Файл: Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие..pdf

Окись железа (Fe20 3) буро-красного цвета применяют для контроля изделии с темной поверхностью (немагнитная моди­ фикация Fe20 3 превращается в магнитную нагреванием до

600—700° С).

Для контроля изделий с темной поверхностью применяют также окрашенные порошки для большего контраста с поверх­ ностью изделия. Магнитные порошки, предназначенные для окрашивания, должны обладать высокой магнито-весовой про­ бой. Если магнито-весовая проба неокрашенных порошков должна быть не менее 7 г, то для окрашиваемых — не менее 10 г, так как при нанесении на магнитные частицы слоя немаг­ нитной краски происходит увеличение размеров частиц и неко­ торая магнитная изоляция.

При контроле единичных деталей с темной поверхностью можно пользоваться темной суспензией, но перед нанесением суспензии поверхность детали следует натереть алюминиевой пудрой или нанести тонкий слой белой проявляющей краски, применяемой при цветном методе.

Вместо обычного магнитного порошка иногда применяется люминесцентный, для приготовления которого магнитный по­ рошок должен обладать магнито-весовой пробой не меиее 10 г. Применение люминесцентных магнитных порошков обеспечи­ вает несколько более высокую чувствительность, а также об­ легчает контроль изделий с грубо обработанной поверхностью. Для проведения магнито-люминесцентного контроля должно быть предусмотрено оборудование для осмотра изделий в ультрафиолетовом свете.

В качестве жидкой среды в магнитных эмульсиях применя­ ют трансформаторное масло, масло МК-8 , керосин, смесь ми­ нерального масла с керосином, воду. В 1л жидкости содер­ жится 25—35 г ферромагнитного порошка.

При контроле изделий в приложенном магнитном поле большой напряженности количество магнитного порошка мо­ жет быть снижено до 5— 10 г/л. При контроле в приложенном магнитном поле применяется масляная или водная суспензия. Керосино-масляная в этом случае не применяется во избежа­ ние воспламенения.

Магнито-люминесцентные порошки применяются в водной (в приложенном поле и на остаточной намагниченности) или керосиновой (на остаточной намагниченности) суспензиях. В водной суспензии, помимо магнитного порошка (30 г/л), со­ держатся калиевый хромпик (К2СГ2О7) 5±1 г/л, сода кальци­ нированная 10± 1 г/л, эмульгатор ОП-7 или ОП-Ю 5±1 г/л. Водная суспензия при длительном контакте с контролируемым изделием может вызвать его коррозию. Использование водной

272

суспензии требует тщательного обезжиривания поверхности изделия.

Проверка качества магнитного порошка и магнитной сус­ пензии. Наиболее распространенными способами контроля ка­ чества магнитных порошков являются контроль на величину частиц и магнито-весовая проба.

Средний диаметр частиц ферромагнитного порошна, мкм

Рис. 67. Выявляемость дефектов в зави­ симости от размеров частиц магнитного порошка:

/ — з а к а л о ч н ы е т р е щ и н ы ; 2 — в о л о с о в и н ы ; 3 — ш л и ф о в о ч н ы е т р е щ и н ы

Как видно из рис. 67, величина частиц ферромагнитного порошка оказывает заметное влияние на чувствительность маг­ нито-порошкового метода.

Контроль величины частиц магнитного порошка можно провести просеиванием через сито или методом отстоя в этило­ вом спирте. Для контроля магнитного порошка путем отстоя в этиловом спирте-необходимо иметь стеклянную трубку длиной 400 мм и диаметром 10±1 мм, закрывающуюся с двух сторон резиновыми пробками. На трубке имеются две отметки — на уровне нижней пробки и на расстоянии 300 мм от нее. За труб­ кой расположена шкала с делениями 0—300 мм. В трубку насыпают 3 г контролируемого порошка и наливают этиловый спирт (96°) до верхней отметки (300 мм) трубки. Образовав­ шуюся суспензию тщательно взбалтывают, после чего трубку устанавливают вертикально в зажимы прибора. Через 3 мин измеряют высоту столба жидкости, в которой находится поро­

шок (темную часть столба). Пригодный для проведения конт­ роля порошок должен давать высоту столба суспензии не ме­ нее 180 мм (за границу верха столба принимают поверхность раздела от прозрачного спирта). Контроль следует проводить три раза, используя каждый раз новую порцию порошка. Ка­ чество порошка определяют по среднему значению. Если чет­ кой границы между суспензией и чистым спиртом нет, за гра­ ницу следует принимать то место, где суспензия начинает про­ свечивать.

Магнито-весовая проба предназначена для определения магнитных свойств порошка и производится на специальном приборе с тарированным электромагнитом. Для определения магнито-весовой пробы берут не менее 400 г магнитного по­ рошка, который помещают в кольцо (dBn = 70 мм, 1г=Ю мм) из немагнитного материала. Магнито-весовую пробу определя­ ют по весу магнитного порошка, притянутого тарированным электромагнитом, три раза (каждый раз с новой порцией по­ рошка). Вес магнитной пробы определяют как среднее из трех его значений.

У магнитной суспензии проверяют вязкость дисперсионной среды, концентрацию, а также четкость выявления дефектов на эталонах. Вязкость дисперсионной среды оперделяют с по­ мощью вискозиметров. Обычно для измерения вязкости ис­ пользуют дисперсионную среду из суспензии после ее 24-часо­ вого отстоя. Максимально допустимая вязкость составляет

24 сст.

Концентрацию магнитного порошка в суспензии определяют по количеству отстоя (полностью осевшего порошка) в мерных мензурках или с помощью специальных приборов. Концен­ трацию эмульгатора, соды и хромпика в водной суспезии оп­ ределяют химическим анализом.

Проверка четкости выявления дефектов на эталонах яв­ ляется интегральной оценкой качества суспензии. Эталон пред­ ставляет собой образец (деталь) с заранее известными дефек­ тами. Желательно проверку производить по двум эталонам: с грубым дефектом типа закалочной трещины и с тонкими ти­ па шлифовочной трещины. Контроль проводится следующим образом. В хорошо перемешанную суспензию погружают на­ магниченные эталоны, выдерживают в ней 20—30 с, затем их вынимают и через 1—2 мин осматривают. Характер выявлен­ ных на эталонах дефектов сравнивают с характером дефектов, выявленных ранее на этих же эталонах при заведомо хорошей суспензии и зафиксированных на эскизе, фотографии или на специальной пленке. При совпадении характера дефектов су­ спензия считается хорошей.

274

Способы нанесения ферромагнитного порошка. После на­ магничивания (или во время намагничивания при контроле в- приложенном поле) на изделие наносят ферромагнитный поро­ шок либо в сухом виде, либо в виде суспензии. Более распро­ странены суспензии. Применение сухого порошка дает воз­ можность легче выявлять подповерхностные дефекты. Суспен­ зия должна обеспечивать достаточную подвижность частиц, ферромагнитного порошка, обладать стабильностью и анти­ коррозионными свойствами. Сухой порошок можно наносить с помощью распылителя, просеиванием через сито и погружени­ ем в порошок контролируемого изделия. Для увеличения под­ вижности частиц порошка (облегчения перемещения их к ме­ стонахождению дефекта) изделие следует слегка встряхивать или обдувать воздухом низкого давления. При обдувании изде­ лия удаляется также лишний порошок.

Рис. 68. Камера для контроля деталей методом воздушной взвеси ферро­ магнитного порошка:

/ — к а м е р а ; 2 — п е р е д н я я с т е н к а ; 3 и 5 — с т е р ж н и ; 4 — го л о в к и д е ф е к т о с к о п а ; 5 — к о н т р о л и р у е м а я д е т а л ь

Для выявления шлифовочных и усталостных трещин под относительно толстым слоем немагнитного покрытия (до 0,2 мм) можно использовать способ контроля с применением воздушной взвеси ферромагнитного порошка в закрытой каме­ ре (рис. 68). Размеры частиц порошка в этом случае должны быть 0,5—5 мкм. В камеру через распылитель подается под не­ большим давлением воздух. Порошок, находящийся на дне ка­ меры, взмучивается, создается воздушная взвесь ферромагнит­ ного порошка. Медленно оседая, порошок равномерно покры­ вает поверхность контролируемого изделия. Но в местах на­ хождения даже слабых полей рассеяния порошок оседает в большем количестве, что дает возможность выявлять дефекты. Нижнюю поверхность изделия при этом нельзя проконтролиро­

вать. Если в этом есть необходимость, то деталь должна быть перевернута и контроль повторен.

Высокая чувствительность метода воздушной взвеси ферро­ магнитного порошка достигается благодаря малой вязкости воздуха, которая обеспечивает высокую подвижность частиц порошка. Кроме этого, при использовании такого способа нет

иметь в виду, что осаждение порошка может происходить и в местах так называемых «ложных» дефектов. Поэтому необхо­ димо четко представлять себе характер осаждения ферромаг­ нитного порошка над различными дефектами, в том числе над «ложными».

Поверхностные дефекты, представляющие собой наруше­ ние сплошности материала, вызывают осаждение ферромагнит­ ного порошка в виде резко очерченных рнсуков. Наслоения порошка в этом случае значительны, хорошо сцеплены с по­ верхностью. Чем дальше от поверхности изделия расположен дефект, тем более размытым получается рисунок. Осаждение ферромагнитного порошка над подповерхностными дефектами наблюдается в виде размытых полос.

Закалочные, ковочные, штамповочные н сварочные трещи­ ны выявляются, как правило, в виде ломаных (извилистых) линий различного направления. Осаждение порошка плотное и четко очерчено.

Флокены обычно выявляются в виде расположенных оди­ ночно или группами отдельных прямолинейных или искривлен­ ных резко очерченных черточек.

Волосовины выявляются в виде прямых или слегка изогну­ тых по волокну линий различной длины и интенсивности осаж­ денного порошка в зависимости от размера волосовин и их рас­ положения относительно поверхности.

Непровары магнитопорошковым методом выявляются при относительно тонких свариваемых деталях. Ферромагнитный порошок над непроваром осаждается в виде прямых полос.

Шлифовочные трещины выявляются в виде тонких, четких линий, имеющих характер сетки или расположенных перпенди­ кулярно к направлению шлифования.

Усталостные трещины выявляются довольно отчетливо в ви­ де плотных резко очерченных линий. Они могут быть распо­

276

ложены перпендикурно к оси детали (поперечные или кольце­ вые), а также под углом к оси детали.

Усталостные трещины легко можно отличить от остальных дефектов, выявляемых магнито-порошковым методом. Они располагаются обычно в ослабленных (конструктивно или тех­ нологически) местах изделия.

На рис. 69 приведены при­ меры дефектов, выявленных магнитопорошковым методом контроля.

В процессе контроля по ме­ тоду магнитных частиц регист­ рируются все искажения маг­ нитного поля изделия незави­ симо от того, вызваны эти ис­ кажения дефектами или нет; поэтому оператор должен об­ ладать достаточным опытом по расшифровке результатов проведенного контроля. Н а­ пример, появление «ложных» дефектов может вызвать плен­ ка окалины, плотно сцепленная с поверхностью изделия.

Ферромагнитный порошок

1

Рис. 69. Дефекты деталей, выяв­ ленные магнитопорошковым мето­ дом:

иногда может осаждаться в местах магнитной неоднородно­ сти (ложные или мнимые дефекты), возникающей в резуль­

тате:

местного наклепа. Ферромагнитный порошок в этом случае осаждается в виде размытых полос и слабо удерживается на поверхности изделия;

наличия зон резкой структурной неоднородности (полосча­ тость ферритная, карбидная; границы ферромагнитного мате­ риала и аустенитного шва и т. п.). Эти зоны выявляются в ви­

277

де широких полос с нечеткими границами осевшего ферромаг­ нитного порошка;

надавливания на намагниченное изделие острым ферромаг­ нитным предметом, в результате чего локально изменяется магнитное поле и возникает поле рассеяния. Для определения характера такого «ложного» дефекта изделие намагничивают повторно. Если осаждение ферромагнитного порошка явилось результатом соприкосновения изделия с ферромагнитным пред­ метом, то осаждения порошка после повторного намагничи­ вания наблюдаться не будет;

резкого изменения поперечного сечения изделия, например, около отверстий и углублений около края изделия, у зубьев и отверстий облегчения шестерен и т. п. Осаждение ферромаг­ нитного порошка в этом случае наблюдается в виде размытых полос (рис. 70).

Чтобы расшифровать такой дефект, необходимо уровнять сечение изделия ферромагнитными заполнителями: вставками, пробками и т. п. В этом случае при повторном намагничивании изделий с уровненными сечениями осаждения ферромагнитного порошка наблюдаться уже не будет;

наличия на поверхности изделия рисок, в местах нахожде­ ния которых происходит незначительное осаждение порошка, но не образуется явно выраженного валика.

Иногда для того, чтобы убедиться в истинности дефекта, выходящего на поверхность, и отличить его от «ложного», мож­ но применить метод красок или люминесцентный метод.

При необходимости наличие и характер дефектов, выявлен­ ных магнитопорошковым методом, можно зафиксировать с по­ мощью фотографирования или наложением прозрачной липкой ленты на поверхность изделия с дефектом, которую затем пе­ реносят на белую бумагу вместе с прилипшим к ней магнитным порошком.

Размагничивание. Каждую деталь, подвергаемую магнит­ ному контролю, необходимо размагнитить, так как остаточный магнетизм оказывает вредное действие при эксплуатации изде­ лий. Поверхности трущихся вращающихся деталей (шестерни, валики, подшипники и т. п.) будут притягивать стальные ме­ таллические частицы (продукты износа), которые увеличивают износ этих деталей или приводят к другим нежелательным последствиям. Кроме того, если вблизи неразмагниченных де­ талей находятся точные электромагнитные и навигационные приборы, то их показания искажаются. Механическая обработ­ ка неразмагниченных деталей может привести к повреждению их поверхностей из-за притягивания стружки к детали и режу­ щему инструменту.

278

Изделия, нагреваемые после магнитного контроля на 600—700° С и выше, размагничивать не нужно.

Для того чтобы размагнитить изделие, на него нужно воз­ действовать переменным магнитным полем с напряженностью, убывающей от максимальной до нулевой (рис. 71).

При размагничивании же­ лательно, чтобы совпадали на­ правления намагничивающего и размагничивающего полей, при этом требуются магнитные поля меньшей напряженности.

Размагничивание может быть осуществлено пропуска­ нием изделия через соленоид переменного тока. Для более полного размагничивания (уменьшения влияния размаг­ ничивающего фактора) длин­ ная ось изделия должна совпа­ дать с осью соленоида. При этом способе необходимо, что­ бы через центр соленоида про­ шли все сечения изделия. На­

пряженность магнитного поля при этом должна быть не ме­ нее 200—250 э.

Детали, обладающие большим размагничивающим факто­ ром, т. е. короткие и с большим поперечным сечением (у кото­ рых отношение длины к ширине менее 5), рекомендуется раз­ магничивать, соединив несколько деталей так, чтобы они хоро­ шо соприкасались, и, расположив их вдоль оси соленоида. Единичные короткие детали размагничивать с ферромагнитны­ ми удлинителями.

Диски, кольца, шестерни, пружины и другие детали имеют малое отношение длины к ширине (диаметру) и поэтому плохо размагничиваются. Если их размагничивать путем вынесения из соленоида или снижением напряженности поля, то требуют­ ся магнитные поля большой напряженности (например, для пружины —750 э, для диска —450 э).

Для уменьшения напряженности магнитного поля, необхо­ димой для размагничивания, и улучшения размагничивания, медленно выносят изделия из соленоида, поворачивают их на 180 или 360°. Так, при вращении диска вокруг диаметра напря­ женность необходимого для размагничивания поля уменьшится с 450 э до 170 э. Пружины при размагничивании надо повора­ чивать так, чтобы угол между осью пружины и направлением

279

магнитного поля изменялся от 0 до 180 пли 360°. При этом на­ пряженность поля уменьшится с 700 до 300 э.

Необходимую для размагничивания пружин напряженность, магнитного поля можно еще больше уменьшить, если устано­ вить пружины цепочкой или между ферромагнитными удлини­ телями. При этом плоскости витков пружин должны быть па­ раллельны оси соленоида, а пружины — касаться (или касать­ ся удлинителей). В этом случае достаточна напряженность, поля 150 э.

Детали, с большим поперечным сечением, намагниченные, в постоянном магнитном поле, плохо размагничиваются в пе­ ременном поле промышленной частоты. Это объясняется тем, что размагничиваются в основном поверхностные слои изделия. Их лучше размагничивать постоянным током с его коммутаци­ ей и постепенным снижением напряженности.

После размагничивания обязательно необходимо проверить степень размагниченности детали с помощью феррозондового полюсоискателя ФП-1, прибора контроля размагниченности. ПКР-1 и др.

Магнитные дефектоскопы. Для контроля деталей магнито­ порошковым методом серийно выпускаются дефектоскопы: пе­ редвижной ДМП-2 и переносный ПМД-68.

Дефектоскоп ДМП-2 позволяет циркулярно намагничивать детали переменным током силой до 1300 А, выпрямленным — до 350 А. Намагничивание можно производить и в приложен­ ном магнитном поле электромагнита.

Переносный дефектоскоп ПМД-68 позволяет контролиро­ вать детали как при циркулярном, так и продольном намагни­ чивании. Этот дефектоскоп удобен для контроля деталей и уз­ лов, находящихся в конструкции в полевых условиях. Дефекто­ скоп дает возможность получить напряженность магнитного поля с помощью электромагнита до 200 э, в центре соле­ ноида— до 500 э. Дефектоскоп позволяет проводить намагни­ чивание деталей обмоткой их гибким кабелем.

Для контроля деталей имеются и другие дефектоскопы, выпущенные и выпускаемые отдельными министерствами не­ серийно. Приводим некоторые из них. УДМ-10000 позволяет контролировать детали длиной до 1600 мм и диаметром 1500 мм. Универсальный стационарный дефектоскоп У-604—68 имеет максимальный выпрямленный ток 10000 А, перемен­ ный — 7500 А.

§47. Магнитоферрозондовый метод контроля

Впоследнее время начинает получать все большее распро­ странение феррозондовый метод контроля ферромагнитных из-

280