6.3 Размагничивание деталей. Демагнитизаторы. Контроль размагниченности
Все детали, прошедшие МП контроль и признанные годными по результатам этого контроля, должны быть подвергнуты размагничиванию. Это необходимо, поскольку, кроме намагничивания, при МП контроле детали могут намагничиваться от электродуговой сварки, при случайном контакте с постоянным магнитом или электромагнитом, при близком нахождении дефектоскопа от места грозового разряда. Детали, подвергающиеся вибрациям или знакопеременным нагрузкам, могут также намагнититься даже в слабом магнитном поле, например, в магнитном поле Земли. При вибрациях ослабляются силы трения между доменами и облегчается их ориентация в направлении внешнего поля, т.е. облегчается намагничивание.
Магнитные поля неразмагниченных деталей могут вызвать нежелательные последствия. В зазорах трущихся деталей могут накапливаться ферромагнитные продукты износа деталей и вызывать их заклинивание. При механической обработке плохо размагниченных заготовок стружка прилипает к резцу и снижает чистоту обработки поверхности детали. При электродуговой сварке неразмагниченных деталей дуга отклоняется магнитным полем, что снижает качество сварного шва т. п.
Размагничивание деталей производят следующими способами:
1) нагреванием детали до точки Кюри;
2) однократным приложением встречной намагниченности детали магнитного поля такой напряженности, после уменьшения которой до нуля деталь оказывается практически размагниченной;
3) воздействием на деталь магнитным полем уменьшающейся амплитуды от максимального значения до нуля при одновременном периодическом изменении его полярности.
Второй способ можно пояснить, например, следующим образом. При намагничивании детали импульсным полем амплитудой А1 деталь намагнитится до остаточной индукции Br1. Если после этого к детали приложить импульс обратной полярности, амплитуда которого А2 равна приблизительно коэрцитивной силе Нс, то деталь размагнитится (рис. 6.19).
–Нc
А1
А2
Рис. 6.19 Изменение магнитной индукции в детали
при размагничивании её за один цикл
Первые два способа размагничивания при МП контроле не применяются. При использовании третьего способа следует учитывать, что направление размагничивающего поля должно, как правило, совпадать с направлением магнитного поля, которым деталь была намагничена. Начальная напряженность размагничивающего поля во всех точках объема детали, подлежащей размагничиванию, должна быть более трёх–пяти значений коэрцитивной силы материала. Процесс размагничивания должен включать не менее 40 (по некоторым источникам, 30) периодов размагничивающего поля, равномерно убывающих по амплитуде. На рис. 6.20 показан случай неполного размагничивания детали, если амплитуда первого импульса размагничивающегося поля Н1 по амплитуде равна значению коэрцитивной силы Нс материала или меньше его. После окончания процесса размагничивания остаточная индукция уменьшится до значения Br2. Для полного размагничивания в этом случае процесс необходимо провести несколько раз.
В основу большинства схем размагничивания положен третий способ размагничивания, сущность которого состоит в следующем. При периодическом перемагничивании детали ее магнитное состояние изменяется по уменьшающимся симметричным петлям гистерезиса (рис. 6.21). Питание размагничивающего устройства осуществляют или токами промышленной частоты, или постоянным током меняющейся полярности, или токами в виде разнополярных импульсов. Применяют также размагничивающие устройства (демагнитизаторы), содержащие колебательный контур, позволяющий получить затухающие колебания тока. При достижении напряженности размагничивающего поля нулевого значения процесс размагничивания заканчивается, деталь оказывается практически размагниченной, при этом магнитная структура детали приходит в такое состояние, при котором магнитные поля доменов направлены хаотично и компенсируют друг друга.
1
Кривая
намагничивания
B
Br1
Br2
Ннам
Н
–Нс
–Н1
Н2
Н1Нс
Рис. 6.20 Пример неполного размагничивания детали
Рис. 6.21 Изменение магнитной индукции в детали
при размагничивании убывающим переменным магнитным полем
В зависимости от формы и размеров деталей различают следующие схемы размагничивания деталей (рис. 6.22–6.24).
Соленоид
Н, А/см
Детали
Не менее 500 мм
Не менее 500 мм
Рис. 6.22 Схема размагничивания (удалением детали
от соленоида или удалением соленоида от детали)
Переключатель
Реостат
Рис. 6.23 Схема размагничивания (коммутацией постоянного тока
в намагничивающем устройстве)
Автотрансформатор
Рис. 6.24 Схема размагничивания
(уменьшением амплитуды переменного тока)
Иногда после размагничивания деталь оказывается намагниченной до уровня, который превышает допустимые значения. Основными факторами, ухудшающими качество размагничивания деталей, являются:
большие размеры объектов, их сложная форма, малое удлинение;
быстрая перемена направления магнитного поля при размагничивании;
близкое расположение размагничиваемой детали от установок, создающих магнитные поля;
слишком большое магнитное сопротивление мест контакта электромагнита с деталью.
Ухудшению качества размагничивания деталей может способствовать совпадение продольной оси протяженной детали с направлением магнитного поля Земли. Снизить качество размагничивания детали может и быстрое уменьшение амплитуды размагничивающего поля.
Для наиболее полного размагничивания деталей существует ряд рекомендаций. Перечислим некоторые из них.
1. Если детали имеют сложную форму, то:
увеличивается напряженность поля соленоида в 2…4 раза;
при удалении детали из соленоида вращение её в различных плоскостях происходит таким образом, чтобы отдельные участки (части) детали в определенные моменты времени были направлены вдоль вектора напряженности размагничивающего поля;
при автоматическом снижении переменного тока в соленоиде деталь (не извлекать из соленоида) вращается в различных плоскостях так, чтобы отдельные участки детали в определенные моменты времени были направлены по полю соленоида.
Примечание. Для размагничивания детали сложной формы с вращением и при одновременном удалении ее из соленоида (или при одновременном уменьшении переменного тока в соленоиде) требуется напряженность размагничивающего поля в 2…4 раза меньшая, чем для размагничивания без вращения.
2. Если детали имеют большие размеры и сложную форму, то применяют размагничивание детали по участкам с использованием кабеля, наматываемого на недостаточно размагниченные части.
3. При коротких деталях применяют укладку коротких деталей в цепочки торцевыми поверхностями друг к другу или размещают короткую деталь между двумя длинными деталями.
4. Неразмагничивание деталей происходит из-за быстрой перемены направления магнитного поля при размагничивании и быстрого снижения амплитуды размагничивающего поля.
Формула, определяющая максимальную скорость Vmax перемещения детали через размагничивающий соленоид, питаемый переменным током, при которой обеспечивается нормальное размагничивание детали, имеет вид:
Vmax = (Нmax – (1 – с) f)/(dH/dx)max,
где Нmax – максимальная напряженность магнитного поля соленоида в зоне прохождения детали;
f – частота размагничивающего тока;
(dH/dx)max – максимальное значение градиента магнитного поля в направлении, параллельном оси соленоида, в зоне прохождения размагничиваемой детали;
с – коэффициент, определяющий максимальное допустимое уменьшение амплитуды напряженности магнитного поля между последующим Н2 и предыдущим Н1 периодами: с = Н2/Н1. Обычно достаточно, если с = = 0,95.
Наличие остаточной намагниченности детали можно быстро обнаружить с помощью цепочки канцелярских скрепок, пермаллоевой иголки, подвешенной на тонкой нити, и т. д.
Для количественной оценки качества размагничивания применяют измерители напряженности и градиента напряженности магнитного поля типа: ФП-1, ФП-2, ПКР-1м, ИМП-2 (рис. 6.25) и др.
Рис. 6.25 Измеритель напряженности ИМП-2