NJ 320--84內燃機零部件磁粉探傷方法
中華人民共和國機械工業部部標準
NJ 320--84
內燃機零部件磁粉探傷方法
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本標準適用于鋼鐵磁性材料制造的成品、半成品零件和原材料表面及近表面缺陷的檢驗,并作為制訂磁粉探傷操作規程的依據。
1名詞術語
1.1干法檢驗
檢驗時采用呈干粉狀的鐵磁性粉末。
1.2芯棒技術
將一個帶電的棒、電纜或管子從被檢零件的內孔或開口中穿過以進行磁化的技術。
1.3電流磁化技術
將電流通過觸頭、接觸板或夾頭使零件磁化的技術。可使用交流電、整流后的交流電或直流電。
1.4交流磁化
用交流電感應產生磁場進行磁化。
1.5有效磁導率
由磁導率(μ)和退磁因子N/4π所決定的一個因數(N為比例常數)。
1.6連續法
在外加磁場的作用下,將磁粉或磁懸液施加到被檢驗零件上。
1.7縱向磁化
使磁力線沿著平行于被檢驗零件的長軸方向進行磁化。
1.8周向磁化
環繞零件的圓周建立一個磁場進行磁化。
1.9羅盤試驗
把零件放在相對于磁性羅盤指針的一個規定位置上,看指針偏轉是否超過規定值。
1.10直流磁化
用通直流電產生磁場進行磁化。
1.11退磁因子
表示零件的長度與直徑之比的函數。
1.12退磁
使零件恢復到非磁化狀態的工藝過程。
1.13峰值電流
激勵時所得到的直流電或周期電流的**瞬時值。
通常直流干電池或三相整流交流的峰值電流可用電流計測出近似值;交流電或全波整流交流電的峰值電流為電流有效值的√2倍;半波整流電的峰值電流為電流有效值的2.2倍。
1.14接觸板
周向磁化時,用來夾緊被檢驗零件并使其通過電流的電極裝置。
1.15接觸墊
一種可替換的金屬墊,一般為銅絲編織物,放在電極上為被檢驗零件提供良好的電接觸,可防止零件受到損傷。
1.16黑光
波長為3200--4000埃的電磁輻射。
1.17熒光磁懸液
含有熒光磁粉的懸浮液,用黑光燈來觀察缺陷。
1.18熒光磁粉
以熒光物質處理過的磁粉,在黑光照射下能發出熒光的磁粉。
1.19黑光濾光器
用來抑制可見光和非黑光的紫外輻射。
1.20剩磁
磁化以后,磁力減小到零時保留在零件中的磁性。
1.21剩磁法
切斷磁化電流或移去外加磁場后,將磁粉施加到被檢驗零件上進行探傷。
1.22濕法檢驗
將磁懸液施加于工件表面上進行探傷。
1.23觸頭
連接于軟電纜上用來將磁化電流從電源導入被檢驗零件的一種手持式電極觸頭。
1.24漏磁場
在零件的缺陷處或磁路截面變化處,磁力線離開或進入表面時所形成的磁場。
1.25磁通穿透深度
磁通在零件中達到的有效深度。
1.26磁粉檢驗
用來發現鐵磁性材料表面或近表面的裂紋或其它缺陷的無損檢測方法。將碾細的磁粉施加于經適當磁化的零件表面,磁粉會吸附于缺陷和材料的不連續處,再用肉眼觀察所產生的磁粉痕跡。
1.27磁導率
磁感應強度(B)與產生磁感應強度的外部磁場強度(H)之比μ=B/H。
1.28磁飽和
當施加于被磁化零件上的磁場強度無論怎樣提高而零件內的磁通量無明顯增加,這樣的磁化程度稱作磁飽和。
1.29磁寫
由無規則的局部磁化產生虛假的磁粉痕跡。
1.30載液
用來懸浮磁粉使之在探傷中便于應用的一種液體。
1.31磁懸液
將磁粉或膏狀磁粉懸浮于載液中形成的懸浮液。
1.32磁粉含量
磁懸液中磁粉與載液的宏觀體積比。
1.33磁軛
整體的或疊片的C型軟磁鐵,其上繞以通電的線圈。
1.34磁軛磁化
借助于一個外加的軛狀電磁鐵,將縱向磁場導入零件或零件的一部分。
1.35整流交流電
將交流電整流而未經平滑濾波所得到的電流。
1.36瞬時磁化
用持續時間非常短的電流進行磁化。
2探傷設備
2.1探傷設備應能按照零件的形狀、尺寸、材料的表面狀況和缺陷性質，以適當的靈敏度進行有效的探傷工作。
2.2探傷設備應能對零件**可靠地進行磁化,磁粉的使用觀察及退磁操作等要簡單方便。
2.3濕法檢驗的盛磁懸液的箱內要安裝攪拌器,以使磁粉均勻分布,磁懸液應能穩定地用于零件,且不干擾已經生成的磁粉痕跡。
2.4干法檢驗的磁粉使用裝置,應保持磁粉干燥,要求呈均勻分布狀態,能穩定地用于零件。
2.5采用熒光磁粉探傷時,要使用紫外線照射裝置,紫外線的波長應在3200--4000埃之間。使用時應具有能明顯識別熒光磁粉痕跡的紫外線強度。
2.6退磁裝置應使零件剩磁減少到2Gs。
3零件表面的要求
3.1被檢驗的零件表面不應有油脂、金屬屑、氧化皮、粘砂以及其它能粘附磁粉的物質存在。表面有厚的保護層及表面嚴重不平,足以影響探傷效果時,均不能進行磁粉探傷。
3.2為了防止**和提高導電性能,必須將零件和電極的接觸部分打磨干凈,必要時還需在電極上安裝接觸墊。
3.3不需要加工的零件的焊縫等,在不影響磁粉痕跡辨認的條件下,可不經加工進行磁粉探傷。但對探傷靈敏度要求高的零件,其表面狀態對探傷靈敏度影響很大時,則其表面光潔度應在△6以上。
3.4油孔及其孔隙在探傷后難于**磁粉時,則應在探傷前用無害物質堵塞。
4磁化條件
4.1磁化方向應與出現缺陷的方向垂直。
4.2對一些重要零件,為使其表面的全部缺陷能充分顯示,應在兩個成直角的方向進行磁化,一般采用縱向和周向磁化,也可采用復合磁化。
4.3磁化操作時,應根據設備的特性,零件的磁性、形狀、尺寸、預測缺陷的性質(種類、位置、方向)等來選擇磁化方法、磁化電流的種類、通電時間、電流值以及使用磁粉或磁懸液的時間。
5磁化方法
5.1周向磁化
當電流通過零件或中心孔內的銅棒、電纜時,產生一個與電流成直角的磁場,可以發現軸向或軸向夾角小于45°的缺陷。
5.1.1軸通電法
將電流直接通過零件本身(圖1)。
5.1.2中心導體法
將電流通過零件孔內的銅棒或電纜(圖2a及圖2b)。
圖 1 軸通電法 圖2a中心導體法 圖2b中心導體法
5.1.3支桿法
利用接觸電極使電流只通過需要檢查的零件部位(圖3)。
5.2縱向磁化
將零件置于通電線圈或電磁鐵產生的磁場內,可以發現零件表面的橫向缺陷或與磁力線方向夾角小于45°缺陷。
5.2.1線圈法
用螺管線圈或繞在工件上的軟電纜通電磁化(圖4)。
5.2.2極間法
將零件置于電磁鐵兩極之間,形成閉合回路(圖5)
圖3支桿法 圖 4 線圈法
5.3復合磁化
用來發現零件表面中任何方向的缺陷,其方法是將零件放在通以直流電的電磁鐵磁場或螺管線圈中,同時零件本身再連續通以交流電(圖6)。
圖5 極間法 圖6 復合磁化法
6磁化規范
不同零件和材料進行磁化時,其磁場強度的大小應根據經驗公式,磁特性參數(或應用靈敏度試片),由測磁儀表的測試結果確定。在選用不同的檢驗方法和磁化方法時,零件被磁化后*終狀態的磁性都應保證以下的磁感應強度:連續法為6000--8000Gs,剩磁法為8000--10000Gs,磁感應強度用高斯計進行測量。
6.1周向磁化時磁化電流值的確定
6.1.1當直接在圓柱形(或近似圓柱形)零件上通電流磁化時,磁化電流值一般按下式計算:
剩磁法: I=(20--30)D - - - - -- - - - - - - - - --(1)
連續法: I=(8--10) - - - - - - - - -- - - - - - (2)
當直徑小于20mm時,I=20D(連續法)。
式中: I------電流值,A;
D------零件直徑,mm。
6.1.2當用軟電纜通過大工件內孔磁化時,磁化電流按式(3)、(4)計算:
剩磁法: I=(20--30)D/N - - - -- - - - - - - - - --(3)
連續法: I=(8--10)D/N - -- - - - - - - - - --- -(4)
式中: N--穿過工件內孔之電纜線圈數。
不同零件周向磁化時的磁化規范見表1。
表1 不同零件周向磁化規范表
規 格 編號 名稱 磁化 方法 | 適 用 零 件 | 能發現的缺陷 | 在零件表面上的磁場強度 (Oe) | 零件磁化電流 計算公式 圓柱形 板 形 | ||||
1a
1b | 標準
規范 | 剩磁法
連續法 | 表面加工光潔的高負荷零件 | 在拋光的表面上發現露于表面的缺陷,深度超過0.05mm的裂紋 | 80--120
30--50 | I=25D
I=8D | I=16S沿著板通電
I=5S | |
2a
2b | 較嚴格的規范 | 剩磁法
連續法 | 彈簧.葉片和與之類似的零件以及零件上應力高度集中區域,在這些區域產生磨裂和疲勞裂紋者 | 在拋光的表面上發現露于表面的缺陷,深度在0.05mm以內的缺陷 | 160--200
60--80
| I=45D
I=15D | I=30S
I=10S | |
3
| 較放寬的規范 | 剩磁法 | 工作于靜負荷和反復靜負荷(拉伸.壓縮.縱向彎曲)表面加工的零件 | 發現所有的致命缺陷，部分細小的表面缺陷 | 60--80 | I=15D | I=10S | |
4
| 較 大缺陷的規范 | 剩磁法 | ⑴工作于靜負荷和反 復靜負荷(拉伸.壓縮.縱向彎曲)表面粗加工的零件 ⑵中間工序檢驗 | 發現延伸至深處的深度大于0.5mm的缺陷 | 30-50 | I=8D | I=5S | |
6.1.3當用支桿法局部磁化大工件時,其磁化規范見表2。
表 2 支桿間距和安培數
支 桿 間 距 mm | 磁 化 電 流 A 截面厚度≤20mm 截面厚度>20mm | |
>50--100 >100--150 >150--200 | >200--300 >300--400 >400--600 | >300--400 >400--600 >600--800 |
6.2.1用線圈縱向磁化時應按工件長度與直徑之比(L/D)來選擇磁場強度的大小。
連續法磁化時,在裝有零件的情況,線圈有效磁化區域的磁場強度為:
L/D≥10的長形零件----5Oe
2<10的零件----8Oe
L/D≤2的圓盤零件----12Oe
剩磁法磁化時,其線圈有效磁化區域的磁場強度為連續法磁化時的3倍。
6.2.2用線圈縱向磁化時,線圈的磁動勢為3000--10000安匝。其有效磁場區距線圈每端200--300mm。
線圈磁動勢的大小應根據探傷機的結構,零件形狀以及磁路上磁通的損失等選定。
6.2.3用小型電磁鐵磁化零件時,其磁化電流應根據試驗確定。一般用交流電的電磁鐵,在磁極間距為75--150mm時,其提升力應大于7Kg.f。當用直流電時,其提升力應大于10Kg.f。
7零件磁化時的注意事項
7.1用周向磁化法檢驗截面變化很大的零件時,對不同大小的截面部分應分段進行檢驗,并采用與該部分截面尺寸相應之電流值。
7.2在零件上直接通電磁化時,要防止電接觸面**,接觸面積應大于零件,并應水平地夾于兩接觸盤之間,端面要有適當的壓力,以保證良好的接觸和均勻磁化。
7.3用反磁場中心導體法檢驗零件兩端面徑向缺陷時,導體應充塞零件通道。當檢驗零件內表面縱向缺陷時,可采用較小直徑的導體使零件轉動,將整個圓周分段磁化和檢驗。中心導體直徑應大于零件或管子內徑的50%。
7.4用線圈磁化零件時,零件的軸向應沿著線圈軸向放置,且靠近內壁,小零件或大而短的零件應將幾個零件沿著線圈軸向連續接好后,一起磁化。單個短零件(長度與寬度之比小于5)應在零件兩端貼附上長形銅棒后再進行磁化。
7.5當用線圈磁化長零件時,在線圈有效磁化區域每隔500mm逐段磁化檢驗。
7.6檢驗表面缺陷用交流電,檢驗近表面缺陷則使用直流電,剩磁法必須用直流電,如用交流電則應加接斷電相位控制器。
7.7當檢驗磁性不明的零件時,應用靈敏度試片或材料相同的帶有人工或自然缺陷的試件校驗磁化規范是否合格。
8檢驗方法
磁粉探傷中,缺陷的顯示可用濕法或干法進行。
8.1濕法--用磁懸液來顯示缺陷。
8.1.1剩磁法檢驗:指用零件磁化后的剩磁發現缺陷,凡經熱處理的零件其材料的剩余磁感應強度在8000Gs以上,矯頑力在10Oe(L/D>5)以上者可進行剩磁檢驗。工作時使零件瞬時(不超過0.5s)通電磁化,斷電后澆磁懸液2--3遍,磁懸液的壓力應微弱,或將零件浸入磁懸液中10--30s,綬慢取出,靜止1--2min后進行檢驗。
8.1.2連續法檢驗:將零件澆以磁懸液,使整個零件均勻濕潤,然后連續通電1--3s,同時再向零件上澆磁懸液,停止澆磁懸液后,再切斷電流。
8.2干法--用干磁粉,來顯示缺陷。采用干法須使用連續法磁化,用噴粉器或撒粉器將干粉噴撒在零件表面上,噴粉時磁粉不可太多,以免遮去缺陷。必要時可將多余的磁粉輕輕吹去。
8.3一般表面比較光潔和平整的零件均采用濕法。
表面粗糙的零件或在施加磁懸液有困難的場合可用干法。干法不能在室外有風的場合進行。
8.4每天工作開始前,應用標準樣件或靈敏度試片檢查磁懸液質量以及探傷機、退磁機是否正常，標準樣件應有如下兩類缺陷:
a.裂紋:磁粉沉聚濃密,痕跡清晰可見。
b.細小磨裂:磁粉沉聚稀薄,痕跡隱約可見。
8.4.1標準樣件應編號,并用電筆標上缺陷部位,每個標準樣件應附有缺陷照片或草圖以及說明卡片。
8.4.2檢查磁粉探傷機工作情況:應按說明卡片的規定,將標準樣件充磁和施加磁懸液,如果缺陷顯示清晰符合說明卡片的要求,即說明設備正常和磁懸液質量良好。
9對磁粉和磁懸液的要求
9.1探傷所用的磁粉為四氧化三鐵熒光磁粉。
9.2磁粉的顏色(和零件顏色相比)應具有高對比度。檢驗表面光亮的零件用黑色磁粉,檢驗色澤較暗的零件用有色磁粉。
9.3磁粉的粒度應均勻,平均粒度為5--10μm,**粒度為50μm。熒光磁粉的粒度為2--5μm。
9.4磁粉應具有高導磁率、低矯頑力。
9.5磁粉探傷所用磁懸液是由磁粉和液體介質油或水配制而成,磁懸液內之磁粉,含量為15--25g/L,攪拌均勻,并根據使用情況進行更換,以保持磁懸液的清潔。
9.6液體介質應具有揮發度低,化學穩定性好,閃點高,容易清洗,對零件無腐蝕和對人體無害等性質。
9.7油磁懸液的運動粘度在20℃時應為10--20cSt,當粘度較小時,應經常攪拌磁懸液,保持磁粉的均勻懸浮。
10退磁
10.1磁粉探傷后的零件須進行退磁。
10.2經周向磁化的零件如無特殊要求以及探傷后尚須進行熱處理的零件可不退磁。
10.3退磁的兩方法
10.3.1交流電退磁:將需退磁的零件從通電螺管線圈中慢慢抽出,直到零件離線圈1m以上時才切斷電流,或將交流電直接通過零件并逐漸將電流減少至零值,對于一般中、小型零件,線圈中心磁場強度應為250--300Oe,退磁時,零件長軸應與退磁線圈軸向一致,長與寬之比小于5的零件,可將數個零件在非磁性材料槽中縱向排列,彼此銜接,然后將槽從退磁線圈中慢慢抽出。
10.3.2直流電退磁:將零件放于直流電磁場中,不斷改變電流方向并逐漸將電流降至零值。
大型零件可使用移動式電磁鐵或電磁線圈分區退磁。
10.4零件的退磁程度一般可用剩磁檢查儀或磁強計測定。
附 錄 A
檢驗 結 果 的 判 斷
(補充件)
A1 在缺陷上沉聚的磁粉痕跡一般有以下特征。
A1.1 裂紋:一般呈清晰而濃密的曲折線狀。
A1.1.1 材料裂紋:沿材料軋制方向或拉絲方向形成的直線裂紋。
A1.1.2 淬火裂紋: 零件熱處理形成的裂紋。
A1.1.3 磨削裂紋:與磨削方向成一定角度,呈網狀或平行的細線狀。
A1.1.4 鍛造裂紋:鍛造或模鍛過程中形成的裂紋,一般呈方向不定的曲線狀或鋸齒狀。
A1.1.5 焊接裂紋:在焊接過程中由于應力集中形成的裂紋。
A1.1.6疲勞裂紋:長期使用的零件由于交變負荷的作用而產生的裂紋。
A1.2 夾雜: 呈單個或密集的點狀或線狀。
A2表面缺陷的磁粉痕跡較清晰,近表面缺陷的磁粉痕跡較暗淡,且復現性不好。
A3 非缺陷性的磁粉痕跡。
除了真正缺陷會形成磁粉痕跡外,由于以下原因而形成的材料局部磁性不均勻也會出現磁粉痕跡。
A3.1 局部冷作硬化處。
A3.2 溫度劇烈改變的內應力處。
A3.3 兩種不同組織的明顯分界處。
A3.4 零件截面急劇變化處。
A3.5 碳化物層狀組織處。
A3.6 由于操作不當造成的非缺陷性痕跡。
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附加說明:
本標準由機械工業部上海內燃機研究所提出并歸口。
本標準由天津市**機械工業局實驗研究所、無錫柴油機廠、北京內燃機總廠共同負責起草。
本標準主要起草人王海民。
