2 Обнаружение усталостных повреждений коленчатых валов магнитопорошковым методом.

Усталостный износ возникает при работе деталей в условиях переменных напряжений. Если значения действующих напряжений превышают определенный уровень (предел усталости или предел выносливости), то в металле накапливаются трещины, развитие которых в конечном итоге приводит к разрушению детали.

Усталостный износ на стадии начального развития микротрещин может быть обнаружен с использованием физических неразрушающих методов контроля: капиллярного, вихретокового, ультразвукового и наиболее популярного для ферромагетиков магнитопорошкового.

Магнитопорошковым методом выявляются поверхностные и подповерхностные дефекты, залегающие на глубине не более 2 мм от контролируемой поверхности.

Магнитопорошковый контроль заключается в создании магнитного рассеивания над дефектом и выявления поля при помощи магнитного порошка. Напряженность поля рассеивания, и, следовательно, его выявляемость над дефектом зависят в основном от трех факторов:

• ориентации плоскости дефекта к направлению магнитного потока;

• глубины залегания дефекта;

• напряженности намагничивающего поля.

Наилучшая выявляемость дефекта наблюдается в случае, когда его плоскость расположена перпендикулярно направлению магнитного потока.

Выбор способа намагничивания детали определяется ориентацией предполагаемых дефектов. При неопределенном расположении дефекта контроль производится дважды по двум взаимно перпендикулярным направлениям или при использовании комбинированного намагничивания.

Различают два вида контроля:

1. Контроль в приложенном поле. Нанесение магнитного порошка производится в присутствии поля. Более чувствителен при выявлении подповерхностных дефектов и обязателен при неизвестных магнитных характеристиках материала деталей;

2. Контроль по остаточной намагниченности. Нанесение магнитного порошка производится после прекращения действия приложенного поля. Возможен только в случае, если металл обладает значительной коэрцитивной силой. Рекомендуется для выявления поверхностных дефектов.

После магнитопорошкового контроля детали обязательны к размагничиванию. Детали, подвергаемые после магнитного контроля нагреву выше 600-700˚С, размагничиванию не подвергаются.

Контроль деталей магнитопорошковым методом состоит из четырех основных операций:

1. намагничивание;

2. нанесение на поверхность детали магнитной суспензии;

3. осмотр поверхности детали;

4. размагничивание.

Исходные данные:

Таблица 2.1.

Выбор параметров магнитопорошкового контроля

Марка дизеля	Наименование шейки	Расчетный диаметр, мм	Длина шейки lд,м	Расположение дефекта на шейке	Режим намагничивания Iц,Iп, А
НВД-36	шатунная	144,569	0,098	-	комбинированное намагничивание

Так как расположение дефекта на шейке вала неизвестно, то выбираем комбинированное намагничивание.

Выбираем способ контроля шейки вала:

Так как магнитные характеристики материала детали неизвестны, то выбираем контроль в приложенном поле.

Таблица 2.2.

Уровни чувствительности при магнитопорошковом контроле

Условный уровень чувствительности	Размеры выявляемых дефектов, мкм
	Раскрытие	Глубина
А	2,5	25
В	10	100
С	25	250

Таблица 2.3.

Напряженность магнитного поля

при магнитопорошковом контроле

Способ контроля	Напряженность поля для уровня чувствительности, А/м
	А	В	С
Приложенное поле	6000-7000	3500-4500	2500-5500
После остаточной намагниченности	12000-15000	8000-10000	6000-7000

Расчет режимов намагничивания шейки вала:

Значения тока при циркулярном способе намагничивания рассчитывают по формуле:

где: П=3,14 – постоянное число;

Н - напряженность поля, А/м

d - диаметр детали, м.

Значение тока продольного (полюсного) намагничивания рассчитывается с учетом конструктивных параметров магнитопровода конкретного дефектоскопа по следующей формуле:

где: μ₀=1,25∙10^-6 – магнитная постоянная;

μ_д=μ_М=200 – относительная магнитная проницаемость материала детали и магнитопровода;

W=6∙10³ – число витков катушки электромагнита;

S_M=0,02 м² – площадь сечения магнитопровода;

l_M=4,5 м – длина магнитопровода;

l_д – длина шейки коленчатого вала, м (табл. 2.1.);

S_д – площадь сечения шейки вала, м²;

Н – напряженность поля, А/м (табл. 2.3.)

Принимаем Н=6500 А/м.