книги из ГПНТБ / Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие

заться расплывчатыми. Повышенная температура приводит к испарению легколетучих составляющих проникающей жидко­ сти, что вызывает увеличение ее вязкости. Оптимальной тем­ пературой для контроля цветным методом является

+ 15ч-+25° С.

Для надежного контроля капиллярными методами изделие должно быть чистым, чтобы проникающая жидкость могла свободно проникнуть в полости дефектов. Инородные вещества помимо того, что они могут закрыть или заполнить полости дефектов, могут снижать капиллярные свойства проникающей жидкости или ухудшать ее флуоресценцию (окраску).

На контролируемых изделиях не должно быть лакокрасоч­ ных, гальванических или других покрытий, препятствующих заполнению проникающей жидкостью полости дефекта. Необ­ ходимо удалять окалину и продукты коррозии, которые закры­ вают поверхностные дефекты и, кроме того, могут явиться причиной появления «ложных» дефектов, удерживая прони­ кающую жидкость.

Естественно, что поверхность изделия должна быть очище­ на от грязи, жира, волокон и т. п. Обезжиривание поверхности производится с помощью бензина Б-70, ацетона или других легколетучих растворителей.

Нельзя промывать поверхность керосином, так как удалить его из полости дефекта полностью не удается даже при нагре­ ве изделия. Поэтому после магнитопорошкового контроля с использованием керосино-масляной суспензии не рекомендует­ ся проводить повторный контроль капиллярными методами. Если все-таки такой контроль проводился, то необходимо тща­ тельно обезжирить поверхность, обдуть ее сжатым воздухом и прогреть детали при 170— 180° С в течение часа (готовые де­ тали можно прогревать только при условии, что температура нагрева ниже температуры отпуска).

Для очистки деталей нежелательно применять пескоструй­ ную очистку, очистку металлическими щетками или шабровку, а также обкатку роликами, дробеструйную обработку и т. п., так как над дефектами могут образоваться «мостики» за счет

крошки или щетки допустимо только для деталей из материала с HRC более 40.

Полирование и некоторые другие виды поверхностной об­ работки, которые могут привести к перекрыванию выходных отверстий дефектов, желательно выполнять после контроля капиллярными методами.

Поверхностная обработка, включающая применение кон­ центрированных кислот или щелочных растворов, может при­

251

вести к ослаблению индикаторных следов за счет снижения люминесценции. Поэтому анодирование алюминиевых сплавов, пассивирование нержавеющей стали лучше производить после контроля.

Проведению контроля капиллярными методами препятст­ вует также окисная пленка на поверхности детали. Если дета­ ли изготовлены из жаропрочных сплавов, то окисная пленка ухудшает смачиваемость детали проникающей жидкостью. Если не удалять окисную пленку, то следует увеличить время пропитки (примерно вдвое) для лучшего заполнения полости дефекта проникающей жидкостью.

Для покрытия поверхности изделия проникающей жидко­ стью его погружают в ванну с жидкостью, набрызгивают жидкость или наносят кистью. Наиболее равномерное покры­ тие получается при иабрызгивании жидкости через распыливающие насадки. При контроле небольших поверхностей мож­ но использовать портативные аэрозольные распылители.

Следует учитывать, что при нанесении проникающей жидко­ сти, если она содержит легколетучие составляющие, с помощью краскораспылителя, происходит их испарение, что увеличи­ вает вязкость жидкости и поэтому ухудшает ее проникновение в полости дефектов.

Время, в течение которого проникающая жидкость должна контактировать с поверхностью контролируемого изделия, за ­ висит от состава жидкости, материала детали, характера де­ фектов и желаемой чувствительности. Оно может составлять от нескольких минут до десятков минут. Чем меньше раскры­ тие дефекта, тем больше требуется времени.

Определение времени пропитки проникающей жидкостью можно производить на изделия с типовыми дефектами. Время выдержки подбирается так, чтобы индикаторные следы дефек­ тов были четко выражены. Время пропитки при выявлении, на­ пример, шлифовочных и усталостных трещин будет меньше, чем при выявлении трещин термического происхождения из-за снижения смачивания жидкостью окисленных стенок трещины.

Время пропитки увеличивается также при контроле литых деталей со значительной пористостью.

Скорость проникновения жидкости в полости дефектов можно увеличить, повысив ее температуру, т. е. увеличить жидкотекучесть.

Эффективность капиллярных методов повышается, если проникающую жидкость наносить на нагретые изделия, так как при этом увеличивается раскрытие дефекта на поверхно­ сти. Кроме этого, при погружении нагретого изделия в холод­ ную проникающую жидкость давление в полости дефекта по­

252

жидкостями. Причем должны быть удалены даже следы про­ никающей жидкости. Эта операция играет существенную роль в процессе контроля, так как при чрезмерно интенсивной про­ мывке может быть удалена некоторая часть проникающей жидкости из полости дефекта, а при недостаточной — могут оставаться следы жидкости, что вызывает появление «ложных» дефектов.

После удаления излишков проникающей жидкости изделие просушивают в струе или горячего воздуха, или чистого сухо­ го воздуха, или просто на воздухе.

Излишек водосмываемой проникающей жидкости с поверх­ ности изделия удаляют водой. При этом необходимо следить за тем, чтобы резьбы и отверстия были хорошо промыты.

Излишки люминесцирующей проникающей жидкости луч-' ше удалять при ультрафиолетовом освещении.

Малогабаритные детали рекомендуется промывать в ванне. Для ускорения удаления водосмываемой жидкости можно использовать теплую воду при температуре 30—40° С. При бо­ лее высокой температуре воды возможно удаление из полости дефекта некоторой части проникающей жидкости.

При промывке поверхности изделия водой с последующим эмульгированием предварительно необходимо поверх слоя проникающей жидкости наносить эмульгатор. Для этого изде­ лие или погружают в него, или поливают поверхность изделия. Менее желательно наносить эмульгатор кистью, так как при этом может быть удалена проникающая жидкость из неглубо­ ких и относительно широких дефектов. Эмульгатор диффунди­ рует в проникающую жидкость, делая ее водорастворимой. Время эмульгирования определяется экспериментально. Для изделий с шероховатой поверхностью это время больше, чем для гладких. Большая шероховатость поверхности изделия может послужить препятствием для применения проникающей жидкости с последующим эмульгированием.

Особенно строго надо следить за временем эмульгирования при контроле изделий с неглубокими дефектами.

Осмотр изделий производится для обнаружения индикатор­ ных следов от выступившей из полости дефектов проникающей

сцентный ■— то при ультрафиолетовом освещении. Осмотр мож­ но производить невооруженным глазом. Для выявления мел-

253

ких дефектов применяют лупы 4—7-кратного увеличения или бинокулярный микроскоп типа МБС.

Между нанесением проявителя и осмотром должно пройти определенное время, необходимое для того, чтобы проникаю­ щая жидкость успела проникнуть в проявляющее вещество. Это время равно приблизительно половине времени пропитки. Оно может изменяться от нескольких минут до нескольких ча­ сов. При цветном методе контроля проявление, как правило, происходит сразу после нанесения проявляющего вещества и заканчивается практически через 5—6 мин.

Характер индикаторных следов определяется видом прони­ кающей жидкости. Индикаторные следы будут наблюдаться в виде желто-зеленых точек или линий на темпом фоне при лю­ минесцентном контроле и в виде красных на белом фоне —• при цветном.

Решающее значение имеет качество расшифровки индика­ торных следов. Форма индикаторного рисунка позволяет су­ дить не только о виде дефекта, его протяженности, но и о глу­ бине. Величину дефекта можно приблизительно оценить как по ширине индикаторного следа, его интенсивности, так и по ско­ рости его роста.

Рассмотрим характерные признаки индикаторных рисунков различных дефектов.

1. Индикаторные следы в виде сплошных линий. Такой ха­ рактер имеют индикаторные следы трещин. Объем трещины ха­ рактеризуется шириной и яркостью люминесцентной или цвет­ ной индикаторной линии, которая может быть прямой или кри­ волинейной. В виде узкой непрерывной линии, ровной или

шва. трещины, не по всей своей длине выходящие на поверх­ ность изделия.

3. Индикаторные следы в виде округленных участков. Га­ зовые включения, литейная пористость будут давать индика­ торные следы в виде округленных участков. Появление округ­ ленных участков индикаторных следов объясняется большим объемом проникающей жидкости, содержащейся в полостях де­ фектов. Действительная форма дефекта при этом может быть и неправильной формы. Большой объем полости свища в свар­ ном шве также может привести к появлению индикаторного следа в виде округленного пятна.

4. Индикаторные следы в виде отдельных точек. Так про­ является пористость.

2 5 4

5.Индикаторные следы в виде группы коротких линий или сетки указывают на наличие межкристаллитной коррозии или растрескивания материала.

6.Рассеянные индикаторные следы. Такой характер инди­ каторного рисунка может дать распространенная по всей по­ верхности мелкая пористость. Но плохая очистка изделия пе­ ред контролем, недостаточно тщательное удаление с поверхно­ сти изделия излишков проникающей жидкости, нанесение про­ являющего вещества чрезмерной толщины также могут привести к появлению таких следов.

От объема полости дефекта, типа проникающей жидкости, выдерживания режима контроля (температуры, времени про­ питки и других факторов) зависит четкость индикаторных сле­ дов. Четкие индикаторные следы обычно получаются при выяв­ лении дефектов малого раскрытия.

Наряду с индикаторными следами от истинных дефектов могут быть индикаторные следы и от «ложных» дефектов. При­ чинами, вызвавшими появление ложных дефектов, могут быть: оставшиеся после очистки поверхности масла и смазки (могут люминесцировать), наличие на поверхности изделия окалины, необработанная поверхность (может удерживать проникаю­ щую жидкость), пористая окисная пленка (может поглощать проникающую жидкость) и т. п.

Применяемые при капиллярных методах контроля мате­ риалы (ацетон, бензин, бензол, эфир уксусной кислоты и др.> могут оказывать вредное действие на организм человека ввиду их токсичности. Поэтому все работы по выполнению контроля необходимо выполнять при включенной приточно-вытяжной вентиляции в спецодежде и резиновых перчатках.

Порошкообразные проявляющие вещества, как правило, не­ токсичны, но необходимо предусмотреть меры, чтобы они не попали в носоглотку.

При попадании ультрафиолетового излучения в глаза оно может вызвать слезотечение и появление «дымки» перед гла­ зами. Поэтому источники УФС следует экранировать, а также использовать фильтры, не пропускающие УФС, но пропускаю­ щие видимый свет.

При работе источников УФС образуется озон и происходит ионизация воздуха, поэтому на рабочем месте должна быть вентиляция.

Необходимо предусмотреть также противопожарные меро­ приятия, так как в состав многих материалов входят состав­ ляющие с низкой температурой вспышки.

После окончания контроля с поверхности изделий удаляют проявляющее вещество. Сорбционное проявляющее вещество

255

удаляют промывкой изделия водой или протиркой ветошыо, диффузионное — промывкой водой пли растворителями нитро­ красок (погружением в ванну, кистью, ветошыо).

§ 43. Аппаратура

Аппаратура для капиллярных методов контроля подразде­ ляется на три группы: портативная переносная, стационарные и специализированные крупногабаритные установки, создавае­ мые для контроля ограниченного числа изделий крупносерий­ ного или массового производства (иногда в составе поточной линии).

Портативная аппаратура используется при профилактиче­ ских осмотрах. Для цветного метода контроля выпускается, например, переносный дефектоскоп ДМК-4. В него входят ем­ кости с жидкостями, кисти, краскораспылитель (типа 0—37), эталоны, лупы, перчатки. Для люминесцентного контроля имеются портативные источники УФС (например, Луч-1), кото­ рые могут использоваться при местном затемнении рабочего места.

В последнее время в практику контроля начинают внедрять­ ся дефектоскопические аэрозоли, в которых в качестве пропеллентов применены фреоны. Достоинством аэрозолей является их постоянная готовность к употреблению и отсутствие в про­ цессе хранения испарения легколетучих составляющих.

Промышленностью выпускаются стационарные дефектоско­ пы для люминесцентного контроля типа ЛД-2, ЛД-4, КД-21Л и переносные люминесцентные дефектоскопы КД-31Л и КД-32Л.

Применяется для люминесцентного контцоля также механи­ зированный дефектоскоп ЛДА-3.

Вкачестве источников УФС при люминесцентном методе контроля используются ртутно-кварцевые лампы высокого дав­ ления (ПРК-2, ПРК-4, ПРК-7) и сверхвысокого давления

(ДРШ-100, ДРШ-250—3, ДРШ-500—3, ДРШ-1000—3 и др).

Для задержания видимой части спектра применяются свето­ фильтры типа УФС (УФС-3, УФС-4, УФС-6).

Впрактике контроля применяются следующие оптические

применением линз-насадок).

256

Микроскопы: отсчетный МИР-1М (МИР-2); бинокулярные

Приборы для осмотра внутренних поверхностей: периско­ пический дефектоскоп ПД-60 (для осмотра полостей диамет­ ром более 35 мм на длине более 900 мм, 4 Х ), цистоскопы Ц-11, Ц-12, Ц-13, Ц-14 (для осмотра полостей диаметром более 8 мм), перископический дефектоскоп коленчатый ПДК-60 (то же, что и ПД-60, кроме того имеет два колена, изменяющих ход лучей на 75° или на 90°), прибор для осмотра внутренних поверхностей РВП-452 (для контроля отверстий диаметром

24—30 мм) и др.

Г л а в а XII

МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

§44. Область применения магнитных методов контроля

иих характеристика

Магнитные методы можно использовать только для контро­ ля деталей, изготовленных из ферромагнитных материалов. Эти методы применяются для выявления мест нарушения сплошности материала детали, расположенных на поверхности и в подповерхностных слоях, а в отдельных случаях —• и внут­ ри детали, т. е. трещин (усталостных, шлифовочных, зака­ лочных, сварочных, ковочных, штамповочных), волосовин, за­ катов, заковов, расслоений (расположенных не параллельно поверхности), флокенов, надрывов, непроваров в стыковых соединениях; неметаллических включений. Они могут исполь­ зоваться для обнаружения ферритных включений в деталях из аустенитных сплавов.

Магнитные методы могут применяться для корректировки отдельных технологических процессов изготовления деталей (шлифования, термической обработки, сварки; ковки, штам­ повки, протяжки и др.).

Благодаря высокой чувствительности магнитных методов, объективности, простоте и быстроте операций, четкости опре­ деления дефектов и надежности они получили большое распро­ странение в промышленности. Их достоинством является так­ же возможность применения для контроля деталей сложной формы и любого габарита.

Магнитные методы контроля развиваются в двух направле­ ниях: одно — с использованием в качестве индикаторов ферро­

В дальнейшем будут рассмотрены три метода магнитного кон­ троля: магнитопорошковый, магнитоферрозондовый и магнито­ графический.

Рис. 62. Схема возникновения магнитных полей рассеяния:

а — при продольном намагничивании; б — при циркулярном намагничивании; / — тре­ щина: 2 — неметаллическое включение

Магнитные методы контроля ферромагнитных деталей основаны на явлении возникновения на поверхности намагни­ ченной детали в местах, где имеются дефекты (типа наруше­ ния сплошности материала или наличия включения с другой магнитной проницаемостью), магнитного поля рассеяния. Если на поверхности намагниченной детали будет установлено на­ личие магнитного поля рассеяния, то это значит, что в данном месте детали, вероятно, имеется дефект.

На рис. 62 показана схема возникновения магнитного по­ ля рассеяния над дефектом. Магнитные силовые линии распре­ деляются главным образом по магнитному материалу. Магнит­ ный поток при прохождении через бездефектную часть детали не изменяет своего направления. Но если на пути магнитного потока встретится дефект, т. е. препятствие с малой магнитной проницаемостью, то он вызовет искажение направления маг­ нитного поля, наведенного в детали. Магнитные силовые линии в местах нахождения дефектов изменят направление и часть из них выйдет за пределы детали, т е. создается магнитное поле рассеяния. Это явление можно представить еще и таким образом, что на краях дефекта возникают магнитные полюсы, создающие магнитное поле рассеяния.

Величину отклонения магнитных силовых линий при их по­

258

падании в среду с меньшей магнитной проницаемостью можно определить по следующей формуле:

где он и 02 — углы падения и преломления магнитных силовых линий;

И1 и 1-12 — величины магнитных проницаемостей сред. Поле рассеяния существует на поверхности детали как во

время нахождения детали во внешнем намагничивающем поле, так и после снятия этого поля, так как деталь остается намаг­ ниченной за счет остаточной индукции.

Напряженность магнитного поля рассеяния и его характер определяются большим количеством факторов. Среди этих факторов — величина напряженности намагничивающего поля, магнитная проницаемость материала изделия, его размер и форма, форма, размер, расположение и ориентация дефекта.

Размер выявляемого дефекта зависит от напряженности поля рассеяния, обусловленного дефектом. Напряженность по­ ля рассеяния быстро падает с увеличением глубины залегания дефекта под поверхностью.

Все магнитные методы контроля основаны на обнаружении или измерении магнитных полей рассеяния над дефектами. Наиболее простым способом обнаружения магнитных полей рассеяния является перемещение над намагниченным издели­ ем обыкновенной магнитной стрелки. Стрелка будет совпадать с направлением магнитных силовых линий и таким образом указывать на любое искажение магнитного поля. Однако су­ щественным недостатком этого способа является низкая чув­ ствительность и неудобство его применения.

Для сканирования изделий могут быть использованы иска­ тельные катушки. При относительном перемещении намагни­ ченного изделия и искательной катушки в ней будет возникать электродвижущая сила. Искажение магнитного потока, вы­ званное наличием дефекта, будет изменять величину электро­ движущей силы, возникающей в катушке.

Другим способом, с помощью которого можно обнаружить магнитное поле рассеяния, является применение мелкого фер­ ромагнитного порошка.

Для выявления магнитных полей рассеяния используются также феррозонды, магнитная лента и т. д.

§ 45. Способы намагничивания и выбор режимов

• намагничивания

Намагничивание — одна из основных операций при магнит­ ном контроле. Проверяемую деталь необходимо намагнитить

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