Стандартный образец для контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии Советский патент 1991 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий, а именно к магнитопорошковому контролю, и может быть применено в различных отраслях машиностроения.

Известен стандартный образец для контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии, содержащий стальную ферромагнитную основу в виде протяженной пластины с упрочненным поверхностным слоем, на поверхности которой выполнен дефект типа трещина (в дальнейшем дефект типа трещина будет называться естественным дефектом).

К достоинствам такого образца относится то, что полученные на образце дефекты по своим свойствам очень близки к дефектам на реальных изделиях.

Однако такой образец характеризуется следующими недостатками, Глубина дефекта определяется толщиной упрочненного слоя. Последний становится хрупким при

определенной толщине, равной примерно 0,3 мм. При меньших значениях толщины упрочненный слой недостаточно хрупок и трещины при деформациях образца не образуются. Поэтому невозможно получить дефекты глубиной менее 0,3 мм. Хрупкий упрочненный слой получают азотированием. Наибольшая глубина азотирования, получаемая на практике, 0,5-0,8 мм. Таким образом, поверхностные дефекты глубиной больше 0,8 мм растрескиванием хрупкого упрочненного слоя невозможно получить. Также исключена возможность изготовления образца с упрочненным слоем, содержащего ряд дефектов различной глубины, так как невозможно получить заготовку с различной глубиной азоти- рованного слоя. Поэтому возникает необходимость разработки образцов, изготовление которых связано с чрезвычайно большими трудозатратами и расходованием дефицитного материала типа нержавеющей ферромагнитной стали ЭИ962. Кроме того.

сл

с

о о со

со ю

образуется весьма громоздкий комплект образцов, очень неудобный в эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стандартный образец для контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии, выполненный в виде диска из ферромагнитного материала с токопроводом вдоль оси, в котором изготовлены параллельные оси диска сквозные несплошноСти в виде цилиндрических отверстий одинакового диаметра. Цилиндрические несплошности расположены по окружности, причем каждое последующее отверстие находится на большем по сравнению с предыдущим отверстием расстоянии от боковой поверхности диска. К преимуществам такого образца относится простота его изготовления. С помощью одного образца воспроизводятся дефекты, расположенные на различной глубине.

Образец намагничивается путем пропускания тока по проводнику, который размещается в центральном отверстии плоского диска, и обрабатывается магнитным порошком или суспензией, При этом на боковой поверхности диска над подповерхностными несплошностями образуется валик магнитного порошка. Качество магнитного порошка и (или) намагничивающего устройства для магнитопорошковой дефектоскопии определяется по количеству выявленных не- сплошностей при заданном значении намагничивающего тока, проходящего через проводник в центов диска. Под выявленными несплошностями понимаются при этом несплошности, над которыми образуется четко различимый валик магнитного порошка. Значение тока, при котором выявляются несплошности, выбирается экспериментально.

К недостаткам такого образца относится то, что рисунок осаждения порошка над искусственными несплошностями получается нечетким, размытым. Осаждение порошка над дефектами начинается при каком-то минимальном токе и изменяется при увеличении этого минимального тока в 3-4 раза. Момент окончания формирования валика над несплошностью установить невозможно. Это затрудняет однозначную и достоверную оценку качества испытуемых средств магнитопорошкового контроля. Объясняется это тем, что несплошности на образце подповерхностные, а не поверхностные. Между тем магнитопорошковый метод применяют преимущественно для выявления поверхностных несплошностей и только в некоторых случаях - для выявления подповерхностных несплошностей, залегающих на глубине не более десятых

долей миллиметра. Кроме того, несплошности на образце выполнены в виде отверстий с круглыми сечениями. Такие дефекты в практике магнитопорошкового контроля не

встречаются.

Таким образом, данный образец с искусственными несплошностями не воспроизводит свойства тонких поверхностных дефектов, наиболее часто встречающихся в

реальных условиях эксплуатации изделий различных отраслей машиностроения, и своевременное выявление которых с точки зрения обеспечения долговечности и безопасности их эксплуатации является наиболее необходимым.

Цель изобретения - разработка стандартного образца, обеспечивающего повышение достоверности контроля средств магнитопорошкового контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в стандартном образце для контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии, выполненном в виде диска из ферромагнитного материала с токопроводом

вдоль оси и параллельными оси сквозными несплошностями, несплошности выполнены в виде выходящих на боковую поверхность диска радиальных прорезей с изменяющейся вдоль окружности глубиной,

а на боковую поверхность диска нанесено сплошное немагнитное покрытие, толщина которого выбрана из условия

t VflMUHO,

где Пмин - минимальная глубина прорези;

6- ширина прорези.

Авторам не известны технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими предлагаемое решение от известного. Сведения о стандартном образце для контроля средств маг- нитопорошковой дефектоскопии, содержащем на его боковой цилиндрической поверхности несплошности в виде радиальных прорезей различной глубины и

сплошное немагнитное покрытие, в технической и научной литературе отсутствуют, Поэтому решение, на котором базируется предлагаемое устройство, обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 и 2 представлен стандартный образец для контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии.

Образец содержит основу 1 из ферромагнитного материала в виде плоского диска. В центре диска 1 выполнено сквозное отверстие 2, в которое помещается токопро- вод в виде протяженного стержня 3 из элек- тропроводящего материала. Сечение стержня должно быть достаточным для пропускания через него тока, величина которого определяется по формуле

l 3,14H«d,

где I - величина тока, пропускаемого по стержню, А;

Н - величина напряженности магнитного поля на поверхности образца, необходимая для выявления пороговых дефектов, А/см;

d - внешний диаметр образца, см.

На боковой поверхности основы 1 выполнены сквозные несплошности в виде радиальных прорезей 4, названные искусственными дефектами. Глубина прорезей неодинакова и расположены они на . боковой поверхности на равном расстоянии одна от другой в порядке возрастания их глубины. После изготовления прорезей на боковую поверхность основы 1 электролитическим осаждением нанесено сплошное немагнитное покрытие 5, например из хрома.

Расположение несплошностей в порядке возрастания их глубины позволяет оценить чувствительность средства магнитопорошкового контроля по количеству выявленных несплошностей (по индикаторным следам на боковой поверхности образца при обработке образца магнитным порошком или суспензией) при заданном значении намагничивающего тока.

Магнитопорошковый метод применяют для выявления несплошностей с шириной раскрытия до 1 мкм. При этом надежное выявление несплошностей обеспечивается при отношении глубины их к.ширине раскрытия 10 и более.

Однако на предлагаемом образце несплошности в виде прорезей с шириной раскрытия менее .40-50 мкм технологически трудно выполнить. Интенсивность магнитных полей рассеяния, возникающих над не- сплошностями и притягивающих частицы магнитного порошка, с увеличением ширины раскрытия несплошностей увеличивается. Поэтому магнитные поля рассеяния искусственных несплошностей на поверхности предлагаемого образца нужно ослабить и добиться, чтобы они были эквивалентны по интенсивности магнитным полям рассеяния естественных несплошностей с шириной раскрытия до 1 мкм. Для этого на цилиндрическую поверхность образца с искусственными несплошност.ями наносится немагнитное покрытие, например из хрома.

При намагничивании образца путем пропускания тока по токопроводящему стержню над несплошностями создаются локальные магнитные поля рассеяния, причем на поверхности немагнитного покрытия интенсивность магнитных полей рассеяния ниже, чем на поверхности ферромагнитной основы, и по величине приближается к интенсив- ности магнитных полей рассеяния естественных несплошностей.

Толщина немагнитного покрытия t выбирается из соотношения

t /Г1мин 5 ,

0 где Ьмин - минимальная глубина прорези: б- ширина прорези.

Поскольку энергия магнитных полей рассеяния над несплошностями пропорциональна объему несплошностей, при 5 t VrtMKH обеспечиваются необходимые энергетические условия для притяжения частиц магнитного порошка к поверхности образца над всеми несплошностями, включая несплошность, имеющую минимальную глу- 0 бину. При этом на базовой поверхности диска образуются индикаторные рисунки над всеми несплошностями,

При t Уг1Минд часть несплошностей не выявляется, так как энергии несплошно- 5 стей с малыми глубинами при этом недостаточно для образования индикаторных рисунков. Таким образом, выбор толщины немагнитного покрытия t Vrwuv при водит к уменьшению количества выявляемых несплошностей и, соответственно, к ухудшению чувствительности контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии.

Более точно значение толщины немагнитного покрытия определяется экспериментально. Для этого изготавливают образцы из одинаковой стали, находящиеся в одном и том же термическом состоянии и имеющие одинаковые геометрические размеры. На боковой поверхности одного из образцов изготавливаются естественные несплошности типа шлифовочных трещин с шириной раскрытия порядка 1 мкм и глубиной, превышающей ширину в 10 и более раз.

На всех других образцах изготавливаются искусственные несплошности в виде радиальных прорезей с шириной раскрытия 30-150 мкм, имеющие различную глубину и расположение в порядке возрастания их глубины, На поверхности всех образцов с искусственными несплошностями нанесено немагнитное покрытие 5, причем толщина немагнитного покрытия на образцах различна.

Образцы намагничиваются. Для этого 5 через токопроводящие стержни образцов пропускается электрический ток одинаковой силы. Далее боковые поверхности образцов обрабатываются магнитным порошком или суспензией. Затем сопостав0

5

0

5

0

ляются рисунки осаждения магнитного порошка на поверхности каждого образца с немагнитным покрытием и искусственными несплошностями с рисунком осаждения магнитного порошка на образце без немагнитного покрытия с естественными не- сплошностямм типа трещины.

По результатам сопоставления выбирают толщину немагнитного покрытия. Она должна быть равной (или близкой) значению толщины немагнитного покрытия того из образцов, индикаторный рисунок осаждения порошка на котором наиболее совпадает с индикаторным рисунком на образце без немагнитного покрытия с естественными дефектами по количеству выявленных несплошностей.

Пример. Для проверки чувствительности магнитных порошков и дефектоско- пов разработан и изготовлен стандартный образец, состоящий из плоского ферромагнитного диска 1 и токопроводящего стерж- ня 3, размещенного в центральном отверстии диска соосно с ним. На боковой поверхности ферромагнитного диска изготовлены сквозные радиальные прорези глубиной 0,01; 0,02; 0,04; 0,08; 0.16; 0,32; 1.28; 2,56 мм, расположенные равномерно в порядке возрастания их глубины. На боковую поверхность образца, содержащую прорези, нанесено хромовое покрытие 5 толщиной 0,2 мм.

Устройство работает следующим образом.

По токопроводящиму стержню образца пропускают ток заданной силы, одновременно боковую поверхность ферромагнитного диска с несплошностями, покрытую слоем хрома, обрабатывают cyxHNj магнитным порошком или магнитной суспензией, Над несплошностями образуются локальные магнитные поля рассеяния, интенсивность которых зависит от глубины несплошности. Под воздействием локальных магнитных полей рассеяния на боковой поверхности диска образуются валики магнитного порошка (индикаторный рисунок). Количество валиков порошка (выявленных несплошностей) при заданном намагничивающем токе зависит от чувствительности магнитного порошка.

Так, например, экспериментальным путем установлено, что черный магнитный порошок по ТУ 6-14-1009-87 имеет достаточную чувствительность, т.е. надежно выявляет естественные дефекты типа трещины, если при пропускании тока по стержню силой 1500 А на внешней поверхности диски диаметром 58 мм выявляется не менее пяти несплошностей.

Предлагаемый образец может быть использован для определения чуастзительностимагнитныхпорошков,

магнитопорошковых дефектоскопов, а также для проверки работоспособности магни- топорошкоаой системы, включающей магнитный порошок, аппаратуру и технологию контроля.

Разработанный стандартный образец с искусственными несплошностями позволяет повысить точность определения чувствительности средств магнмтоторошкового

контроля. Достигается это путем изготовления искусственных несплошностей, магнитные поля которых эквивалентны мэп-итным полям рассеяния естественных несплошностей.

В отличие от стандартных образцов с

естественными несплошностями предлагаемые стандартные образцы с искусственны- ми несплошностями менее трудоемки в изготовлении и аттестации и удобны в эксплуатации.

Основное достоинство предлагаемого образца - возможность изготовления большого числа идентичных образцов.

35

Формула изобретения

Стандартный образец для контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии, выполненный в виде диска из ферро-.

магнитного материала с токопроводом вдоль оси и параллельными оси сквозными несплошностями, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, несплошности выполнены в виде выходящих на боковую поверхность радиальных прорезей с изменяющейся вдоль окружности глубиной, а на боковую поверхность диска нанесено сплошное немагнитное покрытие, толщина которого выбрана из условия t 2 УЬмишЗ . где h мин - минимальная глубина прорези; д- ширина прорези.

(DU2.1

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий магнито- порошковым методом. Цель изобретения повышение достоверности контроля. Стандартный образец для контроля средств маг- нитопорошковой дефектоскопии выполнен в виде диска из ферромагнитного материала стокопроводом вдоль оси и параллельными оси сквозными несплошностями, выполненными в виде выходящих на боковую поверхность радиальных прорезей с изменяющейся вдоль окружности глубиной, а на боковую поверхность диска нанесено сплошное немагнитное покрытие, толщина которого выбрана из условия t VhMWH6 , где Ьммн - минимальная глубина прорези; д - ширина прорези. 2 ил.

Фиг.2