磁粉檢測(cè)在曲軸表面探傷中的應(yīng)用

磁粉探傷定義和理論

磁粉檢測(cè)又稱(chēng)磁粉探傷或磁粉檢驗(yàn)，是無(wú)損檢測(cè)的五大常規(guī)方法之一，其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、顯示直觀。磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場(chǎng)與磁粉的相互作用，以及鋼鐵制品表面、近表面缺陷(如裂紋、夾渣和發(fā)紋等)磁導(dǎo)率和鋼鐵磁導(dǎo)率的差異，形成部分磁通泄漏處的工件表面產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕(見(jiàn)圖1)，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀(見(jiàn)圖2)，對(duì)這些磁粉的堆積加以觀察和解釋來(lái)實(shí)現(xiàn)探傷。

磁粉探傷種類(lèi)可以分為以下幾種：按工件磁化方向的不同，可分為周向磁化法、縱向磁化法、復(fù)合磁化法和旋轉(zhuǎn)磁化法;按采用磁化電流的不同，可分為直流磁化法、半波直流磁化法和交流磁化法;按探傷所采用磁粉的配制不同，可分為干粉法和濕粉法;按照工件上施加磁粉的時(shí)間不同，可分為連續(xù)法和剩磁法。

為了保證磁粉檢驗(yàn)結(jié)果的可靠性，對(duì)磁粉(包括磁性、粒度和形狀)以及磁懸液的濃度、均勻性和懸浮性等均要校驗(yàn)合格后才能使用，并且在使用過(guò)程中也需定期校驗(yàn)。此外，對(duì)于觀察評(píng)定時(shí)環(huán)境的白光照度以及熒光磁粉檢驗(yàn)時(shí)使用的紫外線燈的紫外線強(qiáng)度等，也要列入校驗(yàn)項(xiàng)目，以求保證檢驗(yàn)質(zhì)量。

在曲軸生產(chǎn)中的應(yīng)用

某機(jī)型曲軸材料鋼號(hào)SAE1538MV，生產(chǎn)過(guò)程中需進(jìn)行淬火處理。由于淬火后的工件可能發(fā)生變形或表面開(kāi)裂，為確保產(chǎn)品質(zhì)量要進(jìn)行表面裂紋檢測(cè)。

1.檢驗(yàn)設(shè)備

該設(shè)備可采用復(fù)合磁化(兩種不同方向的磁場(chǎng)同時(shí)施加于工件同一區(qū)域，且合成磁場(chǎng)的方向和大小隨時(shí)間周期變化的磁化方法)將工件整體磁化，能夠發(fā)現(xiàn)工件表面中任何方向的缺陷，并在激磁后自動(dòng)噴淋進(jìn)行濕法檢測(cè)，使用靈敏度較高的熒光磁粉(在Fe3O4磁粉顆粒外裹有熒光物質(zhì)，在紫外線輻照下能發(fā)出黃綠色熒光，在背景較深暗環(huán)境中，由于人眼色敏特性的原因，熒光磁粉更易于觀察是否存在缺陷)，在激磁結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)行退磁，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程約為10s。

(1)設(shè)備驗(yàn)收要求 工件放于設(shè)備上后，將A型30/100試片反貼在工件表面，能清晰顯示O及+字。無(wú)死角，無(wú)盲區(qū);工件在測(cè)試結(jié)束后可自動(dòng)進(jìn)行退磁，且退磁后剩磁量不大于2高斯。

(2)設(shè)備驗(yàn)收結(jié)果 將A型試片分別反貼于工件軸頸(主軸頸/連桿頸)表面，然后將工件放于設(shè)備上，調(diào)整設(shè)備周向電流至0.8kA及縱向電流至8.5kAW時(shí)，A型30/100試片可完整顯示O及+字缺陷;在工件測(cè)試結(jié)束后取下工件，用磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)工件剩磁量均小于2高斯。

2. 檢測(cè)步驟

(1)預(yù)清洗 將工件放入上工序的自動(dòng)清洗機(jī)中，對(duì)工件進(jìn)行清洗，清除工件表面的油脂及其他可能影響磁粉正常分布、磁粉堆積物的密集度、特性以及清晰度的雜質(zhì)。

(2)缺陷的探傷

具體步驟如下：

①將A型30/100試片分別反貼與工件軸頸表面。

②將待測(cè)工件放在設(shè)備兩V型塊上，盡量使工件水平，如工件放不平導(dǎo)致夾緊通電時(shí)接觸不良，可松開(kāi)V型塊固定螺栓調(diào)節(jié)V型塊的高度。

③松開(kāi)尾座鎖緊手柄，手動(dòng)夾緊工件，然后鎖緊尾座，再手動(dòng)推拉尾座，確保鎖緊齒輪與齒條嚙合，尾座鎖緊后需確保待測(cè)工件與兩端夾緊銅板間隙在4mm以內(nèi)。工件裝夾方向如圖3所示。

④調(diào)整設(shè)備周向電流至0.8kA及縱向電流至8.5kAW，觀察A型30/100試片可完整顯示O及+字缺陷，如可完整顯示則拆除該A型試片，對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)。

⑤調(diào)整退磁開(kāi)關(guān)到“1”檔，拉動(dòng)自動(dòng)噴淋探頭至工件上方，踩下激磁腳踏開(kāi)關(guān);設(shè)備將自動(dòng)加緊工件，并對(duì)工件自動(dòng)噴淋含有熒光磁粉的磁粉探傷液;激磁及噴淋結(jié)束后，將自動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行退磁操作。

⑥觀察軸頸表面是否存在磁粉聚集，判斷工件是否存在不連續(xù)或缺陷，如圖4所示。

(3)剩磁檢測(cè) 將磁強(qiáng)計(jì)靠近經(jīng)過(guò)退磁后的工件，讀取剩磁量。如剩磁量大于工藝要求，則將工件安裝到設(shè)備上，重新進(jìn)行退磁。

(4)后清洗 檢驗(yàn)并退磁后，應(yīng)把試件上所有的磁粉清洗干凈并徹底清除孔和空腔內(nèi)的所有堵塞物。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，利用磁粉檢測(cè)曲軸的淬火后的裂紋具有如下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備和操作均較簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快，工藝簡(jiǎn)單、成本低且污染小;能夠直觀地顯示出缺陷的位置、形狀、尺寸和嚴(yán)重程度，并靠經(jīng)驗(yàn)大致可以確定缺陷的性質(zhì);周、縱向電流分別可調(diào)，具有斷電相位控制功能，幾乎不受曲軸的大小和形狀的限制，且重復(fù)性好;不僅能檢測(cè)鐵磁材料開(kāi)口于表面的細(xì)小缺陷，沒(méi)有開(kāi)口于表面的近表面缺陷在許多情況下也能檢測(cè)出來(lái)。

但磁粉檢測(cè)也存在著一些局限性，例如：曲軸必須為鐵磁性材料，才能在有缺陷的工件表面形成漏磁場(chǎng)，并檢測(cè)到裂紋的存在;只能對(duì)近表面缺陷進(jìn)行定性判斷而不能進(jìn)行量化，即只能顯示缺陷長(zhǎng)度，但不能確定缺陷的埋深和自身的高度;寬而淺的缺陷難檢出;操作人員需要具有一定的資質(zhì)方可操作該設(shè)備。