Определение чувствительности индикаторов

Для оценки чувствительности магнитопорошкового метода применяют специально отобранные приборы, контрольные образцы с искусственными дефектами, детали с эксплуата­ционными дефектами, тест-образцы.

Так, прибор У-2498 предназначен для количественной оценки чувствительности магнитных индикаторов без ис­пользования эталонных магнитных порошков.

Принцип работы прибора основан на создании плавно убывающего поля рассея­ния над искусственным де­фектом. Прибор У-2498 состоит из контрольного об­разца, регулятора тока, ам­перметра, трансформатора, смонтированных в корпусе прибора, и приспособлений для нанесения суспензии и осмотра.

Контрольный образец (рис. 134) состоит из двух призм 1 и 2, пришлифован­ных друг к другу. В плоскос­ти соприкосновения призм просверлено отверстие 7 так, что его продольная ось направлена под углом а к плос­кости 3.

Рис. 134. Схема прибора У-2498.

Стык между призмами 1 и 2 на плоскости 3 имитирует трещину. В отверстие 7 продет кабель 6, при протекания тока в котором создается магнитное поле над искусственным де­фектом — стыком призм 1 и 2. Кабель 6 подсоединен ко вторичной обмотке трансформатора Тр. Ток в кабеле регулируют потенциометром 8 и измеряют амперметром А.

Исследуемый магнитный порошок или суспензию на­носят на поверхность 3. При этом над искусственным де­фектом накапливается порошок в виде валика 5, длину которого измеряют откидной линейкой 4.

Чувствительность оценивают по валику 5.

Прибор МФ-10СП предназначен для оценки чувстви­тельности магнитных порошков, суспензий.

В основу принципа действия прибора положено исполь­зование модели магнитного поля рассеяния, равномерно убывающего по длине искусственного дефекта в контроль­ном образце (рис. 135). Образец содержит две ферромагнитные пластины 1 и 2, пришлифованные друг к другу, на стыке которых образуется искусственный прямолинейный дефект 3. Снизу образца на ферромагнитных сердечниках 4 расположены обмотки 5 (на рис. 135 показана лишь одна обмотка). Изменением токов в обмотках 5'-8' резисторами R1-R4 добиваются таких их значений, при которых изменение поля рассеяния по длине искусственного дефекта ста­новится линейным.

Рис. 135. Устройство образца (а) и электрическая схема (б) прибора МФ-10СП.

Принципиальная электрическая схема прибора МФ-10СП показана на рис. 135. Схема содержит трансформатор Тр, амперметр А, резисторы R1-R4, обмотки 5...8, потенциометры грубой R5 и точной R6 установки тока.

При нанесении суспензии над дефектом накапливается порошок, образуя валик 8, по длине которого определяют чувствительность суспензии или порошка.

Длина валика над искусственным дефектом не должна быть менее 40 мм для суспензий, предназначенных для кон­троля деталей авиационной техники [5].

Эталоны, тест-образцы, дефектограммы

Тест-образец ТО-1 предназначен для подбора режима намагничивания и качества магнитного индикатора крупно­габаритных деталей.

Принцип работы об­разца основан на выяв­лении на нем серии искусственных дефектов.

Образец состоит из корпуса 1 и ручки 2 (рис. 136). Корпус имеет вид диска диаметром 21 мм, толщиной 2,5 мм и закреплен в цапфах ручки, в которых может повора­чиваться.

На каждой плоскости образца имеются по две группы искусственных дефек­тов. Направление групп дефектов взаимно перпен­дикулярно. В каждой группе содержится по 5 параллельных дефектов, образую­щих миру (на плоскости 1 дефекты А и Б, а на плоскости 2 — дефекты В и Г).

Рис. 136. Тест-образец ТО-1: а — схема устройства; б — схема расположения искусственных дефектов: на плоскости 1 — дефекты А и Б; на плоскости 2 — дефекты В и Г; в — вид диска сбоку.

Дефекты видны только после нане­сения суспензии в магнитном поле и накоплении над ними магнитного порошка (в случае хорошей суспензии и правильном намагничивании).

Над плоскостью 1 создаются поля рассеяния дефектов, для обнаружения которых требуется стандартная чувстви­тельность контроля.

Для выявления дефектов на плоскости 2 требуется ре­жим намагничивания и состав суспензии, соответствующий более высокой чувствительности контроля, так как дефекты на стороне 2 закрыты более толстой пластиной.

Работа с образцом ТО-1 состоит в следующем. Образец устанавливают на контролируемый участок детали плос­костью 1 или 2 кверху соответственно выбранной чувстви­тельности, создают намагничивающее поле, наносят магнитную суспензию на образец и осматривают на нем индикаторный рисунок, образуемый частицами магнитного порошка.

Если на поверхности образца образовались линии од­ной группы дефектов, то это означает:

намагничивающее поле и суспензия выбраны правильно;

будут выявляться дефекты на проверяемой детали, ори­ентированные по направлению искусственных дефектов или под углом к ним до 45°.

Если на образце образуется значительный фон из осев­шего порошка, то это признак высокой концентрации по­рошка или недостаточной вязкости дисперсной среды суспензии, или неправильно выбранного режима намагничивания.

Изменяя намагничивающее поле и состав суспензии, необходимо добиться четкого выявления искусственных де­фектов на образце. При этом на детали будут выявляться дефекты, ориентированные по направлению искусственных дефектов.

Эталонный образец с постоянным магнитом (рис. 137) предназначен для определения качества магнитных суспензий. Об­разец содержит две призмы 1 и 2, пришлифованные друг к другу. Стык 3 между призмами на рабочей повер­хности представляет собой искусственный дефект. Под действием поля магнита 5 призмы намагничиваются, а над искусственном дефектом накапливаются частицы порошка, образуя индикаторную линию 4, по длине l которой оценивают качество магнитной суспензии или сухого порошка. Образец портативный.

Рис. 137. Схема устройства эталон­ного образца: 1,2 — пластины; 3 — стык между пластинами; 4 — искусственный дефект; 5 — пос­тоянный магнит.

Тест-образец (образец Бертхолъда) предназначен для оп­ределения правильности выбранного режима намагничивания и качества магнитной суспензии (рис. 138). Основной частью об­разца является диск, состоящий из 4-х секторов 3, каждый из которых имеет центральный угол 90°. Секторы выполнены из магнито-мягкого материала. Стыки между секторами на ра­бочей поверхности представляют собой два искусственных взаимно перпендикулярных дефекта. Поверхность секто­ров закрыта крышкой 2 немагнитного материала, расстоя­ние А до которой от поверхности секторов можно изменять. Большее расстояние А соответствует большей чувствительности контроля.

Рис. 138. Схема устройства образцов: а — образца Бертхольда; б — кольцевого образца (ASME); 1 — валик из порошка; 2 — крышка; 3 — ферромагнитные секторы; 4 — проверяемая деталь; 5 — цент­ральный проводник; 6 — осаждение порошка; 7 — отверстия; Ф — магнитный поток; Н — вектор напряженности поля.

Для проверки качества суспензии и режима намагни­чивания образец устанавливают на проверяемую деталь и создают магнитное поле. При этом над искусственным де­фектом образуется поле рассеяния, и при нанесении суспензии индикаторная линия из магнитного порошка 1 образуется над тем стыком, направление которого с векто­ром поля составляет угол не менее 30°.

Режим, соответствующий четкой индикаторной линии, принимают за оптимальный.

По выявлению искусственного дефекта можно сделать заключение о том, что поле к направлению дефекта нап­равлено под углом 30...90°. Более точно определить нап­равление поля с помощью такого типа прибора нельзя. Образец может быть эффективно использован только при контроле способом приложенного поля.

Образец кольцевой (ASME) (рис. 138, б) предназначен для определения работоспособности дефектоскопа и качества суспензии. Образец представляет собой диск толщиной 7/8" (22,2 мм). Он имеет внешний диаметр 5" (127 мм), внутрен­ний — 1 1/4" (31,75 мм). Перпендикулярно плоскости диска на различном расстоянии от внешней цилиндрической повер­хности просверлены 12 отверстий, каждое диаметром 1,78 мм.

При пропускании тока I по центральному проводнику 5 образуются поля рассеяния, убывающие по мере увели­чения расстояния отверстия до цилиндрической поверхнос­ти. При нанесении на диск магнитной суспензии над отверстиями на цилиндрической поверхности происходит накопление магнитного порошка 4, образуя индикаторные линии 6. По числу индикаторных линий оценивают качес­тво магнитной суспензии.

Для оценки качества суспензии применяют специализи­рованный сосуд ASME, в котором наблюдают процесс оседания и уровень осевшего порошка, а также различные образцы с искусственными дефектами.

Для проверки качества индикатора применяют также ком­плекты образцов с шлифовочными трещинами. Точная про­верка качества индикатора производится перед началом работы, после заполнения ванны дефектоскопа вновь приго­товленной суспензией, а также во всех случаях, когда возни­кает подозрение в снижении качества магнитной суспензии.

Образцы имеют обычно цилиндрическую форму, диа­метр образца 20...30 мм, длина с ручкой составляет 150...250 мм, на поверхностях их находятся шлифовочные трещины глубиной 0,01...0,1 мм. Наиболее характерные трещины выделены и подлежат обязательному выявлению. Такой индикатор считается качественным.

Кроме того, распространены тест-образцы, которые используются для выявления дефектов, характерных для изделий данного предприятия.

Опишем предложенный в патенте [35] способ изготовления таких образцов (рис. 139). По этой технологии образец выполняется любой формы в виде литого тела, внутри которого размещают тугоплавкие вставки, предварительно закрепленные в литейной форме, которая заполняется расплавленным металлом менее тугоплавким, чем материал вставок. Вставка-имитатор дефекта изготавливается из пеферромагиитного и более тугоплавкого материала. Например, для стали Ст3 используются танталовая, ниобиевая, вольфрамовая, кварцевая, графитовая, композитная вставки.

На рис. 139, а, б представлены эталонные образцы, изготовленные предложенным способом. Образец (рис. 139, а) выполнен в виде литого цилиндра 1, переходящего в конус 2, с цилиндрическим отверстием по оси 3.

Рис. 139. Эталонные образцы цилиндрической детали (а) и сварных соединений (б).

Тугоплавкие вставки 4-8 имитируют различные несплошности. Образец намагничивают пропусканием переменного или постоянного тока по проводнику 9.

На рис. 139, б изображены аналогичные образцы сварных соединений, изготовленные этим же способом. Это образец со стыковым сварным швом 1 с имитатором 2 поверхностного дефекта с меняющейся шириной раскры­тия; образец стыкового сварного шва 3, вдоль оси которого расположен ряд цилиндрических пор 4, выходящих на поверхность; образец стыкового сварного шва 5 со снятым валиком усиления. Имитатором 6 является трещина, залегающая на меняющейся глубине и выходящая на поверхность. Последний образец выполнен из прутков, состыкованных контактным швом 7 и снятым валиком усиления. Имитатором здесь являются вставки заданных формы и размеров.

Рис. 140. Основные типы дефектов, определяемых с помощью магнитопорошкового метода: 1 — холодные трещины; 2 — горячие трещины; 3 — мелкие заколочные трещины; 4 — глубокие трещины; 5 — поры разного размера; 6 — скопление пор; 7 — пористая структура; 8 — глубокие поры; 9 — стресс-коррозионное растрескивание.

Обнаружение имитаторов позволяет нормировано контролировать параметры (чувствитель­ность, выявляемость, разрешающую способность) различ­ных средств неразрушающего контроля.

Индикаторный рисунок (рис. 140) сравнивают с рисун­ками, зафиксированными на дефектограмме.

Если на образце мелкие трещины не выявились, а на дефектограмме имеются, то принимают меры по восстанов­лению чувствительности суспензии, устраняют другие возможные причины.