Способы дефектоскопирования деталей

САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Локомотивы»

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Основы технической диагностики»

для студентов специальности 190301

очной и заочной форм обучения

Составители: В.Н. Панченко

А.М. Добронос

А.Ю. Балакин

Самара 2007

УДК 629.424.1.064.5.004.67

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы технической диагностики» для студентов специальности 190301 очной и заочной форм обучения [Текст] / Составители : В.Н. Панченко, А.М. Добронос, А.Ю. Балакин. – Самара : СамГАПС, 2007. - 12 с.

Утверждено на заседании кафедры 30.01.2007, пр.№5.

Печатается по решению редакционно-издательского совета академии.

В настоящих методических указаниях рассмотрены некоторые методы и приборы неразрушающего контроля, нашедшие наибольшее применение на предприятиях локомотивного хозяйства для обнаружения в деталях подвижного состава различного рода дефектов.

Методические указания составлены в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта профессионального высшего образования.

Составители: Панченко Валерий Николаевич

Добронос Алексей Мефодьевич

Балакин Андрей Юрьевич

Рецензенты: к.т.н., доцент СамГАПС В.В. Иванов;

Первый зам. начальника службы технической политики

Куйбышевской железной дороги филиала «ОАО РЖД»

А.Н. Егольников

Редактор И.М. Егорова

Компьютерная верстка: М.Г. Кутлеметова

Подписано в печать 16.04.2007. Формат 60´90 1/16.

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл.п.л. 0,75.

Тираж 150 экз. Заказ № 62.

© Самарская государственная академия путей сообщения, 2007

ВВЕДЕНИЕ

Данный блок лабораторных работ направлен на закрепление у студентов теоретического материала, читаемого по дисциплине «Основы технической диагностики», и посвящен практическому изучению методов и приборов неразрушающего контроля, нашедших наибольшее применение на предприятиях локомотивного хозяйства для обнаружения в деталях подвижного состава различного рода дефектов, угрожающих безопасности движения.

Выполнение работ позволяет на практике уяснить физическую сущность явления, используемого в том или ином методе, область применения конкретных методов, изучить принцип действия приборов для их реализации.

Требования по оформлению лабораторных работ

1. Название

2. Цель работы

3. Теоретические сведения

4. Описание установки

5. Порядок выполнения

6. Результаты

7. Выводы

Лабораторная работа №1

МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ МЕТОД ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ДЕТАЛЕЙ

Цель работы: изучить основы и сущность магнитопорошкового метода контроля.

Теоретические сведения

Магнитопорошковый метод (МП) относится к классу магнитных методов неразрушающего контроля, применяемых для контроля изделий из ферромагнитных материалов, т.е. 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.

Физическая сущность метода

Если контролируемое изделие имеет, например, трещину, то, вследствие этого, магнитное поле над ней становится резко неоднородным (рис.1). Другими словами, происходит концентрация линий постоянной напряженности магнитного поля в области трещины. Это явление называют магнитной поверхностной или объемной поляризацией металла в зоне дефекта.

При нахождении ферромагнитной частицы недалеко от дефекта, указанное неоднородное магнитное поле рассеяния, возникающее на поверхности детали, оказывает на нее силовое воздействие. Под действием этих сил ферромагнитная частица ориентирует свою ось по направлению сил магнитного поля. Кроме этого, в таком поле напряженность поля у одного из полюсов частицы имеет большую величину, чем у другого, поэтому на частицу в целом, помимо вращающей силы, действует сила, втягивающая ее в область с более высокими значениями напряженности поля. При большом количестве частиц они скапливаются в области с высокими значениями напряженности, т.е. у трещины. Именно на этом свойстве поля и основан метод обнаружения поля дефекта посредством магнитного порошка. Для обнаружения трещин используют порошок, содержащий множество тонко размельченных ферромагнитных частиц, которые под действием сил поля перемещаются к дефекту и осаждаются на его краях. При этом образуется видимое изображение дефекта, которое легко обнаружить при визуальной проверке деталей. Эффективность выявления трещин зависит от способности магнитных частиц скапливаться над дефектом под воздействием магнитных полей рассеяния. При нанесении на деталь ферромагнитные частицы могут находиться в воздухе («сухой» метод) или в жидкой среде («мокрый» метод). Силы трения значительно уменьшаются в случае использования жидкой суспензии, в которой твердые ферромагнитные частицы находятся во взвешенном состоянии.

Рис. 1. Напряженность магнитного поля в области трещины

Способы намагничивания деталей

Для создания направленного магнитного потока в деталях используют продольный (полюсный) (рис. 2,а) и циркулярный (рис. 2,б) способы намагничивания. Продольное намагничивание осуществляется с помощью электромагнита или соленоида.

Рис. 2. Схема намагничивания с помощью электромагнита

На ярме 3 находится намагничивающая катушка 2, соединенная с источником постоянного или переменного тока.

На участке детали, находящемся между полюсами ярма электромагнита, деталь 1 намагничивается равномерно по всей длине участка (в продольном направлении). При такой намагниченности наибольшее магнитное поле рассеяния возникает у дефектов, ориентированных перпендикулярно к линиям продольного магнитного поля. С целью обнаружения трещин, вытянутых по длине детали, последняя должна быть намагничена в поперечном направлении.

Намагничивание деталей соленоидом показано на рис. 2,б. В пределах длины соленоида и на некоторых расстояниях по обе стороны от его краев деталь намагничивается продольно. По мере удаления от соленоида продольная намагниченность детали постепенно уменьшается. В связи с этим увеличиваются минимальные размеры обнаруживаемой трещины. В рассматриваемом случае детали могут быть проверены внутри соленоида и на некоторых участках с обеих сторон от его торцов.

Циркулярное намагничивание осуществляется путем пропускания постоянного или переменного тока через деталь (рис. З,а).При этом внутри детали и вокруг нее образуется магнитное поле, деталь намагничивается циркулярным потоком магнитных силовых линий, расположенных в плоскости, перпендикулярной направлению тока, и имеющих вид замкнутых контуров.

Для контролируемой детали циркулярное магнитное поле является поперечным. Поэтому в нем наиболее велико магнитное поле рассеяния от трещин, вытянутых вдоль оси детали, т.е. от продольных трещин.

Способ циркулярного намагничивания пригоден также для контроля полых деталей, имеющих форму кольца или полого цилиндра (рис. 3,б).

Рис. 3. Циркулярное намагничивание

Способы дефектоскопирования деталей

В зависимости от магнитных свойств металла контролируемых деталей различают два способа дефектоскопирования. Первый способ предусматривает нанесение магнитного порошка или суспензии на поверхность во время ее намагничивания, т.е. в приложенном магнитном поле. Второй способ заключается в предварительном намагничивании детали до ее обработки суспензией, т. е. магнитный порошок наносится на деталь, имеющую остаточную намагниченность. В приложенном магнитном поле достигаются более высокие значения намагниченности детали и магнитного поля рассеяния от дефекта, что обеспечивает более высокую чувствительность контроля.