подбирают режим только для продольного намагничивания постоянным током (мини­ мально необходимое поле для полного выявления поперечных дефектов). Затем, сохраняя неизменным продольное поле и по­ стоянно повышая циркулярное, добиваются хорошего выявле­ ния на эталоне не только поперечных, но и продольных де­ фектов.

Для намагничивания изделий может использоваться пере­ менный, постоянный, выпрямленный однополупериодный, двух-

ограничивается поверхностным']! слоями изделия в силу скинэффекта. Переменный ток необходим и для размагничивания деталей.

Для выявления подповерхностных дефектов постоянный ток предпочтительнее, так как создаваемое им магнитное поле про­ никает глубоко в изделие и более равномерно распределяется по всему сечению детали.

Однополупериодный выпрямленный ток эффективен для выявления подповерхностных и поверхностных дефектов в слу­ чае «сухого» способа контроля.

Выпрямленный двухполупериодный и трехфазный токи по характеру создаваемых ими магнитных полей близки к посто­ янному.

Импульсный ток (т = 10-3-М0-в с) применяется для цирку­ лярного намагничивания и для намагничивания с помощью кабелей. Кратковременность действия тока вызывает необхо­ димость проводить контроль изделий на остаточной намагни­ ченности. Для его получения используются простые устройст­ ва: конденсаторы или трансформаторы тока с быстродействую­ щими прерывателями. Установки, рассчитанные на большую силу тока, получаются малогабаритными.

Большое значение для выявления дефектов имеет правиль­ ный выбор величины напряженности магнитного поля, которая зависит от формы, расположения предполагаемого дефекта и магнитных характеристик материала контролируемого из­ делия. Излишне большая величина напряженности магнитного поля может вызвать осаждение ферромагнитного порошка по всей поверхности изделия и появление «ложных» дефектов. Не­ достаточная приводит к уменьшению возможности выявления подповерхностных дефектов и снижению чувствительности при выявлении мелких поверхностных дефектов.

При контроле в приложенном поле изделий из конструкци­ онных сталей для выявления поверхностных дефектов напря­

264

женность магнитного поля на поверхности контролируемого изделия должна быть 20—50 э, а на остаточной намагничен­ ности — 100—200 э.

При циркулярном намагничивании следует иметь в виду, что при пропускании тока через пустотелую деталь внешняя поверхность намагничивается интенсивнее, чем внутренняя. Если ток пропускать через стержень, расположенный внутри пустотелой детали, намагничиваются обе поверхности, но внут­ ренняя намагничивается интенсивнее. При циркулярном на­ магничивании изделий цилиндрической формы может быть до­ стигнута большая остаточная намагниченность, чем при про­ дольном, так как силовые линии замкнуты внутри детали и от­ сутствуют полюса, а следовательно, и размагничивающий фактор.

Величину силы тока при циркулярном намагничивании вы­ бирают, исходя из необходимой напряженности магнитного поля на поверхности изделия и габаритов изделия.

При циркулярном намагничивании сила тока может быть определена по следующим формулам:

для цилиндрических изделий

/ = 0,25HD,

где / — сила тока, А; Н — напряженность магнитного поля на поверхности изде­

лия, э;

D — диаметр изделия, мм;

для изделий кольцевой или цилиндрической формы (тороидное намагничивание)

где D — средний диаметр кольца, мм; п — число витков обмотки;

для изделий, имеющих форму дисков, или тонких пластин

/ = — = 0,16НЬ,

2тс

где b — диаметр диска или ширина пластины, мм.

Последнюю формулу можно использовать для приближен­ ного расчета силы тока при циркулярном намагничивании для контроля деталей таврового, двутаврового, швеллерного и уголкового профилей. В этом случае за ширину b принимается сумма линейных размеров, например, для таврового сечения это будет сумма ширины полки и высоты стенки.

При намагничивании с помощью соленоида следует иметь в виду, что напряженность магнитного поля в середине соле­

265