LS-Sb89573

УДК 620.179.14

Методы магнитного и электромагнитного контроля: Методические указания к лабораторным работам / Сост.: Р. С. Коновалов, С. И. Коновалов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. – 36 с.

Содержат общие сведения по магнитному и электромагнитному (вихретоковому) неразрушающему контролю, назначению, устройству и принципу действия магнитных и вихретоковых дефектоскопов, а также описание методик проведения замеров толщин тонкостенных ферромагнитных объектов и поиска поверхностных дефектов в токопроводящих объектах контроля.

Предназначены для студентов, обучающихся по направлению 200100.68 «Приборостроение» в рамках магистерской программы 200141.68 «Приборы и методы контроля качества и диагностики».

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний

© СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013

2

Лабораторная работа № 1 МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ МЕТОД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Цель работы:

–практическое освоение магнитопорошкового метода магнитного неразрушающего контроля;

–ознакомление с различными методиками и устройствами намагничивания и размагничивания образцов;

–приобретение навыков экспериментального выявления дефектов в ферромагнитных образцах методом магнитопорошкового неразрушающего контроля.

Общие положения

Магнитный вид неразрушающего контроля применяют в основном для контроля изделий из ферромагнитных материалов, т. е. из материалов, которые способны существенно изменять свои магнитные характеристики под воздействием внешнего магнитного поля. Операция намагничивания (помещения изделия в магнитное поле) при этом виде контроля является обязательной.

По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного вида контроля: магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый, эффекта Холла, индукционный, пондеромоторный, магниторезисторный.

Из перечисленных методов только магнитопорошковый требует обязательного участия в контрольных операциях человека; остальные методы позволяют получать первичную информацию в виде электрических сигналов, что делает возможным полную автоматизацию процессов контроля.

В зависимости от конкретных задач неразрушающего контроля, марки контролируемого материала, требуемой производительности метода могут использоваться те или иные первичные информативные параметры. К числу наиболее распространенных относятся следующие информативные параметры: коэрцитивная сила, намагниченность, индукция, магнитная проницаемость, напряженность, эффекты Баркгаузена.

Для контроля структуры и механических свойств изделий устанавливают корреляционные связи между контролируемым параметром (темпе-

3

ратурой закалки и отпуска, твердостью и т. д.) и какой-либо магнитной характеристикой (или несколькими).

Описание экспериментальной установки

Дефектоскоп ПМД-70 предназначен для выявления дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов с относительной максимальной магнитной проницаемостью не менее 40 магнитопорошковым или магнитолюминесцентным методом.

Дефектоскоп рассчитан на работу в цеховых, лабораторных или полевых условиях. Он обеспечивает 2 способа контроля – на остаточной намагниченности и в приложенном поле, с автоматическим размагничиванием после контроля.

Внешний вид блоков дефектоскопа ПМД-70 (блока импульсного и блока управления) изображен на рисунке.

откл. Размагничивание

Соленоид Освещение

Общий вид блоков дефектоскопа

Блок импульсный и блок управления содержат переключатели «НАМАГНИЧИВАНИЕ – РАЗМАГНИЧИВАНИЕ», с помощью которых переключаются режимы работы дефектоскопа.

4

На блоке импульсном имеются клеммы «ВЫХОД» для подключения гибкого кабеля или электроконтактов. Разъем «КНОПКА ЭЛ. КОНТАКТА» используется для подключения электроконтакта с кнопкой дистанционного управления.

Блок управления содержит разъем «ЭЛ. МАГНИТ – СОЛЕНОИД» для подключения электромагнита шарнирного или соленоида. Разъем «ОСВЕЩЕНИЕ» используется для подключения фонаря. Также блок управления оснащен вольтметром и амперметром, выполненными в едином исполнении. Переключение измерительных приборов производится с помощью переключателя «ИЗМЕРЕНИЕ: ТОК – НАПРЯЖЕНИЕ».

Намагничивание в ПМД-70 осуществляется четырьмя возможными способами:

1.С помощью соленоида – катушки, работающей на переменном токе, создающей магнитное поле в образце.

2.С помощью шарнирного электромагнита – устройства, снабженного полюсными наконечниками игольчатой конструкции, обеспечивающей удовлетворительный магнитный контакт с объектами любой геометрической формы, создающего магнитное поле.

3.С помощью ручных электроконтактов с кнопкой дистанционного управления – пропусканием импульсного тока через объект.

4.С помощью гибких кабелей, проводящих импульсный ток, которые позволяют образовывать различные по форме и геометрии контуры намагничивания. Этот способ дает возможность исследовать объекты, вмонтированные в машины и устройства.

Подготовка к работе

Приготовление суспензии. Состав суспензии: 30 г магнитного порошка на 1 л воды. Одна чайная ложка с «горкой» магнитного порошка на стакан (200 мл) воды. Размешать. В качестве устройства нанесения суспензии использовать разбрызгиватель.

Порядок выполнения работы

Работа включает в себя несколько стадий и состоит из четырех экспериментов.

5

1. Намагничивание с использованием гибкого намагничивающего кабеля.

А. Намагничивание объектов контроля. К клеммам «ВЫХОД» блока импульсного подключить гибкий кабель, предварительно обмотав равномерно распределенными четырьмя витками исследуемый образец. Переключатель режимов установить в положение «НАМАГНИЧИВАНИЕ». Включить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ», расположенным на блоке импульсном. При этом загорается индикатор «ПИТАНИЕ».

Категорически запрещается прикасаться к гибкому кабелю и от-

крытым элементам (клеммам, розеткам) при включенном дефектоско-

пе!

Нажатием кнопки «ПУСК» в импульсном блоке пропустить импульс тока через гибкий кабель, тем самым намагнитив образец.

Выключить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ – ОТКЛ». При этом индикатор «ПИТАНИЕ» должен погаснуть. Освободить образец от гибкого кабеля.

Б. Нанесение суспензии. (Работу проводить в резиновых перчатках,

избегая попадания суспензии на одежду, открытые участки кожи.)

Магнитную суспензию наносят на контролируемую поверхность путем полива объекта либо погружением небольших деталей в ванну с хорошо перемешанной суспензией.

Положить образец в сухую ванночку. При поливе объект располагают так, чтобы суспензия стекала с контролируемой поверхности, не застаиваясь в отдельных местах (углублениях, «карманах», между ребрами и др.)

В. Снятие показаний. При использовании магнитной суспензии осмотр выполняют после стекания основной ее массы с контролируемого участка поверхности объекта. При магнитопорошковом контроле дефекты обнаруживают и оценивают по наличию на контролируемой поверхности индикаторного рисунка в виде осаждений магнитного порошка, видимых невооруженным глазом или в лупу. Подобное осаждение порошка должно воспроизводиться повторно после каждого нового нанесения магнитной суспензии или порошка.

При осмотре необходимо принимать меры для предотвращения стирания магнитного порошка с дефектов. В случаях стирания отложений порошка контроль следует повторить. Повторный контроль проводят также в случае образования нечетких индикаторных рисунков.

6

Г. Оценка результатов контроля. Документирование результатов контроля может быть обеспечено изготовлением магнитограммы дефекта посредством снятия отпечатка рисунка на липкой полиэтиленовой ленте (скотч) или аналогичном материале, а также фотографированием.

Выделить на отпечатке (фотографии) обнаруженные дефекты. Сделать заключение о виде каждого дефекта и предполагаемых возможных методах устранения.

Д. Размагничивание объектов контроля. Очистить объект от следов суспензии в ванночке с чистой водой, вытереть насухо мягкой тканью. К клеммам «ВЫХОД» блока импульсного подключить гибкий кабель, предварительно обмотав равномерно распределенными четырьмя витками исследуемый образец. Переключатель режимов установить в положение «РАЗМАГНИЧИВАНИЕ». Включить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ», расположенным на блоке импульсном. При этом загорается индикатор «ПИТАНИЕ».

Нажатием кнопки «ПУСК» в импульсном блоке пропустить ток с уменьшающейся амплитудой колебаний через гибкий кабель, тем самым размагнитив образец. Процесс размагничивания контролировать по характерным звукам, иллюстрирующим колебания тока с уменьшающейся амплитудой.

Выключить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ – ОТКЛ». При этом индикатор «ПИТАНИЕ» должен погаснуть. Освободить образец от гибкого кабеля. Отключить гибкий кабель, смотать и поместить в ящик.

2. Намагничивание с использованием электроконтактов с кнопкой дистанционного управления.

А. Намагничивание объектов контроля. К клеммам «ВЫХОД» блока импульсного подключить электроконтакты, в разъем «КНОПКА ЭЛ. КОНТАКТА» вставить вилку электроконтакта, на котором расположена кнопка дистанционного управления. Переключатель режимов установить в положение «НАМАГНИЧИВАНИЕ». Включить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ», расположенным на блоке импульсном. При этом загорается индикатор «ПИТАНИЕ».

Эксперимент проводить исключительно в резиновых перчатках,

стоя на резиновом коврике. Вокруг проводящего опыт должно быть сво-

бодное от наблюдающих пространство радиусом не менее 1 м.

7

При намагничивании объектов контроля ручными электроконтактами их следует располагать на расстоянии не менее 5 см друг от друга. Нажатием кнопки дистанционного управления, расположенной на одном из электроконтактов, пропустить импульс тока в исследуемый образец, тем самым намагнитив его.

Выключить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ – ОТКЛ». При этом индикатор «ПИТАНИЕ» должен погаснуть. Отключить электроконтакты.

Б. Нанесение суспензии (аналогично п. 1Б). В. Снятие показаний (аналогично п. 1В).

Г. Оценка результатов контроля (аналогично п. 1Г).

Д. Размагничивание объектов контроля. Очистить объект от следов суспензии в ванночке с чистой водой, вытереть насухо мягкой тканью. К клеммам «ВЫХОД» блока импульсного подключить электроконтакты, в разъем «КНОПКА ЭЛ. КОНТАКТА» вставить вилку электроконтакта, на котором расположена кнопка дистанционного управления. Переключатель режимов установить в положение «РАЗМАГНИЧИВАНИЕ». Включить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ», расположенным на блоке импульсном. При этом загорается индикатор «ПИТАНИЕ».

Нажатием кнопки дистанционного управления, расположенной на одном из электроконтактов, пропустить импульс тока через исследуемый образец, тем самым размагнитив его. Процесс размагничивания контролировать по характерным звукам, иллюстрирующим колебания тока с уменьшающейся амплитудой.

Выключить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ – ОТКЛ». При этом индикатор «ПИТАНИЕ» должен погаснуть. Отключить электроконтакты, смотать провода и поместить в ящик.

3. Намагничивание с использованием соленоида.

А. Намагничивание объектов контроля. В разъем «СОЛЕНОИД» блока управления вставить вилку соленоида, предварительно поместив в него исследуемый образец. Переключатели режимов блока импульсного и блока управления установить в положение «НАМАГНИЧИВАНИЕ». Регулятор «ТОК» на блоке управления повернуть по часовой стрелке до упора – в положение «MAX». Включить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ», расположенным на блоке импульсном. При этом загорается индикатор «ПИ-

8

ТАНИЕ». Затем на блоке управления переключатель «ПИТАНИЕ ВКЛ – ОТКЛ» перевести в положение «ВКЛ».

В отличие от гибкого кабеля и электроконтактов соленоид создает магнитное поле, а не производит намагничивание пропуская импульсный ток через образец. На соленоиде расположены переключатели «ПРЯМОЙ ТОК – ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК» (всегда в положении «ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК») и «ВКЛ». Поместить исследуемый объект в полость катушки. Включением «ВКЛ» и удержанием его в течение 30 с создать магнитное поле, тем самым намагнитив образец. Процедуру намагничивания повторить несколько раз для получения наибольшей степени намагниченности образца.

Выключить дефектоскоп переключателями «ПИТАНИЕ – ОТКЛ» на блоке импульсном и блоке управления. При этом индикатор «ПИТАНИЕ» должен погаснуть. Вынуть образец из соленоида.

Б. Нанесение суспензии (аналогично п. 1Б). В. Снятие показаний (аналогично п. 1В).

Г. Оценка результатов контроля (аналогично п. 1Г).

Д. Размагничивание объектов контроля. Очистить объект от следов суспензии в ванночке с чистой водой, вытереть насухо мягкой тканью. Пере-

ключатели режимов установить в положение «» на блоке импульсном и в положение «РАЗМАГНИЧИВАНИЕ» на блоке управления. Регулятор «ТОК» повернуть по часовой стрелке до упора – в положение «MAX». Включить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ», расположенным на блоке импульсном. При этом загорается индикатор «ПИТАНИЕ». Затем на блоке управления переключатель «ПИТАНИЕ ВКЛ – ОТКЛ» перевести в положение «ВКЛ».

Поместить исследуемый образец в полость соленоида. Включением «ВКЛ» и удержанием его создать магнитное поле, при этом однократно кратковременно нажать кнопку «РАЗМАГ» на блоке управления. За ходом размагничивания следить с помощью встроенного амперметра, при этом стрелка должна иллюстрировать колебания тока с уменьшающейся амплитудой. Переключатель «ВКЛ», расположенный на соленоиде, отпустить после завершения колебаний стрелки. Процедуру размагничивания повторить несколько раз.

Выключить дефектоскоп переключателями «ПИТАНИЕ – ОТКЛ» на блоке импульсном и блоке управления. При этом индикатор «ПИТАНИЕ» должен погаснуть.

9

4. Намагничивание с использованием шарнирного электромагни-

та.

А. Намагничивание объектов контроля. В разъем «ЭЛ. МАГНИТ» блока управления вставить вилку электромагнита. Переключатели режимов блока импульсного и блока управления установить в положение «НАМАГНИЧИВАНИЕ». Регулятор «ТОК» повернуть по часовой стрелке до упора – в положение «MAX». Включить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ», расположенным на блоке импульсном. При этом загорается индикатор «ПИТАНИЕ». Затем на блоке управления переключатель «ПИТАНИЕ – ОТКЛ» перевести в верхнее положение.

В отличие от гибкого кабеля и электроконтактов электромагнит создает магнитное поле, а не производит намагничивание пропусканием импульсного тока через образец. Расположить игольчатые концы электромагнита на объекте таким образом, чтобы покрыть ими максимальную площадь поверхности, надавить. Кнопку дистанционного управления перевести в положение « » на 30 с, тем самым намагнитив образец. Процедуру намагничивания повторить несколько раз для получения наибольшей степени намагниченности образца.

Выключить дефектоскоп переключателями «ПИТАНИЕ – ОТКЛ» на блоке импульсном и блоке управления. При этом индикатор «ПИТАНИЕ» должен погаснуть.

Б. Нанесение суспензии (аналогично п. 1Б). В. Снятие показаний (аналогично п. 1В).

Г. Оценка результатов контроля (аналогично п. 1Г).

Д. Размагничивание объектов контроля. Очистить объект от следов суспензии в ванночке с чистой водой, вытереть насухо мягкой тканью. Пере-

ключатели режимов установить в положение «» на блоке импульсном и в положение «РАЗМАГНИЧИВАНИЕ» на блоке управления. Регулятор «ТОК» повернуть по часовой стрелке до упора – в положение «MAX». Включить дефектоскоп переключателем «ПИТАНИЕ», расположенным на блоке импульсном. При этом загорается индикатор «ПИТАНИЕ». Затем на блоке управления переключатель «ПИТАНИЕ ВКЛ – ОТКЛ» перевести в положение «ВКЛ».

Расположить игольчатые концы электромагнита на объекте таким образом, чтобы покрыть ими максимальную площадь поверхности, надавить. Кнопку дистанционного управления перевести в положение « », при этом

10