МАГНІТОПОРОШКОВІ ДЕФЕКТОСКОПИ

Магнітопорошкові дефектоскопи – це пристрої для виявлення порушення суцільності у виробах з використанням в якості індикатора дефектів магнітних порошків, в тому числі магніто-люмінісцентних, магніто-радіоактивних та ін.

6.1 Основні вузли, структурна схема і види магнітопопрошкових дефектоскопів

Основні вузли дефектоскопів є такими: джерела струму, пристрої для підведення струму до деталі, пристрої намагнічування, пристрої для нанесення на контрольовану деталь магнітної суспензії, освітлювальні пристрої, вимірювачі струму або напруженості магнітного поля. В залежності від призначення в дефектоскопах можуть бути не всі перераховані вузли, але можуть бути і допоміжні вузли, наприклад, вузли для автоматичного пересування деталі.

В магнітопорошкових дефектоскопах найбільше використання отримало циркулярне намагнічування пропусканням змінного струму по деталі або через стрижень, який поміщено в отвір деталі, і поздовжнє намагнічування постійним (випрямленим) струмом. В дефектоскопах також знаходять застосування імпульсні конденсаторні джерела струму. В спеціалізованих дефектоскопах широко використовують індукційний метод намагнічування.

Для магнітопорошкового методу неруйнівного контролю в основному застосовують дефектоскопи трьох видів:

1) стаціонарні універсальні;

2) пересувні і переносні універсальні;

3) спеціалізовані (стаціонарні, пересувні, переносні).

Стаціонарні універсальні дефектоскопи є незамінними на підприємствах великосерійного виробництва різнотипних деталей. Такими дефектоскопами можна контролювати деталі різної конфігурації з виробництвом від десятків до сотен деталей за годину. Швидкість контролю суттєво зростає при застосуванні люмінісцентного магнітного способу.

За допомогою стаціонарних універсальних дефектоскопів можна виконувати намагнічування всіма відомими способами (циркулярне, комбіноване, полюсне), і здійснювати контроль як в прикладеному полі, так і способом залишкової намагнічуваності. Такі дефектоскопи розрізняють за родом струмів, що намагнічують, потужністю і розмірами контрольованих деталей.

Пересувні та переносні універсальні дефектоскопи призначені для намагнічування та контролю деталей в умовах, коли неможливо використовувати стаціонарні дефектоскопи, наприклад, при намагнічуванні великогабаритних деталей по частинах, в польових умовах роботи, тощо.

Пересувні та переносні універсальні дефектоскопи дозволяють проводити циркулярне намагнічування за допомогою струмових контактів, розташованих на ділянці деталі, поздовжнє намагнічування за допомогою кабелю, який намотується на деталь, або за допомогою електромагніта.

Відомо близько 100 типів спеціалізованих дефектоскопів. Як правило, це автоматизовані установки, в яких інколи всі операції, крім огляду, автоматизовані. Ці установки призначені для контролю деталей при великосерійному виробництві.

Структурна схема магнітопорошкового дефектоскопа вказана на рис.6.1. Дефектоскоп містить джерело струму намагнічування (постійного, змінного або імпульсного). Багато дефектоскопів дають можливість використовувати будь-який з цих видів струму. Суттєвим елементом дефектоскопа є кабелі, які підводять струм до об’єкта контролю (ОК). Оскільки струми часто перевищують 1000 А, вимоги до кабелів і електричних контактів дуже жорсткі і визначаються відповідними нормативними документами, наприклад, в технічних умовах дефектоскопів.

Спосіб і пристрій нанесення магнітного порошку (сухого або у вигляді суспензій) вибирають в залежності від потрібної продуктивності контролю і умов роботи оператора. Освітлювальний пристрій забезпечує освітлення ОК, зручне для оператора, в залежності від типу порошку. Додатковими пристроями дефектоскопа можуть бути вимірювачі струму або напруженості магнітного поля, а також пристрої для сортування деталей або їх переміщення під час контролю.

Рисунок 6.1 - Структурна схема магнітопорошкового дефектоскопа

Дефектоскопи відрізняються також потужністю, родом намагнічуючого струму і розмірами ОК. Допустима довжина ОК залежить від конструктивних особливостей дефектоскопа. Максимальний поперечний переріз ОК визначається максимальним намагнічуючим струмом. Вважається, що максимальний діаметр ОК орієнтовно визначається струмом, який створює на його поверхні магнітне поле напруженістю 8 кА/м (80 А/см). Це не жорсткий критерій і є багато матеріалів, які контролюють при меншій напруженості.

6.2 Нанесення магнітного порошку на об’єкти контролю та їх огляд

Основна умова надійного виявлення дефектів - рівномірне нанесення магнітного порошку на поверхню ОК. Порошок наносять сухим способом і вологим (або способом суспензії). Додатковим способом можна вважати магнітогумування, тобто використання пружної маси подібної до гуми, яка має магнітні властивості. Ілюстрування способів дано на рис. 6.2.

Рисунок 6.2 – Способи нанесення магнітного порошку при магнітопорошковому контролі

При сухому способі порошок наносять на деталь за допомогою пристроїв типу розпилювачів (рис. 6.2, а). Спосіб достатньо простий і має високу продуктивність, але дуже незручний для обслуговуючого персоналу, який повинен працювати в атмосфері розпиленого порошку. По цій причині широкого використання він не отримав і використовується лише для попереднього контролю, наприклад, литих деталей.

Різновид сухого способу - метод аерозолю, при якому порошок розпилюється і знаходиться у зваженому стані в замкненому об’ємі. На рис. 6.2, б показано приклад пристрою, який реалізує цей спосіб. Об’єкт контролю 1 поміщений всередину камери, яка має подвійні стінки. Знизу під тиском поступає повітря, яке проходить крізь повітронепроникну перетинку 2 і яке підтримує в робочому об’ємі магнітний порошок 3 у зваженому стані. Щоб порошок не виходив назовні, є кришка 4. З об’єму камери крізь фільтри 5 повітря виходить в проміжок між стінками камери і потім виходить назовні. В такій камері створюються хороші умови для осідання порошку на дефектах контрольованої деталі і забезпечується екологічно чистий контроль. Цей спосіб має високу чутливість, дуже зручний для обслуговуючого персоналу, але має малу продуктивність, тому що потрібно багато операцій по встановленню ОК в камері.

Більш широке застосування отримав вологий спосіб. Тут використовують спеціальні суспензії з (20 – 30) г магнітного порошку, розведеного в 1 л рідини (води, гасу або масла). Часто в суспензію додають речовини, які покращують змочуваність поверхні ОК, і антикорозійні домішки.

Після (або в процесі) намагнічування деталь 1 обробляють струменем суспензії 2 (рис. 6.2, в) або кладуть у сітку 3 і разом з нею поміщують на (30 - 40) с у ванну 4 з добре перемішаною суспензією 5 (рис. 6.2, г). При нанесенні суспензії контролюють, щоб натиск струменя не був дуже сильний, бо в іншому випадку порошок, який вже осів на дефектах, може бути змитий.

Огляд ОК проводять практично відразу після обробки суспензією, яка швидко висихає на поверхні деталі. Деякий практично непомітний рух суспензії не впливає на результати контролю. При огляді необхідна хороша освітленість (біля 500 лк). При нечіткій картині осаду порошку або у випадку сумнівів у достовірності результату необхідно розмагнітити деталь і повторити операції контролю.

Види сучасних матеріалів, які застосовуються при магнітопорошковому контролі, подані в табл. 6.1.

Таблиця 6.1 – Види і типи матеріалів для магнітопорошкового методу неруйнівного контролю (у відповідності з DIN 54 132)

*MR – 300 – антикорозійний концентрат; MR - 400 – засіб для зняття напружень; MR - 500 – протипінна емульсія.

Рисунок 6.3 - До ілюстрації магнітогумування

Магнітогумування використовують для контролю внутрішніх поверхонь порожнин великої довжини. Намагнічувати і наносити на такі об’єкти порошок можна так само, як і при контролі зовнішніх поверхонь, а огляд їх затруднений. Тоді контрольовану порожнину, яку показано на рис. 6.3, а, наповнюють магнітогумованою масою, яка містить магнітний порошок у зваженому стані і компоненти, які забезпечують швидке тверднення. Магнітний порошок осідає в тих місцях, де є поля розсіяння дефектів. Після затверднення маси зліпок (рис. 6.3, б) виймають з порожнини і оглядають. По місцях накопичення порошку - «репліках» - судять про наявність дефектів. Недолік методу - дуже низька продуктивність і для її підвищення використовують спеціальні пристрої огляду порожнин (рис. 6.4).

Рисунок 6.4 - Пристрій для огляду порожнин

6.3 Загальна характеристика і особливості конструкції магнітопорошкових дефектоскопів

Широке застосування отримали спеціалізовані напівавтомати для намагнічування деталей з подальшим їх контролем методом залишкової намагнічуваності. До них відносяться : установки для намагнічування кілець підшипників - ПК-2, МЭ-202, установки для намагнічування роликів підшипників - ДЦН, ПНК-1, ДИР-1М.

Дефектоскоп імпульсний роликовий ДИР-1М є електромагнітним приладом, використовується при контрольних операціях у цехових та лабораторних умовах роботи. Прилад призначений для імпульсного намагнічування у відкритому магнітному колі соленоїда відносно коротких масивних виробів з малою проникністю форми.

Принцип дії приладу ДИР-1М полягає на використанні явища «аномального» намагнічування тіл, яке виникає у феромагнітних провідних об’єктах (мають малу проникність форми) при швидкому спаді намагнічуваного поля. Суть цього явища полягає в тому, що вихрові струми кожного виробу при наявності великого розмагнічуючого поля при спаді намагнічуючого поля затримують не в однаковій мірі процес зменшення потоку магнітної індукції в різних місцях об’єму зразків, що кінцевому результаті приводить до виникнення всередині виробу макроскопічних вихрових замкнутих областей індукції, які сприяють доброму виявленню поверхневих дефектів.

ДИР-1М забезпечує одночасне виявлення поздовжніх та поперечних дефектів при одноразовому контролі їх у ванні з магнітною суспензією.

Характеристики деяких універсальних дефектоскопів приведені в табл. 6.2.