3.3. Магнитный контроль
Методы магнитной дефектоскопии основаны на регистрации искажений магнитного поля (поля рассеяния) над дефектом намагниченного ферромагнитного изделия или изменений магнитных характеристик изделия, обусловленных изменением фазового состава или структуры сплава.
Основными магнитными характеристиками сплава являются: намагниченность I, магнитная индукция В, магнитная восприимчивость æ, магнитная проницаемость µ, остаточная намагниченность Ir, коэрцитивная сила Нс. Эти характеристики зависят от фазового состава, структуры, наличия точечных и линейных дефектов и т.п.
В связи со сказанным можно выделить три группы методов, которые позволяют:
а) выявить поверхностные дефекты (магнитная дефектоскопия);
б) оценить структуру (и свойства) сплавов (магнитная структуроскопия);
в) определить толщину защитных немагнитных слоев на стальном (чугунном) изделии (магнитная толщинометрия).
Остановимся на первой группе методов (магнитной дефектоскопии). Порядок проведения магнитной дефектоскопии следующий:
1) подготовка отливки к контролю (очистка поверхности от пригара, ржавчины, загрязнений, иногда механическая обработка, окраска);
2) намагничивание (с целью, получения магнитного поля рассеяния – МИР). В зависимости от конкретной конфигураций изделий и необходимости обнаружения различных видов дефектов применяют продольное, циркулярное (поперечное) и комбинированное намагничивание (рис. 3.2, а, б, в).
Рис. 3.2. Основные способы намагничивания
3) регистрация магнитного поля рассеяния (МПР) с помощью магнитных порошков, суспензий, магнитных лент, магнитных, преобразователей (соответственно магнитопорошковая, магнитографическая дефектоскопия и дефектоскопия с использованием магнитных преобразователей);
4) размагничивание отливок (методом многократного воздействия переменного магнитного поля с уменьшающейся напряженностью либо нагревом отливок до температуры точки Кюри).
Так как дефект обнаруживается наилучшим образом в случае, если он располагается поперек магнитных силовых линий, то рекомендуется проводить намагничивание в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
При магнитопорошковом методе (рис. 3.3) на поверхность контролируемого участка поверхности отливки наносят ферромагнитный порошок во взвешенном состоянии в воздухе либо в водяной, масляной, керосино-масляной суспензии. Порошок состоит из закиси-окиси железа (темно-коричневого или черного цвета), буровато-красный порошок ИРЕА – 6, либо светлый порошок с добавками алюминиевой или цинковой пудры (для контроля деталей с темной поверхностью). Дисперсность порошка 0,1 – 50 мкм. Скопление порошка в виде валика на дефекте позволяет обнаружить последний. Метод позволяет выявить трещины с шириной раскрытия 0,001 мм, глубиной 0,01 мм. Контроль осуществляется визуально либо с помощью оптических средств с увеличением до ×10. При проведении контроля необходимо руководствоваться ГОСТ –24/50–80, 21/05–87. Освещенность контролируемой поверхности не менее 500 лк.
Рис. 3.3. Схема образования МПР над дефектом
Промышленностью выпущены дефектоскопы (стационарные, переносные, специализированные) типы УМДЭ – 10000, МД – 10П, МДС – 5, ПМД – 70 и др.
Возможно использование магнитолюминесцентного светящегося в ультрафиолетовых лучах порошка (смесь FeО, Fe2О3 с флуоресцирующим люминофором и добавкой связующего лака).
При магнитографическом методе МПР записывают на магнитную ленту, прижатую к поверхности изделия, и затем воспроизводят и расшифровывают полученную запись (на экране электронно-лучевой трубки или на электрохимической бумаге). Примеры магнитограмм дефектов приведены на рис. 3.4. Их характер определяется формой и напряженностью МПР, т.е. в конечном итоге, типом дефекта.
Рис. 3.4. Магнитограммы дефектов:
а – открытой поверхностной трещины; б – газовой подповерхностной пористости; в – шлакового включения; г – единичной
подповерхностной газовой поры
Для магнитографической дефектоскопии используют дефектоскопы моделей ЩИ, ЭД – 11, ВДУ – 2У, МД – 10ИМ.
В методе с использованием магнитных преобразователей для регистрации МПР применяют индукционные, феррозондовые, матричные и другие преобразователи (датчики). Так, в феррозондовом методе локальное МПР регистрируется феррозондовым датчиком (рис. 3.5), состоящим из двух одинаковых полузондов (ферритовых сердечников 1 и 2 с двумя обмотками на каждом сердечнике). Boзбуждающая обмотка питается переменным током, измерительная - несет информацию во внешних магнитных полях. Обмотки 3 и 3 включены так, что магнитные потоки Ф1 и Ф2 в двух полузондах направлены в одну сторону. Измерительные обмотки 4 и 4 включены встречно. При попадании под один из полузондов МПР магнитное равновесие в сердечниках нарушается, в измерительных обмотках возмущается ток. Чувствительность феррозондов от 5 до 20 мВ (А/см), что позволяет выявлять как поверхностные, так и подповерхностные дефекты с глубиной, залегания до 15 мм (усадочные раковины, газовые раковины, ситовидную пористость).
Рис. 3.5. Электрическая схема феррозонда:
1 и 2 – сердечники; 3 и 3' – обмотки возбуждения;
4 и 4' – измерительные обмотки
Возможно обнаружение трещин глубиной 0,05 мм, протяженностью 1 мм. Возможна автоматизация метода.
Наибольшее распространение получил магнитопорошковый метод.