Разработка устройства и методика магнитного контроля осей на наличие трещин

Графики на A1 .cdw

Рисунок 3 - Зависимость магнитных напряжений в зазоре U
от магнитного потока в изделии
Рисунок 6 - Зависимость магнитного напряжения в
магнитопроводе от магнитного потока в нем
Рисунок 4 - Зависимость магнитного напряжения в
магнитопроводе от индукции в изделии
Рисунок 5 - Зависимость магнитнога напряжения
в магнитопроводе от магнитного потока в изделии
Рисунок 2 - Эквивалентная электрическая
схема намагничивающего устройства
Формула для нахождения падения магнитного напряжения в
Формула для нахождения магнитного напряжения в
Уравнение Кирхгофа для точки М эквивалентной электрической
Расчет электромагнита
намагничивающего устройтсва
Рисунок 1 - Расчетная схема намагничивающего устройства
Следствие из закона Кирхгофа
Формула для нахождения магнитного напряжения в зазорах

Пояснительная записка .doc

Министерство образования Республики Беларусь
Министерство образования и науки Российской Федерации
Белорусско-Российский университет
Кафедра «Физические методы контроля»
Пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине
«Приборы и методы электромагнитного контроля»
Тема работы: Разработка устройства и методика
магнитного контроля осей на наличие разноориентированных трещин
Руководитель работы: Новиков В.А.
Характеристика объекта контроля
Обоснование выбора метода контроля
Анализ литературных источников с целью выбора способа контроля
Анализ литературных источников с целью разработки или
модернизации оборудования для контроля
Расчет и разработка оборудования для контроля
Компоновка описание устройства для контроля и принцип его действия
Разработка методики контроля
Разработка метрологического обеспечения средств контроля
Мероприятия по охране труда
В настоящее время время мирового финансового кризиса и жесточайшей
конкуренции на рынке сбыта различной выпускаемой продукции одним из
важнейших факторов роста эффективности производства является улучшение
качества выпускаемой продукции. Повышение качества продукции в данный
момент расценивается как решающее условие её конкурентоспособности на
внутреннем и внешнем рынках. Для качественной оценки свойств продукции
осуществляют её непосредственный контроль. Наиболее оптимальным видом
контроля является неразрушающий контроль (НК) обеспечивающий качество
надёжность и безопасность эксплуатации различных технических объектов.
Магнитный метод неразрушающего контроля – один из самых распространённых
методов неразрушающего контроля и контроля стальных изделий в частности.
Магнитный метод НК применяют в основном для контроля изделий из
ферромагнитных материалов т.е. из материалов которые способны
существенно изменять свои магнитные характеристики под воздействием
внешнего (намагничивающего) магнитного поля. Операция намагничивания
(помещения изделия в магнитное поле) при этом виде контроля является
обязательной. Съем информации может быть осуществлен с полного сечения
образца (изделия) либо с его поверхности. В зависимости от конкретных
задач неразрушающего контроля марки контролируемого материала требуемой
производительности метода могут использоваться те или иные первичные
информативные параметры. Различают следующие методы магнитного вида
контроля: магнитопорошковый (МП) магнитографический (МГ) феррозондовый
(ФЗ) эффект Холла (ЭХ) индукционный (И) пондеромоторный (ПМ) и
магниторезисторный (МР). Из перечисленных методов только
магнитопорошковый метод требует обязательного участия в контрольных
операциях человека; остальные методы позволяют получать первичную
информацию в виде электрических сигналов что делает возможным полную
автоматизацию процессов контроля. Методы МП и МГ обнаружения
несплошностей являются контактными т.е. требуют соприкосновения
преобразователя с поверхностью изделия; при остальных методах контроля
съем информации осуществляется бесконтактно. С помощью магнитных методов
могут быть выявлены закалочные и шлифовочные трещины волосовины закаты
усталостные трещины и другие поверхностные дефекты шириной раскрытия
несколько микрометров. Такие методы как ФЗ ЭХ И МГ можно
использовать на грубых поверхностях при этом минимальная глубина
выявляемых дефектов составляет трехкратную высоту шероховатости
поверхности. Методы ФЗ ЭХ И удобно применять для контроля
цилиндрических изделий. Метод МГ успешно применяют для контроля сварных
швов. Метод МП применяют в том числе для контроля осей на наличие
разноориентированных трещин.
В данной курсовой работе необходимо разработать устройство и
методику магнитного контроля осей на наличие разноориентированных трещин
находящихся под слоем немагнитного покрытия плёнки светлого цвета
Рисунок 1.1 – Контролируемое изделие
Ось выполнена из стали 38ХА в состоянии поставки. Контролю подлежит
средняя часть детали на наличие недопустимых поверхностных трещин
раскрытием более 10 мкм. Программа контроля при ремонте – 5000 шт.год.
Объектом контроля в данной работе выступает ось выполненная из
стали 38ХА. Контролю подлежит объект на наличие в нём
разноориентированных трещин находящихся под слоем немагнитного покрытия
плёнки светлого цвета [pic]мкм. Тип дефектов – поверхностные трещины.
Недопустимыми являются трещины с минимальным раскрытием более 10 мкм.
Оси относятся к деталям общего назначения которые применяются во всех
без исключения машинах и механизмах где есть относительное движение
отдельных элементов механических систем. Общее количество таких деталей
огромно что и вызывает необходимость их контроля. Для осей как правило
характерно усталостное разрушение в случаях когда наибольшие местные
напряжения вызывают появление усталостных трещин которые увеличиваются
по мере роста числа циклов нагружения и вызывают разрушение оси при
достижении определенных линейных размеров.
Магнитные методы неразрушающего контроля основаны на обнаружении
магнитных потоков (полей) рассеяния создаваемых несплошностями
(различными дефектами или неоднородностями структуры) в намагниченных
изделиях из ферромагнитных материалов или на определении магнитных
свойств контролируемых изделий.
Магнитопорошковый метод – один из самых распространённых методов
НК стальных деталей. Он нашёл широкое применение в авиации
железнодорожном транспорте химическом машиностроении при контроле
крупногабаритных конструкций в автомобильной и во многих других отраслях
промышленности. Масштабность проведения магнитопорошкового метода
объясняется высокой чувствительностью и наглядностью результатов
контроля возможностью обнаруживать как поверхностные так и
подповерхностные дефекты. Методом магнитного порошка выявляются резко
выраженная структурная неоднородность и дефекты сварного шва.
Чувствительность метода магнитной порошковой дефектоскопии зависит от
многих факторов: от способа намагничивания вида и силы тока глубины
залегания дефектов размера ферромагнитных частиц порошка и наконец от
того использовался ли порошок в сухом виде или в виде суспензии.
Разрешающая способность магнитного метода порошковой дефектоскопии резко
падает по мере углубления дефектов. В некоторых случаях чувствительность
метода порошковой дефектоскопии может быть настолько высокой что
«магнитный рисунок» появляется не только при наличии микродефектов но и
вследствие неоднородности микроструктуры.
Магнитографический метод – метод обладающий особой
чувствительностью при выявлении протяжённых поверхностных и
подповерхностных дефектов объекта контроля безопасен для обслуживающего
персонала и позволяет много кратно использовать магнитные ленты.
Важнейшим недостатком магнитографического метода является возможность
фиксации ложных сигналов при наличии грубой чешуйчатости и других
неровностей сварного шва. Поэтому на современном уровне наиболее
эффективные результаты магнитографический метод даёт при использовании
его для контроля сварных соединений выполненных автоматической сваркой
под флюсом и другими механизированными методами сварки плавлением в
изделиях толщиной до 25 мм.
Вихретоковый вид контроля позволяет обнаружить дефекты на глубине до
мм. Область применения вихретокового вида — контроль качества
электропроводящих объектов: металлов сплавов графита полупроводников и
т.д. Вихретоковые методы зарекомендовали себя на практике как безопасные
и надежные методы приемлемые для производств где предъявляются высокие
требования к качеству контроля состояния оборудования в рамках жестких
ограничений норм и условий.
Индукционный метод контроля требует высокой скорости перемещения
преобразователя при контроле с приложенным полем. Он применяется
преимущественно для обнаружения раковин непроваров и других скрытых
дефектов. Существенным недостатком индукционного метода контроля является
малая его чувствительность к тончайшим поверхностным дефектам типа
волосовин шлаковых включений и т.д [1].
Произведя анализ данных методов магнитного контроля отталкиваясь от
исходных данных можно придти к однозначному выводу что в предложенной
курсовой работе рациональнее всего будет использовать магнитопорошковый
метод контроля так как при магнитопорошковом контроле хорошо выявляются
поверхностные и подповерхностные дефекты вида трещин. Одним из важнейших
факторов является и то что наиболее четко выявляются дефекты наибольший
размер которых ориентирован под прямым или близким к нему углом
относительно направления магнитного потока). Магнитопорошковый контроль
целесообразен для выявления поверхностных дефектов не обнаруживаемых при
визуальном контроле. Габаритные размеры объекта контроля и его форма
способствуют упрощенному устройству намагничивания и простоте реализации
этого метода контроля.
Определим максимальную относительную магнитную проницаемость (r max
Для этого построим основную кривую намагничивания материала оси
проводим касательную к ней через начало координат. Кривая намагничивания
представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Кривая намагничивания материала ОК
Для точки касания вычисляем (r max
Если (r max 40 то в соответствии с ГОСТ 21105-87 производить
магнитопорошковый контроль нельзя. В нашем случае (r max > 40 что
подтверждает правильность выбора магнитопорошкового метода
При использовании магнитопорошкового метода контроля нужно учитывать
следующее. Контроль в приложенном поле позволяет достичь как правило
более высокой чувствительности (за исключением случаев контроля деталей с
выраженной текстурой когда порошок осаждается по волокнам металла а
также с грубой обработкой поверхности). Способ контроля на остаточной
намагниченности более прост в осуществлении: возможность установки детали
в любое требуемое положение; возможность нанесения суспензии как путем
полива так и путем погружения в ванну с суспензией; простоту расшифровки
результатов контроля (в меньшей степени порошок оседает по рискам
наклепу местам грубой поверхности и т. д.); меньшая вероятность прижога
деталей. Поэтому в относительно равных условиях контроля предпочтение
следует отдавать СОН [1].
При применении СОН объект контроля предварительно намагничивают
около 5 с а затем после снятия намагничивающего поля на его
поверхность наносят дефектоскопический материал. Промежуток времени между
указанными операциями должен быть не более одного часа. Осмотр
контролируемой поверхности проводят после стекания основной массы
При СПП нанесение суспензии на объект контроля производят во время
действия на него магнитного поля. Выключение намагничивающего тока
осуществляют после стекания основной массы суспензии. Осмотр детали
проводится после отключения магнитного поля. Таким образом при СПП
индикаторные рисунки выявляемых дефектов образуются в процессе
В ряде случаев при СПП преимущественно при контроле объектов с
применением продольного намагничивания рекомендуется предварительное
нанесение на контролируемую деталь магнитной суспензии. При этом
намагничивание начинают еще до того как суспензия успела стечь. Для
этого деталь погружают в ванну с магнитной суспензией затем помещают ее
в магнитное поле соленоида а после отключения поля деталь извлекают из
соленоида и осматривают.
СОН применяют при контроле объектов из магнитотвердых материалов с
коэрцитивной силой Нc (1000 Ам остаточной индукцией 05 Тл и более при
условии что он может обеспечить требуемый уровень чувствительности
также при этом толщина немагнитного покрытия не должна превышать 30 мкм
(для авиационных деталей - 20 мкм). Возможность достижения требуемого
условного уровня чувствительности определяется по кривым (рис. 4.1). Для
этого из точек осей соответствующих Нс и Вr материала контролируемого
объекта восстанавливают перпендикуляры. Требуемый уровень
чувствительности достижим если точка пересечения перпендикуляров лежит
на кривой или выше кривой требуемого условного уровня
чувствительности[1].
В данной работе контроль СОН следует производить при одновременном
выполнении перечисленных выше условий.
В зависимости от размеров выявляемых дефектов установлено три
условных уровня чувствительности для дефектов с минимальным раскрытием (:
А если (=20 мкм( Б если (=10 мкм( (( если (=(( мкм(
Минимальная протяженность дефекта – 05 мм. Считается что глубина
несплошности в 10 раз превышает ее ширину. Требуемый уровень
чувствительности задается техническими условиями на объект контроля.
Поэтому если применяемая технология контроля позволяет обнаружить дефект
раскрытием 15 мкм то достигается уровень чувствительности Б и не
достигаются А и В. Уровни чувствительности названы условными так как они
определены для идеальных дефектов в форме щели с параллельными стенками
перпендикулярными поверхности объекта. Для создания требуемой
напряженности поля при намагничивании деталей путем пропускания по ним
тока необходимы большие плотности тока. В этих случаях целесообразно
применять не постоянный ток а импульсный так как он обеспечивает
отсутствие прожогов которые опасны как зародыши дефектов.
В данной курсовой работе целесообразно применить способ
приложенного поля т.к. он обеспечивает более высокую чувствительность. К
тому же при использовании способа приложенного поля можно значительно
уменьшить время необходимое для контроля одного объекта т.к. рисунки
дефектов появляются еще в процессе намагничивания.
В исходных данных к курсовой работе сказано что программа
контроля составляет 5000 шт.год. Таким образом при контроле СПП
имеется возможность автоматизации контроля.
Анализ литературных источников с целью разработки или модернизации
оборудования для контроля
В практике магнитного контроля получили применение следующие типы
намагничивающих устройств:
Устройство для дефектоскопии цилиндрических изделий.
Используется во многих отраслях машиностроения например для
дефектоскопии втулок труб цилиндрических стержней и других
ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение надежности
за счет точного базирования исключения заклинивания и неподвижной
установки преобразователя. Устройство содержит корпус узел
транспортирования с приводными роликами и преобразователь дефектоскопа
отличающееся тем что с целью повышения надежности преобразователь
установлен в корпусе неподвижно а устройство снабжено втулками по числу
приводных роликов выполненных так что ось отверстия каждой втулки
расположена под углом к ее торцу тремя осями установленными параллельно
между собой и направлению перемещения изделий. Ролики установлены на осях
с помощью втулок рядами в плоскостях перпендикулярных осям а ролики
расположенные на одной из осей выполнены в виде жестких концентрических
колец с упругой прокладкой между ними [2].
Устройство для неразрушающего контроля цилиндрических изделий
отличается тем что с целью повышения достоверности контроля и
расширения функциональных возможностей оно снабжено вторым кулачком
закрепленным на оси одного из транспортирующих валов толкателем
подпружиненным вдоль оси ползуна и взаимодействующим с профильной
поверхностью кулачка третьим кулачком закрепленным на оси одного из
транспортирующих валков фиксатором положения толкателя
взаимодействующим с третьим кулачком а также электромагнитным датчиком
длины изделия взаимодействующим через систему рычагов с толкателем.
Недостатками известного устройства является низкая достоверность и
ограниченные функциональные возможности контроля обусловленные тем что
узел коррекции не обеспечивает точность и стабильность установки
подвижного преобразователя относительно торца контролируемого изделия не
обеспечивая тем самым постоянство принятого сигнала о качестве изделия.
Кроме того нестабильность установки подвижного преобразователя не
позволяет вести измерения линейного размера изделия.
Установка для магнитной дефектоскопии изделий типа гильз.
Используется для обнаружения локальных дефектов с применением магнитных
суспензий. Целью изобретения является расширение информативности и
повышение производительности что достигается за счет сокращения холостых
ходов при электромагнитном контроле. В процессе контроля изделие
поступает на барабан роторного типа где в полость изделия вводятся
подвижные электроды и осуществляется намагничивание изделия и погружение
в ванну с суспензией. Затем изделие поступает с помощью барабана в зону
визуального контроля подвижные электроды посредством пружин и копиров
выводятся из изделия и таким образом осуществляется его контроль.
Установка позволяет контролировать торцы изделий. Транспортирование
детали и одновременный контроль сокращают вспомогательное время а
значит повышается производительность труда. Применение подпружиненного
сферического упора позволяет контакту плотно без перекосов прижиматься к
торцу стержня тем самым снижаются потери тока при намагничивании и
соответственно повышается надежность установки [2].
Устройство для не разрушающего контроля труб на наличие трещин
содержащее по крайней мере один рольганг взаимодействующее с ним
каретки внешнего и внутреннего контроля с роликовым и опорами и
установленные на них бесконтактные датчики отличающиеся тем что с
целью расширения диапазона типоразмеров контролируемых изделий. Каретка
внутреннего контроля выполнена в виде цилиндрического корпуса
установленных на его концах трехзвенных узлов на торцах которых
укреплены роликовые опоры одни из которых являются ведущими а все
вместе установлены с возможностью изменения угла и расстояния между осями
их вращения и продольной осью корпуса.
Однако производительность контроля этим устройством недостаточная
так как при изменении размеров труб необходимы дополнительные затраты
времени для переналадки узлов контроля.
Диапазон типоразмеров контролируемых труб в известном устройстве
ограничен из-за того что каретка внутреннего контроля выполнена в виде
двух магнито-связанных узлов. Сила взаимодействия между этими узлами
достаточна для функционирования каретки только до определенного значения
толщины стенки контролируемой трубы.
Намагничивающее устройство для дефектоскопии изделий
цилиндрической формы. Установленный в корпусе электромагнит с
П - образным магнитопроводом и полюсными наконечниками опорные
ролики и регистрирующий узел отличающееся тем что с целью расширения
функциональных возможностей и повышения производительности контроля оно
снабжено двумя тягами одними концами скрепленными посредством
регулируемых разъемных соединений с корпусом. Двумя кронштейнами
шарнирно соединенными с вторыми концами соответствующих тяг на свободных
концах кронштейнов выполнены продольны пазы а в средней части закреплены
опорные ролики и полюсные наконечники которые выполнены в виде
цилиндрических сегментов шпилькой установленной в корпусе с
возможностью возвратно – поступательного перемещения в направлении
параллельном оси симметрии магнитопровода и взаимодействующей с
продольными пазами кронштейнов а в торцевых концах П – образного
магнитопровода выполнены пазы в виде цилиндрического свода для размещения
в них полюсных наконечников.
Таким образом проанализировав все доступные источники для
разработки и модернизации оборудования для контроля можно прийти к
выводу что для повышения надежности контроля наиболее рационально будет
использовать сферические упоры которые позволяют контакту плотно
прижиматься к объекту контроля и тем самым снижать потери тока при
намагничивании. Повысить производительность контроля можно за счет
организации замкнутой симметричной цепи намагничивания и использования П-
образного электромагнита [2].
1 Расчет устройства для намагничивания постоянным полем изделий в
процессе магнитного контроля
Схема намагничивающего устройства представлена на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1 – Расчетная схема намагничивающего устройства
Целью расчета является определение намагничивающей силы устройства
(IW) для создания в изделии необходимой индукции.
Из рекомендаций справочника по неразрушающему контролю (см. п. 4)
толщина полюсов намагничивающего устройства должна быть в 2-3 раза больше
толщины намагничиваемого изделия. Если же толщина изделия 3 мм то
толщина полюсов - 16 мм. Остальные размеры намагничивающего устройства
выбирают конструктивно исходя из существующих разработок. Например
расстояние L между полюсами электромагнита – не менее 100 мм высота h –
не менее 100 мм. Расчет выполняют принимая допущение что растекание
магнитного потока в изделии отсутствует.
Руководствуясь вышесказанным зададим значения для расчета
намагничивающего устройства:
L = 100 мм h = 100 мм b = 6 мм с = 200 мм d = 36 мм
Из закона Кирхгофа следует:
где[pic]- падение магнитного напряжения на участке магнитной цепи
Рассматриваем сумму падений магнитных напряжений в изделии [pic] в
зазорах [pic] в магнитопроводе [pic]:
Строим кривую намагничивания материала изделия:
Рисунок 6.2 – Кривая намагничивания материала изделия
С помощью выражения (5) и значения [pic] и [pic] взятые с кривой
намагничивания строим зависимость [pic] а затем зависимость [pic] в той
же системе координат.
С учётом выбранных параметров и выражений (6) (7) получаем
Рисунок 6.3 – Зависимости магнитных напряжений в зазоре Uу и в
изделии Uи от магнитного потока в изделии
Строим далее кривую намагничивания материала магнитопровода.
Рисунок 6.4 – Кривая намагничивания материала магнитопровода
Затем на отдельном графике строится кривая падения магнитного
напряжения в магнитопроводе в зависимости от протекающего в нем потока
С учётом выбранных параметров система (10) принимает вид:
Рисунок 6.5 – Зависимость магнитного напряжения в магнитопроводе от
магнитного потока в нем
Чтобы пересчитать [pic] в зависимости от [pic] запишем
уравнение Кирхгофа для точки М эквивалентной электрической схемы (схема
представлена на чертеже ).
где F- магнитный поток рассеяния шунтирующий изделие и переходный
Так как отношение потоков [pic] и F обратно пропорционально
магнитным сопротивлениям [pic] и [pic] то:
где [pic] - магнитное сопротивление потока рассеяния между полюсами
где [pic]-проводимость участка между параллельными призмами
(полюсами намагничивающего устройства).
Подставим значения из формул (15) (16) (17) в (14) получим:
где [pic] получаем из (13) и (14):
[pic] и [pic] - соответствуют оптимальному режиму намагничивания .
Путем пересчета с использованием формулы (18) из последнего графика
получают зависимость [pic]:
Рисунок 6.6 – Зависимость магнитного напряжения в магнитопроводе от
магнитного потока в изделии
Суммируя [pic] получают зависимость [pic].
Зная сечение изделия строим вторую ось [pic] т.е. аналогичную
зависимость [pic] где [pic].
Рисунок 6.7 – Зависимость суммарного магнитного напряжения в
магнитопроводе от магнитного потока и индукции в изделии
По известному значению оптимальной индукции [pic] в контролируемом
Затем с учетом коэффициента заполнения Кз = 0.4 и площади S окна
занимаемого витками катушки в сечении перпендикулярном осям витков
определяют число витков обмоточного провода задаваясь различными его
диаметрами (d = 1 2 3):
где [pic] - коэффициент заполнения окна
S[pic] - площадь окна занимаемого всеми витками катушки
равна приблизительно 80% от площади сердечника и определяется как:
[pic] витков W2=1161 витков W3=516 витков.
Определяем величину тока в катушке по известным намагничивающей силе
где U1 – оптимальное значение намагничивающей силы
Значения токов в катушке для разных диаметров провода получились:
I1=0.06 A; I2=0.27 A; I3=0.62 A.
Определяем электрическое сопротивление обмотки:
R1=83.49 Ом R2=4.1 Ом R3=0.78 Ом.
Теперь определим потребляемую мощность:
Мощность для всех трех случаев получилась одинаковой и
Таким образом можно сделать вывод что потребляемые мощности не
зависят от диаметра провода. Диаметр провода выбирают исходя из
приемлемого числа витков катушки.
Выберем число витков катушки – 516 диаметр – 3 мм.
Компоновка описание устройства для контроля и принципа его действия
Разработанное устройство состоит из следующих блоков: блок
намагничивания устройство для полива магнитной суспензией ванна
трубка. Основной узел установки – блок намагничивания. В качестве
намагничивающего устройства используется П-образный электромагнит.
Объект контроля (ось) подлежит намагничиванию. Таким образом
получаем индикаторные рисунки дефектов с помощью дефектоскопического
материала в частности магнитной суспензии изображения полученные с
помощью которого подлежат расшифровке. Делается заключение о наличии или
об отсутствии дефекта. Затем объект контроля (ось) очищается
размагничивается и с неё ветошью удаляется остаток магнитной суспензии.
Устройство контроля представлено на чертеже ЭМК 25.01.00 СБ
Подготовка объекта к контролю.
Подготовка объекта к контролю должна включать подготовку объекта к
операциям контроля; проверку работоспособности дефектоскопов; проверку
качества дефектоскопических материалов.
При подготовке с контролируемой поверхности необходимо удалить
продукты коррозии остатки окалины масляные загрязнения а при
необходимости следы лакокрасочных покрытий. Загрязнения удаляют с помощью
металлических и волосяных щеток деревянных пластмассовых скребков и
растворителей. Проверку работоспособности дефектоскопов и качества
дефектоскопических материалов осуществляют при помощи стандартных
образцов предприятий специально изготовленных или отобранных из числа
забракованных изделий с дефектами размеры которых соответствуют
принятому уровню чувствительности.
Выбор способа магнитопорошкового контроля
Мы определили ранее что для контроля будем использовать способ
Намагничивание объекта контроля.
Так как мы знаем что дефекты ориентированы радиально и деталь имеет
простую форму то наиболее простым для реализации будет полюсное
намагничивание при помощи электромагнита.
Рисунок 10 – Полюсное намагничивание при помощи электромагнита
Для выбора способов намагничивания нужно знать направление
распространения дефектов в объекте. В задании сказано что дефекты
разноориентированы. Известно что наибольшая чувствительность
достигается когда угол между вектором напряженности магнитного поля и
направлением распространения дефектов был близок к 90о [6].
Для намагничивания объекта контроля выберем импульсный ток.
Режим намагничивания
Требуемая напряженность магнитного поля на контролируемом объекте
была определена в пункте 6 данной курсовой работы.
При полюсном намагничивании ток намагничивающего устройства
уточняется при помощи измерителя напряженности магнитного поля Ф-2М.
Требуемая шероховатость поверхности
Требуемая шероховатость поверхности должна быть менее 10 мкм (Ra (
Цвет порошка должен быть контрастным по отношению к цвету
поверхности объекта контроля. Так как контролируемый объект имеет
покрытие светлого цвета то выберем черный порошок.
Нанесение дефектоскопического материала
Для контроля применяют способ магнитной суспензии способ сухого
магнитного порошка и способ магнитогуммированной пасты.
Чаще всего применяют суспензии.
В качестве дисперсионной среды используют воду минеральные масла
керосин смесь трансформаторного масла и керосина.
Для решения данной задачи используем суспензию на водной основе.
Концентрация магнитного порошка в суспензии должна составлять
(25±5) гл. Магнитная суспензия не должна вызывать коррозии
контролируемой поверхности.
Кроме воды водная суспензия содержит также антикоррозионные и
поверхностно-активные вещества вещества улучшающие смачиваемость и
антивспенивающие вещества.
Вязкость дисперсионной среды суспензии не должна превышать 36(10-6
м2с (36 сСт) при температуре контроля. При вязкости носителя выше 10(10-
м2с (10 сСт) в технической документации должно быть указано время
стекания основной массы суспензии после которого допустим осмотр
Подача суспензии производится путем полива.
Начало обработки суспензией начинается одновременно с включением
питания электромагнита.
После намагничивания всего объекта контроля отключается источник
Осмотр контролируемой поверхности и регистрация индикаторных
Осмотр контролируемой поверхности и регистрацию индикаторных
рисунков выявляемых дефектов проводят визуально или с применением
автоматизированных систем обработки изображений.
При визуальном осмотре могут быть использованы различные оптические
устройства (лупы микроскопы эндоскопы).Выбираемое увеличение
оптического устройства зависит от шероховатости поверхности детали типа
обнаруживаемых дефектов условий контроля и т. п.
Освещенность контролируемой поверхности при использовании магнитных
порошков естественной окраски а также цветных магнитных порошков должна
быть не менее 1000 лк. При этом следует применять комбинированное
освещение (общее и местное).
Для осмотра используем лупу с увеличением не менее 4.
Вид местоположение и ориентация недопустимых дефектов а также
необходимый уровень чувствительности контроля конкретных изделий
устанавливаются в отраслевой нормативно-технической документации на
Результаты контроля записывают в журналах протоколах или
перфокартах. Вид и объем записи устанавливают в отраслевой нормативно-
технической документации на контроль изделий.
Детали признанные годными по результатам магнитопорошкового метода
контроля должны быть при необходимости размагничены. Размагничивание
производят путем помещения детали в переменное магнитное поле с убывающей
Оценку качества размагничивания объекта производят путём определения
показателя размагниченности К выполняя измерения при вертикальном или
горизонтальном положении объекта:
В большинстве случаев деталь считают размагниченной если
Удаление остатков суспензии
Удаление остатков суспензии производят с помощью ветоши.
Разработка метрологического обеспечения средств неразрушающего контроля
Контроль испытательного образца должен производиться таким образом
чтобы поверхность оси удовлетворяла требованиям ГОСТ 21105-87.
Контрольный образец изготавливают из высокохромистых сталей с
содержанием хрома 10 - 15% длиной 110 +- 10 мм шириной 20 +- 1 мм и
После предварительной механической обработки заготовку
образца шлифуют на глубину 02 - 03 мм с шероховатостью
не более 16 мкм и азотируют.
Азотирование образца проводят в атмосфере аммиака в три этапа:
- азотирование при температуре 540 +- 15 -С с выдержкой при
этой температуре 20 +- 1 ч при степени диссоциации раствора 30 +- 3%;
- азотирование при температуре 580 +- 15 -С с выдержкой при
этой температуре 20 +- 1 ч при степени диссоциации раствора 60 +-
- охлаждение образца в печи в атмосфере аммиака до 200 -С
последующей выдержкой на воздухе.
После азотирования рабочие (широкие) поверхности образцов
шлифуют на глубину не более 005 мм (с обильным охлаждением).
Толщину азотированного слоя измеряют с помощью микроскопа на
приготовленном микрошлифе.
Для получения искусственных трещин образец устанавливают на
две опоры стола винтового пресса и через призму плавно изгибают до
появления характерного хруста свидетельствующего о разрушении
азотированного слоя. За глубину образовавшихся трещин принимают
толщину азотированного слоя. Ширину (раскрытие) образовавшихся
трещин измеряют на микроскопе.
Полученные образцы маркируют подвергают контролю методом
магнитопорошковой дефектоскопии и фотографируют либо готовят
дефектограмму другим способом.
Аттестацию контрольных образцов проводит метрологическая
служба или лаборатория неразрушающего контроля.
Образцы после контроля размагничивают очищают от следов
магнитного индикатора сушат и хранят в отдельной коробке в сухом
Технология изготовления дефектограмм.
Дефектограмма представляет собой зафиксированный отпечаток
индикаторного рисунка дефектов выявленных магнитопорошковым
методом на образце или объекте. Ниже изложен способ изготовления
дефектограмм с использованием нитрокраски и липкой прозрачной ленты.
Дефектограмму изготавливают в следующей последовательности:
- образец промывают чистым керосином нефрасом или другим
- намагничивают образец;
- наносят на образец тонкий слой трансформаторного масла или
масла МС-8П и протирают сухой чистой ветошью;
- наносят на поверхность образца краскораспылителем небольшой
слой (толщиной 5-10 мкм) белой или желтой нитрокраски либо
краски-проявителя для цветной или люминесцентной дефектоскопии
(через такой слой краски слегка видна поверхность образца);
- подсушивают слой краски в течение 10-15 мин.;
- на образец наносят магнитную суспензию.
При использовании суспензии на водной основе образец высушивают
выдержкой на воздухе. Следы керосино-масляной суспензии удаляют
погружением образца в бензин.
Для закрепления валиков магнитного порошка осевшего над
дефектами на поверхность образца кратковременно в течение 1-3 с
наносят из краскораспылителя тонкий слой нитрокраски.
Подсушивают слой краски в течение 5-10 мин.
На образец накладывают прозрачную липкую ленту.
Снимают с образца липкую ленту на которой должен остаться
слой краски и индикаторный рисунок (дефектограмма).
Накладывают дефектограмму на лист белой писчей бумаги или
бумаги для черчения на которой указывают тип номер образца и
дату изготовления дефектограммы.
Для удобства применения дефектограмму помещают между двумя
скрепленными тонкими пластинами из органического стекла.
При проведении контроля деталей методом магнитопорошковой
дефектоскопии оператор должен выполнять следующие инструкции:
ГОСТ 12.1.003 ГОСТ 12.1.004 ГОСТ 12.2.003 ГОСТ 12.3.002
СНиП 12-03-99 "Безопасность труда в строительстве. Часть I. Общие
требования" СНиП 12-04-200 "Безопасность труда в строительстве.
Часть II. Строительное производство" Правилами технической
эксплуатации электроустановок потребителей и Межотраслевыми правилами
по охране труда (правилами безопасности) при эксплуатации
Перед допуском к проведению контроля специалист
выполняющий контроль изделия проходит инструктаж по безопасным
приемам выполнения работ с регистрацией в журнале в положенной форме.
Запрещается проводить работы на неустойчивых конструкциях и в
местах где возможно повреждение проводки электропитания. Дефектоскоп
должен быть надёжно заземлён или занулён. В цепи заземления или
зануления категорически запрещается устанавливать предохранители или
выключатели а также использовать провода заземления в качестве
токоведущих для рабочего тока.
Штепсельное соединение должно быть выполнено с тремя
контактами из которых два соединяют с питающей цепью а один – с
заземляющим проводом.
Запрещается прикасаться к неизолированным токоведущим частям
находящимся под напряжением независимо от его величины.
Проверяемые детали должны быть надёжно закреплены на
приспособления обеспечивающие удобство просмотра.
При каждом даже кратковременном перерыве в работе а также
при переходе с одного рабочего места на другое дефектоскоп должен
быть отключён от питающей цепи.
В помещении где установлен дефектоскоп должна быть общая
вытяжная вентиляция с трёхкратным обменом воздуха в 1 ч.
Вблизи дефектоскопа нельзя хранить легко воспламеняющиеся
вещества: бензин ацетон смывки и т.д. Запрещается применять
открытый огонь (зажигать спички зажигалки и т.д.).
Рядом с дефектоскопом необходимо иметь углекислотные
Для защиты рук от вредного воздействия на них суспензии и
порошка рекомендуется применять резиновые перчатки.
Работа на дефектоскопе разрешается только специалистам
обученным магнитному контролю и знающим устройство дефектоскопа и
правила работы на нём.
Ответственность за соблюдение правил безопасности персоналом
при проведении контроля возлагается на руководителя лаборатории [4].
Анализ литературных источников показал что наиболее эффективным
методом для контроля валов является магнитный метод контроля. Для решения
данной задачи использовали магнитопорошковый способ контроля. На
основании результатов расчета было выбрано оптимальное значение индукции
Расчетным путем были определены параметры электромагнита
намагничивающего устройства а именно диаметр обмоточного провода 3 мм
число витков обмотки 516.
Разработано устройство для магнитопорошкового контроля валов на
наличие разноориентированных трещин и методика контроля позволяющая
обнаруживать трещины раскрытием от 10мкм.
Приборы и методы электромагнитного контроля. Методические
указания к курсовой работе для студентов специальности Т 06.01 –
”Приборостроение”.-Могилев: МГТУ 2001.-28 с. Составитель проф. Новиков
Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий.
Справочник Под редакцией д-ра техн. Наук проф. В.В. Клюева .Москва
«Машиностроение» 1976.
Х.Кухлинг Справочник по физике:Пер. с нем.-М.:Мир 1982.-520
Неразрушающий контроль материалов и изделий.: Справочник.
Под ред. Г.С. Самойловича. – М.: Машиностроение 1976. – 456 с.: ил.
Белорусско-Российский униерситет гр.МПК-051
Разработка устройства и методика магнитного контроля осей на наличие
разноориентированных трещин
ШПДКО 00.00.00.000 ПЗ

Намагничивающее устройство.cdw

Графики на А3.cdw

Рисунок 1 - Определение возможности достижения требуемого
условного уровня чувствительности при контроле
Рисунок 2 - Учёт влияния толщины покрытия при выборе режима
Определение оптимального
режима намагничивания
Таблица 1 - Уровни чувствительности магнитопорошкового контроля
Рисунок 3 - Определение Нтр. при контроле СПП