1.4.2 Намагничивание

Приведем особенности намагничивания деталей различными намагничивающими устройствами:

1) Намагничивание соленоидами:

а) При намагничивании соленоидами длину зоны достаточной намагниченности (ДН) определяют в зависимости от диаметра или максимального размера поперечного сечения детали и уточняют экспериментально путем измерения составляющей Нт вектора напряженности магнитного поля на поверхности детали. Для обеспечения достаточной длины зоны ДН деталь в соленоиде следует размещать так, чтобы ось соленоида совпадала с контролируемой поверхностью детали (рисунок 1.7). Это объясняется тем, что величина магнитного поля соленоида максимальна в его центре.

Рисунок 1.7 - Установка детали в НУ для контроля

б) Намагничивание длинных деталей (L/D > 5) осуществляют непрерывным перемещением соленоида вдоль детали или дискретным перемещением соленоида вдоль детали - по участкам. Скорость непрерывного перемещения соленоида должна быть такой, чтобы он за 10 с перемещался в пределах зоны ДН. Смежные участки должны перекрывать друг друга не менее чем на 20 мм.

в) Для намагничивания участков деталей, прилегающих к торцам, соленоид устанавливают так, чтобы торец детали входил в соленоид не менее чем на 30 мм, и перемещают соленоид от торца детали к центру.

г) При намагничивании деталей с переменным сечением определяют длину зоны ДН для отдельных участков, и каждый участок намагничивают как отдельную деталь, контролируя ее от концов к центру.

д) Детали с односторонней массивной частью намагничивают перемещением соленоида от конца детали с меньшим сечением к ее массивной части.

е) Короткие детали (L/D < 5) при намагничивании сами становятся магнитами, у которых появляются собственные магнитные полюсы (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 - Намагничивание коротких деталей

Направление вектора магнитного поля намагниченной детали противоположно направлению магнитного поля соленоида, в результате деталь оказывается намагниченной на величину результирующего поля Нрез:

Нрез=Нсол - Нсол, (1.2)

т. е. чем короче деталь, тем больше размагничивающий фактор. Для уменьшения действия размагничивающего фактора принимают следующие меры: составляют детали в цепочки, при этом площадь соприкосновения торцевых поверхностей детали должна быть не менее 1/3; удлиняют детали специальными удлинителями, изготовленными из магнитомягкой стали.

2) Намагничивание с помощью СНУ:

а) Седлообразные намагничивающие устройства (СНУ) применяют для намагничивания деталей длиной не менее 600 мм и диаметром не менее 100 мм, в тех случаях когда требуемое значение Нф не превышает 25 А/см (средней части оси колесной пары, литых деталей автосцепки).

б) Зона контроля СНУ находится с двух внешних сторон дуг, а между дугами СНУ - неконтролируемая зона, в которой Нn больше Нф в три раза.

в) СНУ располагают над контролируемой поверхностью так, чтобы расстояние между верхней дугой и контролируемой поверхностью было 40 - 60 мм.

г) При контроле СНУ намагничивается только верхняя часть детали в пределах 120°, поэтому цилиндрические детали контролируют не менее трех раз, поворачивая на угол не более 120°.

3) Намагничивание магнитами и электромагнитами:

а) Электромагниты и постоянные магниты применяют при контроле участков крупногабаритных деталей или деталей сложной формы, если известны зоны контроля и преимущественное расположение дефектов. Как правило, их применяют для подтверждающего контроля.

б) Постоянные магниты применяют для намагничивания деталей с толщиной стенки не более 25 мм.

в) Постоянные магниты не применяют для намагничивания деталей из магнитожестких материалов.

г) Полюсы магнитов образуют на поверхности детали при намагничивании неконтролируемые зоны (рисунок 1.9) шириной С = 5 - 15 мм, в которых дефекты не выявляются. Конкретная величина зоны С зависит от материала стали, конструкции магнита, размеров детали и определяется экспериментально.

Рисунок 1.9 - Контроль детали с помощью электромагнитов и постоянных магнитов

Факторы, влияющие на чувствительность контроля:

1) Направление намагничивания.

Направление намагничивания детали при магнитопорошковом контроле оказывает существенное влияние на чувствительность контроля.

Картина выявляемости усталостных и шлифовочных трещин, полученная на основе исследований и многолетнего опыта контроля деталей, показала следующие зависимости:

при а = 0 - 10° трещины не выявляются, так как силовые линии поля не прерываются на дефекте и не образуют магнитного поля рассеяния дефекта;

при а = 0 - 30° выявление трещин не гарантируется;

при а = 30 - 80° трещины выявляются гарантированно, однако при а = 60 - 80° индикаторный рисунок выявляется более четко;

при а = 80 - 90° достигается максимальная чувствительность контроля, где а - угол между вектором напряженности магнитного поля и наиболее вероятным направлением возникновения дефекта.

Рисунок 1.10 - Выбор направления намагничивающего поля

Если направление вероятных трещин неизвестно, то деталь последовательно намагничивают в двух направлениях, производя после каждого намагничивания нанесение суспензии и осмотр.

Для выявления зигзагообразной трещины необходимым условием является а 30° направления намагничивающего поля к звеньям такой трещины.

2) Толщина немагнитного покрытия.

При наличии немагнитного покрытия на поверхности проверяемой детали (краски, грязи и т.п.) чувствительность магнитопорошкового контроля снижается.

3) Соотношение нормальной и тангенциальной составляющих поля. Зона достаточной намагниченности.

Вектор напряженности магнитного поля Н в любой точке на поверхности намагниченной детали может быть разложен на две составляющие: Нф - тангенциальную (направленную по касательной к поверхности детали) и Нn - нормальную (направленную перпендикулярно к поверхности детали). Магнитное поле над дефектом формируется тангенциальной составляющей поля. Рассмотрим влияние соотношения составляющих поля Нф и Нn на выявление дефектов. Представим себе намагниченный с помощью соленоида образец (рисунок 1.11).

Рисунок 1.11 - Формирование магнитного поля над дефектом

Действующее магнитное поле соленоида покажем в виде двух замкнутых силовых линий, расположенных на некотором удалении друг от друга. Естественно, что при удалении от соленоида магнитное поле уменьшается. Проведем касательные к линиям поля соленоида в местах выхода силовых линий на поверхность детали в точках 1 и 2, обозначив направление вектора Н. Разложим вектор Н в точках 1 и 2 на составляющие поля Нф и Нn. Выполнив разложение, видим, что в точке 1, которая ближе к соленоиду, величина вектора Нф больше, чем Нф в точке 2, и, наоборот, по мере удаления от соленоида уменьшается величина вектора Нn. Опытным путем определено, что для выявления дефектов необходимо выполнение условия Нn / Нф < 3.

Зоне достаточной намагниченности - зона, которая характеризуется расстоянием от источника магнитного поля и в которой возможно выявление дефектов. Зона ДН определяется несколькими факторами: величиной тангенциальной составляющей Нф на поверхности контролируемой детали, соотношением Нф и Нn, мощностью источника магнитного поля, взаимным расположением источника магнитного поля и контролируемой детали, формой, размером и материалом контролируемой детали.