磁粉檢測在曲軸表面探傷中的應(yīng)用

磁粉探傷定義和理論

磁粉檢測又稱磁粉探傷或磁粉檢驗，是無損檢測的五大常規(guī)方法之一，其特點是操作簡便、顯示直觀。磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用，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，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕(見圖1)，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀(見圖2)，對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋來實現(xiàn)探傷。

磁粉探傷種類可以分為以下幾種：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間不同，可分為連續(xù)法和剩磁法。

為了保證磁粉檢驗結(jié)果的可靠性，對磁粉(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合格后才能使用，并且在使用過程中也需定期校驗。此外，對于觀察評定時環(huán)境的白光照度以及熒光磁粉檢驗時使用的紫外線燈的紫外線強度等，也要列入校驗項目，以求保證檢驗質(zhì)量。

在曲軸生產(chǎn)中的應(yīng)用

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

1.檢驗設(shè)備

該設(shè)備可采用復(fù)合磁化(兩種不同方向的磁場同時施加于工件同一區(qū)域，且合成磁場的方向和大小隨時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，并在激磁后自動噴淋進(jìn)行濕法檢測，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)束后自動進(jìn)行退磁，整個檢測過程約為10s。

(1)設(shè)備驗收要求 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。無死角，無盲區(qū);工件在測試結(jié)束后可自動進(jìn)行退磁，且退磁后剩磁量不大于2高斯。

(2)設(shè)備驗收結(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，A型30/100試片可完整顯示O及+字缺陷;在工件測試結(jié)束后取下工件，用磁強計檢測工件剩磁量均小于2高斯。

2. 檢測步驟

(1)預(yù)清洗 將工件放入上工序的自動清洗機中，對工件進(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)致夾緊通電時接觸不良，可松開V型塊固定螺栓調(diào)節(jié)V型塊的高度。

③松開尾座鎖緊手柄，手動夾緊工件，然后鎖緊尾座，再手動推拉尾座，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，對工件進(jìn)行檢測。

⑤調(diào)整退磁開關(guān)到“1”檔，拉動自動噴淋探頭至工件上方，踩下激磁腳踏開關(guān);設(shè)備將自動加緊工件，并對工件自動噴淋含有熒光磁粉的磁粉探傷液;激磁及噴淋結(jié)束后，將自動對工件進(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 將磁強計靠近經(jīng)過退磁后的工件，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

實踐證明，利用磁粉檢測曲軸的淬火后的裂紋具有如下優(yōu)點：設(shè)備和操作均較簡單，檢測速度快，工藝簡單、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;不僅能檢測鐵磁材料開口于表面的細(xì)小缺陷，沒有開口于表面的近表面缺陷在許多情況下也能檢測出來。

但磁粉檢測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，并檢測到裂紋的存在;只能對近表面缺陷進(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。