XII. Причины, понижающие

Результаты магнитопорошкового

Контроля

Изменение формы магнитного поля рассеяния с удалением от поверхности детали и оси дефекта

На качество магнитопорошкового контроля существенное влияние оказывают расстояния от поверхности детали до индикатора, скорость изменения магнитного поля.

Получение чувствительности, соответствующей уровню А, требует хорошей обработки поверхности и относительно высокодисперсных порошков.

Высокая чувствительность сопряжена с погрешностя­ми, мнимыми индикациями, различными мешающими фак­торами. Выявление тонких дефектов требует повторения испытания при разных условиях.

Например, если трещина имеет зигзагообразный вид, то может быть выявлена только ее часть.

Условием полного выявления такой трещины является направление поля к ее звеньям под углом не менее 30°, поэтому должны изменяться направление, способ и схемы намагничивания.

При наличии на поверхности проверяемой детали крас­ки, лака, хрома и других гальванических покрытий чувс­твительность метода уменьшается. Это уменьшение чувствительности можно объяснить с помощью рис. 141. Если немагнитного покрытия нет или если его толщина не превышает 0,03 мм, над трещинами образуется четкий ин­дикаторный рисунок. Немагнитное покрытие такой толщи­ны не удаляют при подготовке детали к контролю.

При толщине покрытия 0,03...0,1 мм чувствительность метода уменьшается, крупные трещины выявляются в виде размытых полос, а над мелкими трещинами порошок не осаж­дается. Поэтому такое покрытие удаляют с контролируемых участков. При толщине покрытия более 0,08...0,1 мм трещины обнаруживаются только с применением специальных методик напыления взвеси магнитного порошка.

Магнитное поле рассеяния дефекта определяется напря­женностью магнитного поля внутри трещины, ее глубиной h и раскрытием (шириной) b. Напряженность поля внутри тре­щины определяется ее геометрией, магнитной проницае­мостью материала, магнитным сопротивлением в районе трещины, а также напряженностью намагничивающего поля.

С увеличением частоты поля намагничивания уменьша­ется глубина его проникновения в металл, а выявляемость подповерхностных нарушений сплошности ухудшается.

Магнитное поле рассеяния несплошности металла, вы­ходящей на поверхность, во внешнем пространстве опреде­ляется напряженностью магнитного ноля внутри трещины, а также ее глубиной и раскрытием b. При этом напряжен­ность поля внутри трещины определяется ее геометрией, магнитной проницаемостью материала, магнитным сопротивлением в районе трещины, а также напряженностью намагничивающего поля Н_h.

На рис. 142, а приведены графические зависимости от­носительного магнитного потока рассеяния несплошности H_t/H_h от величины относительного расстояния у/b, а на рис. 142, б — аналогичные зависимости для ряда значений раскрытия несплошностей с раскрытием b = 0,03...1,0 мм. Эти зависимости показывают, насколько быстро уменьшается магнитный поток рассеяния при удалении от поверх­ности, особенно при уменьшении раскрытия в несплошнос­ти.

Рис. 141. Расположение порошка над трещиной при различной тол­щине немагнитного покрытия: а — без покрытия; б — с покрытием толщиной 0,05 мм; в — с покрытием более 0,1 мм; 1 — деталь; 2 — немагнитное покрытие; 3 — порошок; 4 — поле рассеяния; 5 — тре­щина.

Так, например, ноток рассеяния дефекта с раскрытием 0,1 мм на расстоянии от поверхности 0,8 мм уменьшается приблизительно в 15 раз относительно максимальной нап­ряженности непосредственно у поверхности, а на рассто­янии 2,5 мм — почти в 50 раз.

На величину напряженности поля рассеяния влияет расположение и ори­ентация несплошно­сти и изделия.

Отклонение ори­ентации силовых ли­ний от направления, перпендикулярного плоскости разрыва металла, уменьшает величину поля рассе­яния. Нарушения сплошности, ориен­тированные вдоль направления полей намагничивания, не образуют полей рас­сеяния.

Рис. 142. Зависимость тангенциальной состав­ляющей магнитного потока рассеяния над дефектом от расстояния.

По указанным причинам, контроль несплошностей, вы­ходящих на поверх­ность, предпочтите­льно осуществлять в переменном магнит­ном поле, в то время, как контроль подпо­верхностных несп­лошностей следует проводить в постоян­ном магнитном поле. В случае расположения преобразователя со стороны поверхности, противоположной той, которая подлежит контролю, намагничи­вание изделия также осуществляют в пос­тоянном поле, пос­кольку из-за поверх­ностного эффекта тело изделия для перемен­ного поля является экраном.

Рис. 143. Топография тангенциальной и нормальной составляющих поля рассеяния.

Намагничивающее устройство переменно­го тока должно распо­лагаться только со сто­роны контролируемой поверхности. При контроле внутренней по отношению к преобразователю поверхности необходимо только исполь­зовать постоянное либо низкочастотное магнитное поле.

При контроле способом остаточной намагниченности изделие предварительно намагничивают, а затем (после снятия намагничивающего поля) регистрируют напряжен­ность магнитных полей рассеянии. Промежуток времени между этими операциями должен быть не более часа.

Способ остаточной намагниченности рекомендуется применять для магнитотвердых материалов с коэрцитивной силой не менее 1000 А/м и остаточной индукцией более 0,5 Тл.

При контроле крупногабаритных изделий в приложенном поле и изделий сложной формы рекоменду­ется применить циркулярное намагничивание.

Из рис. 143 видно, что правые и левые берега трещины намагничены по-разному, причем, можно сделать вывод, что левый край насыщен, а правый — нет.

Поле в области дефекта при продольном намагничивании значительно отличается от поля над дефектом при циркуляр­ном намагничивании деталей и имеет две области: I и II.

В области I (рис. 144) напряженность и градиент нап­ряженности поля увеличивается по мере приближения к месту выхода трещины на поверхность. В области II име­ется участок А, находящийся на поверхности детали, на котором нормальная составляющая поля близка к нулю. Этот участок расположен вдоль трещины и повторяет ее конфигурацию по длине.

Рис. 144. Схема распределения частиц порошка в области трещины продольно намагниченной детали в приложенном поле и на остаточ­ной намагниченности: а — картина поля вокруг детали; а' — схема расположения частиц в области трещины в приложенном поле; б — картина поля вокруг детали; б' — схема расположения частиц в об­ласти трещины на остаточной намагниченности. 1 — проверяемая де­таль; 2 — трещина; 3 — соленоид; 4 — магнитные силовые линии; 5 — частицы порошка; А — зоны неосаждения: Л, П — левый и правый края трещины; I, II — зоны расположения частиц порошка в области дефекта (трещины).

Ширина участка А зависит от параметров трещины, ее места расположения относительно магнитной нейтрали, удлинения и магнитных свойств ма­териала детали. В области II напряженность и градиент ноля уменьшаются по мере приближения к участку А. Об­ласть II может быть расположена справа, слева от трещины или непосредственно над ней. В приложенном поле эта об­ласть расположена со стороны торцевой поверхности, а при контроле на остаточной намагниченности она прилегает к трещине со стороны магнитной нейтрали, находящейся примерно на середине длины образца.

Образование областей I и II — это следствие суперпо­зиции магнитных полей дефекта, детали и внешнего намаг­ничивающего поля. Наличие этих областей обусловливает особенности накопления порошка над дефектом.

В процессе нанесения суспензии порошок над трещиной (расположенной не на магнитной нейтрали) накапливается в области I. Основная часть осевшего порошка имеет вид ярко выраженной игольчатой структуры, направленной по магнитным силовым линиям результирующего поля. Це­почки («иголочки») формируются в суспензии вследствие магнитной коагуляции еще до оседания их в области I.

В области II осаждение порошка не происходит. Если вследствие осаждения под действием силы тяжести или потока магнитной суспензии частицы (цепочки) вносятся в область II, то на них начинают действовать значительные магнитные силы, которые удаляют частицы из области II. Эти частицы оседают в области I или на других прилега­ющих к области II участках детали. Так как в зоне А порошок не оседает, то эта зона называется «зоной нео­саждения».

В зависимости от режима намагничивания изменяются относительные размеры областей I и II, их расположение относительно дефекта.

При выключении тока в намагничивающем соленоиде или электромагните картина поля в области дефекта приобретает другой вид. В соответствии с этим происходит над ним перераспределение порошка. Полярность краев трещи­ны изменяется на противоположную. Область II после сня­тия поля перемещается на другую сторону трещины. При этом наблюдается следующее чередование полюсов детали и краев трещины: в приложенном поле: NS'—N'—S; на ос­таточной намагниченности: N—N'S'—S (N, S — магнитные полюсу детали; N', S' — магнитные полюсы краев трещины (см. рис. 144). Осаждение порошка после выключения тока происходит по краю трещины Л, а над краем трещины П порошок практически не осаждается — образуется зона неосаждения А.