Магнитные методы дефектоскопии

Этими методами выявляются в стальных и чугунных деталях судо­вых механизмов и устройств трещины — усталостные, от термообра­ботки и шлифовочные, поверхностные и подповерхностные плены, во­лосовины, закаты и заковы (на глубине не свыше 2—3 мм). На судо­ремонтных заводах магнитным методом проверяют коленчатые валы, роторы турбин, упорные и гребные валы, баллеры рулей, шатуны и штоки быстроходных двигателей, лопатки, диски и диафрагмы турбин, пружины топливных насосов, форсунок и клапанов газораспределения двигателей.

Различают два метода подобной дефектоскопии: магнитно-по­рошковый и магнитно-индукционный.

Наибольшее распространение получил магнитно-порошковый ме­тод, впервые примененный в 1929 году советскими инженерами А. Н. Колесниковым и А. Н. Матвеевым. Этот метод основан на свой­стве намагничивания испытываемой детали. Если деталь имеет тре­щины, то часть магнитных силовых линий выходит на поверхность, об-

разуя сгущения магнитного поля (рис. 10, а, б, в, г). Если опустить намагниченную деталь в ванну с керосином, в котором находится во взвешенном состоянии металлическая пыль (железная окалина или железная пудра), в районе концентрации магнитных силовых линий образуется сгущение металлической пудры. По осевшей пудре (в виде черных пятен или линий) выявляют места пороков внутри или на по­верхности проверяемой детали. После проверки деталь размагничи­вают.

Магнитные порошки применяют не только во взвешенном состоя­нии в виде суспензии в различных жидкостях (керосин, минеральные масла, спирт, вода), но и сухими. Сухие магнитные порошки обычно используют при выявлении подповерхностных дефектов большого раз­мера. Порошок наносят на сухую намагниченную поверхность испыты­ваемой детали через мелкую сетку. Магнитные суспензии дают луч­шие результаты при выявлении мелких поверхностных трещин. Про­веряемую намагниченную деталь погружают на 1—2 мин в жидкую магнитную суспензию или поливают ею проверяемые участки детали.

Магнитные порошки изготовляют из окислов железа, подвергну­тых восстановительному обжигу (без доступа воздуха) при температу­ре 800—900° С в присутствии восстановителей (керосин, минеральные масла). В качестве исходных материалов используют крокус, железный сурик, охру, магнитные окислы железа (магнетит), прокатную и ко­вочную окалину, молотую чугунную стружку, отсепарированную маг­нитом наждачную пыль, полученную после шлифовки стальных изде­лий. Для светлой поверхности проверяемой детали применяют темные магнитные порошки, для темной — светлые. Чтобы получить магнит­ный порошок, к темному добавляют красители: 15—20% окиси цинка или 10—15% двуокиси титана, либо смешивают темный порошок с алюминиевым в равном соотношении.

Магнитные суспензии для проверки деталей со светлыми поверх­ностями приготовляют либо из трансформаторного масла, либо из масел МК или МС и керосина: 40—50% масла, 50—60% керосина; на 1 л жидкости — 50 г магнитного порошка. Для проверки деталей с темными поверхностями приготовляют цветные суспензии, состоящие из темного магнитного порошка, светлой краски (алюминиевый поро­шок, крон) и клеящего вещества (нитролак, бакелитовый лак).

Для контроля магнитно-порошковым методом применяют различ­ные способы намагничивания проверяемых деталей.

При полюсно-продольном или поперечном методе (рис. 11) деталь приобретает явно выраженные магнитные полюса. Для этого ее намаг­ничивают постоянным магнитом или электромагнитом со стальным сердечником. Можно также помещать деталь в соленоид (см. рис. 11) или прокладывать по ней проводник.

При циркулярном методе магнитные линии замыкаются внутри самой детали и она не имеет явных полюсов. В этом случае ток про­пускают через деталь — чисто циркулярное (рис. 12, а) или через про­водник внутри полой детали — тороидное (рис. 12,б) намагничивание.

При комбинированном методе одновременно применяется полюс­ное н циркулярное намагничивание (рис. 13).

Продольное полюсное намагничивание принято для выявления поперечных трещин, циркулярное — для выявления дефектов, распо­ложенных вдоль оси детали.

Для намагничивания деталей используют постоянный, переменный и постоянный пульсирующий ток. Постоянный ток применяется для выявления внутренних дефектов, так как магнитное поле более равно­мерно распространяется по всему сечению детали. При полюсном на­магничивании для питания обмоток электромагнитов и соленоидов используют постоянный ток из сети напряжением 110/220 в. При цир­кулярном намагничивании напряжение постоянного тока составляет 6—12 в, а сила тока равна 1000—5000 а. Для этой цели служат низ­ковольтные мотор-генераторы мощностью 6—9 ква. Переменный ток, равный 3000—6000 а при напряжении 6—12 в, применяют для выяв­ления мелких трещин. Постоянный пульсирующий ток производит та­кое же намагничивание, как и постоянный, но, кроме того, пульсация тока содействует перемещению частиц порошка. Постоянный пульси­рующий ток получают выпрямлением переменного тока при помощи селеновых выпрямителей. Пульсирующий ток равен 1000—2000 а, при напряжении 6—8 в.

Устанавливая способ намагничивания, исходят из расположения предполагаемых дефектов и габарита детали, причем стремятся к то­му, чтобы силовые линии поля были направлены перпендикулярно к дефекту. При неопределенном расположении дефекта контроль выполняют дважды по двум взаимно перпендикулярным направле­ниям или комбинированным намагничиванием. После провер­ки магнитно-порошковым методом детали размагничивают магнитным полем соленоида или двухполюсного электромагнита, пропуская элек­трический ток через деталь или через проводник, помещенный внутрь полой детали. Чаще всего детали размагничивают переменным током при помощи специального соленоида. Этот соленоид представляет со­бой деревянный каркас (камеру) с несколькими витками обмотки, создающими напряженность поля не менее 200 э.

Деталь помещают в переменное магнитное поле напряженностью 150—200 э, затем либо плавно в течение 10—15 мин при помощи рео­стата уменьшают его до нуля, либо постепенно удаляют деталь из на­магничивающего устройства, либо перемещают соленоид относительно неподвижной детали, помещенной в его центре.

В обоих последних случаях деталь должна быть отодвинута от центра соленоида на расстояние не менее метра. Если из-за габаритов и веса детали нельзя использовать камеру для размагничивания, де­таль обвивают кабелем длиной 5—10 м сечением 100—200 мм², кото­рый присоединяют к контактам трансформатора, а затем под током снимают с детали.

Для размагничивания деталей применяют постоянный или пере­менный ток любой частоты. При питании двухполюсного электромаг­нита переменным током деталь для размагничивания вносят в межполюс­ный зазор и медленно выносят оттуда или перемещают электромагнит относительно неподвижной детали; можно постепенно умень­шать ток в обмотке электромагнита.

Для размагничивания электромагнитами постоянного тока накла­дывают поле с полярностью, противоположной созданной при намаг­ничивании.

Размагничивание пропусканием переменного тока через деталь осуществляется путем постепенного снижения силы тока, равной силе тока намагничивания, до нуля.

Степень намагниченности и размагниченности детали можно оп­ределить стальной булавкой или магнитным порошком, а также по отклонению стрелки компаса. Если стрелка на расстоянии 0,5 м от детали не отклоняется от меридиального направления, деталь счита­ется достаточно размагниченной. При такой проверке деталь распола­гают в направлении восток—запад, чтобы исключить влияние земного магнетизма.

В настоящее время отечественная промышленность выпускает магнитные дефектоскопы различных конструкций, основанные на прин­ципах полюсного, циркулярного и комбинированного намагничивания. На рис. 14 показано осаждение магнитного порошка на трещинах.

Магнитно-индукционный метод проверки детали основан на том, что при перемещении намагниченной детали относительно измеритель­ной катушки в последней возникает индукционный ток. Обычно ин­дукционные дефектоскопы имеют две обмотки, одна из которых — ин­дуцирующая, намагничивает деталь, а вторая — индуцируемая, выяв­ляет дефекты.