Магнитная дефектоскопия

При магнитной дефектоскопии в стальной детали создают сильное магнитное поле. При наличии трещины на дефектном участке происходит искажение магнитных силовых линий, которое можно обнаружить, облив деталь магнитной суспензией. Обычно применяют минеральное масло или дизельное топливо и магнитную пудру в количестве 50 г на 1 л жидкости.

Магнитную пудру можно приготовить из железного сурика или красного крокуса (абразивный порошок). Для этого железный сурик или красный крокус размешивают в керосине до густоты замазки. Полученную массу укладывают в металлическую коробку, прикрывают листовым асбестом и обмалывают огнеупорной глиной. Затем коробку устанавливают в термическую печь и нагревают до 800—850°С. При нагреве массы образуются газы, которые прорываются через неплотности обмазки.

И процессе нагрева железный сурик и красный крокус, представляющие собой окись железа, частично восстанавливаются под воздействием продуктов неполного сгорания керосина и приобретают магнитные свойства. Массу выдерживают в печи при температуре 800—850° С до полного прекращении выделения газов.

Вынутую из печи коробку охлаждают на воздухе, не открывая крышки. Из массы, которой была наполнена коробка, образуется магнитная пудра черного цвета.

Во время испытания детали магнитная пудра, входящая в состав суспензии, под действием магнитных силовых линии располагается на поверхности детали в зоне трещины. Таким способом могут быть oбнаружены мельчайшие невидимые трещины.

Образование трещин в деталях дизеля, испытывающих знакопеременные нагрузки, опасно. Незначительная трещина на шейке коленчатого вала может привести к аварии быстроходного дизеля. Поэтому детали быстроходного дизеля бракуют при наличии трещин любого размера и расположения.

При магнитной дефектоскопии контролируемые детали намагничивают следующими способами: электромагнитом, соленоидом, и используют циркулярное намагничивание; кроме того, применяют установки для комбинированного намагничивания деталей.

При намагничивании детали электромагнитом (рис. 24, а) от переменного тока в стальных деталях выявляют поверхностные дефекты. При питании электромагнита постоянным током контролируемая деталь намагничивается по всему сечению, и поэтому можно выявить внутренние пороки в металле.

При намагничивании детали соленоидом (рис. 24, б) сердечником служит испытуемая деталь. Напряженность магнитного поля соленоида определяется числом витков, длиной соленоида и величиной тока. При таком способе намагничивании выявляют трещины, расположенные от поверхности детали на расстоянии не более 1 мм.

Дли циркулярного намагничивания (рис. 24, в) по детали пропускают электрический ток большой (200-1500a) силы при напряжении 3—6 в. При этом вокруг проводника образуется магнитное поле, направленное согласно правилу буравчика. Когда электрический ток проходит по стальному проводнику, силовые линии магнитного поля в основном проходят через этот проводник вследствие большой магнитной проницаемости стали. Около трещин наблюдается сосредоточение пучка силовых магнитных линий.

При намагничивании детали рассмотренными способами удается выявить трещины, расположенные под некоторым углом к оси симметрии детали.

Комбинированное намагничивание (рис. 24, г) позволяет создать винтовое магнитное поле, обеспечивающее обнаружение трещин, расположенных н разных направлениях. При комбинированном способе деталь намагничивают соленоидом и циркулярным полем переменного тока. Рис. 24. Способы намагничивания деталей: а — электромагнитом; б — соленоидом; в — циркулярное; г — комбинированное.

Для проверки коленчатых и других валов используют дефектоскоп (рис. 25), на котором деталь намагничивается электромагнитом.

Основной деталью дефектоскопа является подковообразный магнит, состоящий из стержня 5 диаметром 100 мм и призме. Магнитное поле создается двумя катушками 6, которое имеют 20 000 ампер-витков. В качестве источника электрической энергии для питания катушек может быть использован генератор дизеля B2-300 напряжением 24 в.

Проверку деталей на магнитном дефектоскопе производят следующим образом. Деталь укладывают на призмы и включают в работу генератор 8. При этом в детали возникает сильное продольное магнитное поле. Затем деталь поливают магнитной суспензией и тщательно осматривают, чтобы выявить возможные трещины. Конфигурация трещины отчетливо вырисовывается магнитным порошком, который притягивается к поверхности детали.

Для поливки детали жидкостью имеется насосная установка, состоящая из бака 10, топливоподкачивающего насоса 11 марки БНК-12 и шланга 1. К рукаву прикрепляется пистолет-наконечник 2. Корпус и ствол пистолета-наконечника, а также корыто 3 и подкладки 7 выполнены из немагнитного материала. К баку 10 через трубку 9 подводится сжатый воздух, используемый для перемешивания жидкости, благодаря чему магнитная пудра не осаждается на дне сосуда. Рис. 25. Магнитным дефектоскоп для коленчатых валов.

На рис. 26 показан дефектоскоп циркулярного намагничивания, также широко применяемый на ремонтных предприятиях.

Подлежащую намагничиванию деталь устанавливают на нижний диск 5. Затем, резко нажимая на педаль 8, прижимают деталь к верхнему диску 4. Для того чтобы обеспечить лучший контакт, оба диска покрывают в несколько слоев медной сеткой. Верхний диск под усилием нажима поднимается до контакта со стержнем 3 и замыкает цепь кислотной стартерной аккумуляторной батареи 7. При опускании детали вниз под действием буфера 7, выполненного из губчатой резины, контакты размыкаются и деталь отходит от верхнего диска. Для предохранения контактов от обгорания в цилиндр 2 заливают трансформаторное масло. Вследствие того, что деталь отходит от верхнего диска, торцовые поверхности не оплавляются под действием электрической дуги в момент размыкания контактов. Генератор 6 служит для систематической дозарядки аккумуляторной батареи. Рис. 26. Дефектоскоп циркулярного намагничивания: а - общий вид; б - узел верхнего диска; в - узел нижнего диска.

Исправность дефектоскопа и качество магнитной суспензии контролируют ежедневно в начале смены путем проверки специально отобранной эталонной детали с характерным тонким рисунком трещины.

Наблюдаются случаи, когда в местах резкого изменения формы детали скопляется магнитная пудра даже при отсутствии трещины. Так, например, при циркулярном намагничивании током 1000— 1500 а ведущих шестерен нагнетательной и откачивающей секций масляного насоса в углах шпоночной канавки появляется рисунок, имеющий характер трещины. Однако при разрезке детали в большинстве случаев дефект не обнаруживается.

Чтобы избежать возможностей ошибки, такие детали рекомендуется намагничивать током 200-300 а.

Для этого в электрическую цепь установки вводят дополнительное сопротивление.

Для комбинированного намагничивания применяют намагничивания применяют магнитный дефектоскоп типа МДА (рис. 27). Характеристика установки следующая: напряжение 380 или 220 в; частота 50 гц; максимальная мощность 50 ква и максимальный ток при циркулярном намагничивании 6000 а. Соленоид позволяет получить продольное магнитное поле в режиме намагничивания до 17000 ампер -витков, а в режиме размагничивания 10 800 ампер-витков.

Дефектоскоп состоит из трех агрегатов: силового блока, ванны для магнитной суспензии и соленоида. Трансформатор 2 силового блока оборудован переключателем 3 и снабжен вольтметром 6 и амперметром 7.  На столе 12 закреплен неподвижный контакт 11. Опускающийся контакт 10 центрируется между колоннами 8 и приводится от электродвигателя 9 посредством винта и гайки. Для пуска электродвигателя привода имеется выключатель 5. Кнопка 4 служит для выключения трансформатора. Рис. 27. Магнитный дефектоскоп МДА.

Необходимый режим намагничивании устанавливают посредством переключателя, который позволяет включать разное  число секций обмотки трансформатора. При циркулярном намагничивании деталь зажимают при помощи опускающегося прижима между подвижным и неподвижным контактами и через нее пропускают ток.

Для циркулярного намагничивания пустотелые детали надевают на стержень из красной меди, который зажимают между контактами установки. Мелкие детали можно устанавливать вокруг стержня. При кратковременном пропускании тока через стержень детали, находящиеся в магнитном поле тока, также намагничиваются.

Для обеспечения хорошего прилегания детали поверхности подвижного и неподвижного контактов силового блока покрыты чистовым свинцом. После достижения контактного усилия 150—230 кГ (в зависимости от настройки) электродвигатель привода подвижного контакта автоматически выключается.

Соленоид состоит из катушки 16 прямоугольного сечения, направляющих брусьев 18 и тележки 17. Все детали соленоида выполнены из немагнитных материалов. Для продольного намагничивания детали укладывают на тележку, которую вкатывают в катушку, затем кратковременно включают ток. При этом в деталях создается остаточное продольное магнитное поле.

Ванна 15 для магнитной суспензии имеет подъемный решетчатый стол 14л который перемещается посредством подъемного механизма 1. Для включения последнего имеется реверсивная кнопка 13. Грузоподъемность стола равна 15 кг. Намагниченные детали укладывают на решетчатый стол; затем его вместе с деталями 2—3 раза опускают вниз. После того как основная масса магнитной суспензии стечет в ванну, детали подвергают тщательному осмотру.

Результаты дефектоскопии зависят от режима и приемов намагничивания детали.

Эффективность контроля деталей магнитным дефектоскопом зависит от величины тока и приемов намагничивания. При малом токе мелкие трещины могут остаться невыявленными. При сильных токах могут быть замечены волокнистость структуры металла, царапины и пр.

Наиболее целесообразные приемы намагничивании для каждой детали устанавливают опытным путем. Так, например, главный шатун дизеля B2-300 проверяется в сборе с крышкой. Порядок проверки рекомендуется следующий. Шатун в вертикальном положении зажимают между контактами силового блока н подвергают циркулярному намагничиванию током 3000 а. После этого деталь погружают в ванну с магнитной суспензией и тщательно осматривают. После осмотра детали размагничивают. Затем в нижнюю головку шатуна пропускают медный стержень диаметром 25—30 мм. Шатун укладывают на стол силового блока, стержень зажимают между контактами силового блока и деталь вторично подвергают циркулярному намагничиванию. Таким же способом намагничивают верхнюю головку и проушины шатуна. После второго цикла намагничивания шатун погружают в суспензию и вновь осматривают. Затем деталь размагничивают и в третий раз подвергают продольному намагничиванию в соленоиде на режиме 17 000 ампер-витков. Намагниченный шатун еще раз погружают в магнитную суспензию и тщательно осматривают.

Годным считается шатун, на котором ни на одном этапе проверки не обнаружено трещин. Шатун с трещинами любого размера и расположении бракуют.

Детали, годные к дальнейшему использованию, после проверки на магнитном дефектоскопе размагничивают. Если деталь оставить намагниченной, то на ней при работе будут удерживаться мельчайшие частицы металла, что ускоряет износ трущихся поверхностей.

Для размагничивания деталь достаточно одни раз пронести чеpeз соленоид, питаемый переменным током, который создает магнитное поле, быстро меняющееся по направлению. Внесенная в катушку-деталь также меняет полярность.

Если деталь постепенно удалять от соленоида, то переменное магнитное поле в ней будет ослабевать, и на расстоянии 0,5 л от прибора оно станет практически неощутимым.

Деталь считается размагниченной, если на ней не удерживается проволока из стали 10 или 20 диаметром 0,5 мм и длиной 20 мм. Не рекомендуется применять для этой цели легированную стальную проволоку, так как она может удерживаться на поверхности детали благодаря собственному остаточному магнетизму, приобретенному при случайном контакте с намагниченной деталью.

При размагничивании мелких деталей к соленоиду подключают переменный ток обычной (50 пер/сек) частоты. Детали больших габаритов не удается размагнитить током с частотой 50 пер/сек. Поэтому при размагничивании, например, коленчатого вала используют ток низкой (1—2 пер/сек) частоты.

Для того чтобы получить такой ток при отсутствии преобразователя частоты, можно использовать коммутатор. Вал коммутатора вращается со скоростью 60 об/мин и переменно соединяет щетки. Таким образом, постоянный ток напряжением 24 в, который вырабатывается генератором дефектоскопа, при каждом обороте вала коммутатора дважды меняет свою полярность. Момент переключения щеток сопровождается образованием мощной электрической дуги, поэтому в целях пожарной безопасности коммутатор защищают кожухом.