中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)

                                                             NJ 320--84

                           內(nèi)燃機(jī)零部件磁粉探傷方法

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    本標(biāo)準(zhǔn)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(yàn),并作為制訂磁粉探傷操作規(guī)程的依據(jù)。

1名詞術(shù)語(yǔ)

1.1干法檢驗(yàn)

    檢驗(yàn)時(shí)采用呈干粉狀的鐵磁性粉末。

1.2芯棒技術(shù)

    將一個(gè)帶電的棒、電纜或管子從被檢零件的內(nèi)孔或開(kāi)口中穿過(guò)以進(jìn)行磁化的技術(shù)。

1.3電流磁化技術(shù)

    將電流通過(guò)觸頭、接觸板或夾頭使零件磁化的技術(shù)?？墒褂媒涣麟?、整流后的交流電或直流電。

1.4交流磁化

    用交流電感應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。

1.5有效磁導(dǎo)率

    由磁導(dǎo)率(μ)和退磁因子N/4π所決定的一個(gè)因數(shù)(N為比例常數(shù))。

1.6連續(xù)法

    在外加磁場(chǎng)的作用下,將磁粉或磁懸液施加到被檢驗(yàn)零件上。

1.7縱向磁化

    使磁力線沿著平行于被檢驗(yàn)零件的長(zhǎng)軸方向進(jìn)行磁化。

1.8周向磁化

    環(huán)繞零件的圓周建立一個(gè)磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。

1.9羅盤(pán)試驗(yàn)

    把零件放在相對(duì)于磁性羅盤(pán)指針的一個(gè)規(guī)定位置上,看指針偏轉(zhuǎn)是否超過(guò)規(guī)定值。

1.10直流磁化

    用通直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。

1.11退磁因子

    表示零件的長(zhǎng)度與直徑之比的函數(shù)。

1.12退磁

     使零件恢復(fù)到非磁化狀態(tài)的工藝過(guò)程。

1.13峰值電流

    激勵(lì)時(shí)所得到的直流電或周期電流的*大瞬時(shí)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(jì)測(cè)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(shí),用來(lái)夾緊被檢驗(yàn)零件并使其通過(guò)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(yàn)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(zhǎng)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(lái)觀察缺陷。

1.18熒光磁粉

    以熒光物質(zhì)處理過(guò)的磁粉,在黑光照射下能發(fā)出熒光的磁粉。

1.19黑光濾光器

    用來(lái)抑制可見(jiàn)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(shí)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(chǎng)后,將磁粉施加到被檢驗(yàn)零件上進(jìn)行探傷。

1.22濕法檢驗(yàn)

    將磁懸液施加于工件表面上進(jìn)行探傷。

1.23觸頭

    連接于軟電纜上用來(lái)將磁化電流從電源導(dǎo)入被檢驗(yàn)零件的一種手持式電極觸頭。

1.24漏磁場(chǎng)

    在零件的缺陷處或磁路截面變化處,磁力線離開(kāi)或進(jìn)入表面時(shí)所形成的磁場(chǎng)。

1.25磁通穿透深度

    磁通在零件中達(dá)到的有效深度。

1.26磁粉檢驗(yàn)

    用來(lái)發(fā)現(xiàn)鐵磁性材料表面或近表面的裂紋或其它缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。將碾細(xì)的磁粉施加于經(jīng)適當(dāng)磁化的零件表面,磁粉會(huì)吸附于缺陷和材料的不連續(xù)處,再用肉眼觀察所產(chǎn)生的磁粉痕跡。

1.27磁導(dǎo)率

    磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)與產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的外部磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)之比μ=B/H。

1.28磁飽和

    當(dāng)施加于被磁化零件上的磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)論怎樣提高而零件內(nèi)的磁通量無(wú)明顯增加,這樣的磁化程度稱作磁飽和。

1.29磁寫(xiě)

    由無(wú)規(guī)則的局部磁化產(chǎn)生虛假的磁粉痕跡。

1.30載液

    用來(lái)懸浮磁粉使之在探傷中便于應(yīng)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(gè)外加的軛狀電磁鐵,將縱向磁場(chǎng)導(dǎo)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(jīng)平滑濾波所得到的電流。

1.36瞬時(shí)磁化

    用持續(xù)時(shí)間非常短的電流進(jìn)行磁化。

2探傷設(shè)備

2.1探傷設(shè)備應(yīng)能按照零件的形狀、尺寸、材料的表面狀況和缺陷性質(zhì)，以適當(dāng)?shù)撵`敏度進(jìn)行有效的探傷工作。

2.2探傷設(shè)備應(yīng)能對(duì)零件**可靠地進(jìn)行磁化,磁粉的使用觀察及退磁操作等要簡(jiǎn)單方便。

2.3濕法檢驗(yàn)的盛磁懸液的箱內(nèi)要安裝攪拌器,以使磁粉均勻分布,磁懸液應(yīng)能穩(wěn)定地用于零件,且不干擾已經(jīng)生成的磁粉痕跡。

2.4干法檢驗(yàn)的磁粉使用裝置,應(yīng)保持磁粉干燥,要求呈均勻分布狀態(tài),能穩(wěn)定地用于零件。

2.5采用熒光磁粉探傷時(shí),要使用紫外線照射裝置,紫外線的波長(zhǎng)應(yīng)在3200--4000埃之間。使用時(shí)應(yīng)具有能明顯識(shí)別熒光磁粉痕跡的紫外線強(qiáng)度。

2.6退磁裝置應(yīng)使零件剩磁減少到2Gs。

3零件表面的要求

3.1被檢驗(yàn)的零件表面不應(yīng)有油脂、金屬屑、氧化皮、粘砂以及其它能粘附磁粉的物質(zhì)存在。表面有厚的保護(hù)層及表面嚴(yán)重不平,足以影響探傷效果時(shí),均不能進(jìn)行磁粉探傷。

3.2為了防止**和提高導(dǎo)電性能,必須將零件和電極的接觸部分打磨干凈,必要時(shí)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(rèn)的條件下,可不經(jīng)加工進(jìn)行磁粉探傷。但對(duì)探傷靈敏度要求高的零件,其表面狀態(tài)對(duì)探傷靈敏度影響很大時(shí),則其表面光潔度應(yīng)在△6以上。

3.4油孔及其孔隙在探傷后難于**磁粉時(shí),則應(yīng)在探傷前用無(wú)害物質(zhì)堵塞。

4磁化條件

4.1磁化方向應(yīng)與出現(xiàn)缺陷的方向垂直。

4.2對(duì)一些重要零件,為使其表面的全部缺陷能充分顯示,應(yīng)在兩個(gè)成直角的方向進(jìn)行磁化,一般采用縱向和周向磁化,也可采用復(fù)合磁化。

4.3磁化操作時(shí),應(yīng)根據(jù)設(shè)備的特性,零件的磁性、形狀、尺寸、預(yù)測(cè)缺陷的性質(zhì)(種類、位置、方向)等來(lái)選擇磁化方法、磁化電流的種類、通電時(shí)間、電流值以及使用磁粉或磁懸液的時(shí)間。

5磁化方法

5.1周向磁化

    當(dāng)電流通過(guò)零件或中心孔內(nèi)的銅棒、電纜時(shí),產(chǎn)生一個(gè)與電流成直角的磁場(chǎng),可以發(fā)現(xiàn)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(guò)零件本身(圖1)。

5.1.2中心導(dǎo)體法

    將電流通過(guò)零件孔內(nèi)的銅棒或電纜(圖2a及圖2b)。

    圖  1  軸通電法       圖2a 中心導(dǎo)體法            圖2b 中心導(dǎo)體法

5.1.3支桿法

    利用接觸電極使電流只通過(guò)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(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi),可以發(fā)現(xiàn)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(fù)合磁化

    用來(lái)發(fā)現(xiàn)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(chǎng)或螺管線圈中,同時(shí)零件本身再連續(xù)通以交流電(圖6)。

     圖5  極間法                           圖6   復(fù)合磁化法

6磁化規(guī)范

    不同零件和材料進(jìn)行磁化時(shí),其磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,磁特性參數(shù)(或應(yīng)用靈敏度試片),由測(cè)磁儀表的測(cè)試結(jié)果確定。在選用不同的檢驗(yàn)方法和磁化方法時(shí),零件被磁化后*終狀態(tài)的磁性都應(yīng)保證以下的磁感應(yīng)強(qiáng)度:連續(xù)法為6000--8000Gs,剩磁法為8000--10000Gs,磁感應(yīng)強(qiáng)度用高斯計(jì)進(jìn)行測(cè)量。

6.1周向磁化時(shí)磁化電流值的確定

6.1.1當(dāng)直接在圓柱形(或近似圓柱形)零件上通電流磁化時(shí),磁化電流值一般按下式計(jì)算:

                  剩磁法: I=(20--30)D  - - - - -- - - - - - - - - - -(1)

                  連續(xù)法:  I=(8--10)    - - -  - - - - - - - - -  - - - (2)

    當(dāng)直徑小于20mm時(shí),I=20D(連續(xù)法)。

式中: I------電流值,A;

      D------零件直徑,mm。

6.1.2當(dāng)用軟電纜通過(guò)大工件內(nèi)孔磁化時(shí),磁化電流按式(3)、(4)計(jì)算:

                  剩磁法: I=(20--30)D/N  - - - -- - - - - - - - - - -(3)

                  連續(xù)法: I=(8--10)D/N   - -- - - - - - -  - - - -- -(4)

式中: N--穿過(guò)工件內(nèi)孔之電纜線圈數(shù)。

    不同零件周向磁化時(shí)的磁化規(guī)范見(jiàn)表1。

                      表1   不同零件周向磁化規(guī)范表

注:計(jì)算公式中I為電流,A;D為零件直徑,mm;S為板之寬度.mm.

6.1.3當(dāng)用支桿法局部磁化大工件時(shí),其磁化規(guī)范見(jiàn)表2。

                    表   2  支桿間距和安培數(shù)

6.2縱向磁化時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度的確定。

6.2.1用線圈縱向磁化時(shí)應(yīng)按工件長(zhǎng)度與直徑之比(L/D)來(lái)選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小。

    連續(xù)法磁化時(shí),在裝有零件的情況,線圈有效磁化區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度為:

    L/D≥10的長(zhǎng)形零件----5Oe

    2<10的零件----8Oe

    L/D≤2的圓盤(pán)零件----12Oe

    剩磁法磁化時(shí),其線圈有效磁化區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度為連續(xù)法磁化時(shí)的3倍。

6.2.2用線圈縱向磁化時(shí),線圈的磁動(dòng)勢(shì)為3000--10000安匝。其有效磁場(chǎng)區(qū)距線圈每端200--300mm。

    線圈磁動(dòng)勢(shì)的大小應(yīng)根據(jù)探傷機(jī)的結(jié)構(gòu),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(shí),其磁化電流應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。一般用交流電的電磁鐵,在磁極間距為75--150mm時(shí),其提升力應(yīng)大于7Kg.f。當(dāng)用直流電時(shí),其提升力應(yīng)大于10Kg.f。

7零件磁化時(shí)的注意事項(xiàng)

7.1用周向磁化法檢驗(yàn)截面變化很大的零件時(shí),對(duì)不同大小的截面部分應(yīng)分段進(jìn)行檢驗(yàn),并采用與該部分截面尺寸相應(yīng)之電流值。

7.2在零件上直接通電磁化時(shí),要防止電接觸面**,接觸面積應(yīng)大于零件,并應(yīng)水平地夾于兩接觸盤(pán)之間,端面要有適當(dāng)?shù)膲毫?span lang="EN-US">,以保證良好的接觸和均勻磁化。

7.3用反磁場(chǎng)中心導(dǎo)體法檢驗(yàn)零件兩端面徑向缺陷時(shí),導(dǎo)體應(yīng)充塞零件通道。當(dāng)檢驗(yàn)零件內(nèi)表面縱向缺陷時(shí),可采用較小直徑的導(dǎo)體使零件轉(zhuǎn)動(dòng),將整個(gè)圓周分段磁化和檢驗(yàn)。中心導(dǎo)體直徑應(yīng)大于零件或管子內(nèi)徑的50%。

7.4用線圈磁化零件時(shí),零件的軸向應(yīng)沿著線圈軸向放置,且靠近內(nèi)壁,小零件或大而短的零件應(yīng)將幾個(gè)零件沿著線圈軸向連續(xù)接好后,一起磁化。單個(gè)短零件(長(zhǎng)度與寬度之比小于5)應(yīng)在零件兩端貼附上長(zhǎng)形銅棒后再進(jìn)行磁化。

7.5當(dāng)用線圈磁化長(zhǎng)零件時(shí),在線圈有效磁化區(qū)域每隔500mm逐段磁化檢驗(yàn)。

7.6檢驗(yàn)表面缺陷用交流電,檢驗(yàn)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(yīng)加接斷電相位控制器。

7.7當(dāng)檢驗(yàn)磁性不明的零件時(shí),應(yīng)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(yàn)磁化規(guī)范是否合格。

8檢驗(yàn)方法

    磁粉探傷中,缺陷的顯示可用濕法或干法進(jìn)行。

8.1濕法--用磁懸液來(lái)顯示缺陷。

8.1.1剩磁法檢驗(yàn):指用零件磁化后的剩磁發(fā)現(xiàn)缺陷,凡經(jīng)熱處理的零件其材料的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度在8000Gs以上,矯頑力在10 Oe(L/D>5)以上者可進(jìn)行剩磁檢驗(yàn)。工作時(shí)使零件瞬時(shí)(不超過(guò)0.5s)通電磁化,斷電后澆磁懸液2--3遍,磁懸液的壓力應(yīng)微弱,或?qū)⒘慵氪艖乙褐?span lang= "EN-US">10--30s,綬慢取出,靜止1--2min后進(jìn)行檢驗(yàn)。

8.1.2連續(xù)法檢驗(yàn):將零件澆以磁懸液,使整個(gè)零件均勻濕潤(rùn),然后連續(xù)通電1--3s,同時(shí)再向零件上澆磁懸液,停止?jié)泊艖乙汉?span lang="EN-US">,再切斷電流。

8.2干法--用干磁粉,來(lái)顯示缺陷。采用干法須使用連續(xù)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(shí)磁粉不可太多,以免遮去缺陷。必要時(shí)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(chǎng)合可用干法。干法不能在室外有風(fēng)的場(chǎng)合進(jìn)行。

8.4每天工作開(kāi)始前,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)樣件或靈敏度試片檢查磁懸液質(zhì)量以及探傷機(jī)、退磁機(jī)是否正常，標(biāo)準(zhǔn)樣件應(yīng)有如下兩類缺陷:

    a. 裂紋:磁粉沉聚濃密,痕跡清晰可見(jiàn)。

    b. 細(xì)小磨裂:磁粉沉聚稀薄,痕跡隱約可見(jiàn)。

8.4.1標(biāo)準(zhǔn)樣件應(yīng)編號(hào),并用電筆標(biāo)上缺陷部位,每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣件應(yīng)附有缺陷照片或草圖以及說(shuō)明卡片。

8.4.2檢查磁粉探傷機(jī)工作情況:應(yīng)按說(shuō)明卡片的規(guī)定,將標(biāo)準(zhǔn)樣件充磁和施加磁懸液,如果缺陷顯示清晰符合說(shuō)明卡片的要求,即說(shuō)明設(shè)備正常和磁懸液質(zhì)量良好。

9對(duì)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(yīng)具有高對(duì)比度。檢驗(yàn)表面光亮的零件用黑色磁粉,檢驗(yàn)色澤較暗的零件用有色磁粉。

9.3磁粉的粒度應(yīng)均勻,平均粒度為5--10μm,*大粒度為50μm。熒光磁粉的粒度為2--5μm。

9.4磁粉應(yīng)具有高導(dǎo)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(zhì)油或水配制而成,磁懸液內(nèi)之磁粉,含量為15--25g/L,攪拌均勻,并根據(jù)使用情況進(jìn)行更換,以保持磁懸液的清潔。

9.6液體介質(zhì)應(yīng)具有揮發(fā)度低,化學(xué)穩(wěn)定性好,閃點(diǎn)高,容易清洗,對(duì)零件無(wú)腐蝕和對(duì)人體無(wú)害等性質(zhì)。

9.7油磁懸液的運(yùn)動(dòng)粘度在20℃時(shí)應(yīng)為10--20cSt,當(dāng)粘度較小時(shí),應(yīng)經(jīng)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(jìn)行退磁。

10.2經(jīng)周向磁化的零件如無(wú)特殊要求以及探傷后尚須進(jìn)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(shí)才切斷電流,或?qū)⒔涣麟娭苯油ㄟ^(guò)零件并逐漸將電流減少至零值,對(duì)于一般中、小型零件,線圈中心磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)為250--300Oe,退磁時(shí),零件長(zhǎng)軸應(yīng)與退磁線圈軸向一致,長(zhǎng)與寬之比小于5的零件,可將數(shù)個(gè)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(chǎng)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(dòng)式電磁鐵或電磁線圈分區(qū)退磁。

10.4零件的退磁程度一般可用剩磁檢查儀或磁強(qiáng)計(jì)測(cè)定。

                            附  錄  A

                       檢 驗(yàn) 結(jié) 果 的 判 斷

                             (補(bǔ)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(wǎng)狀或平行的細(xì)線狀。

A1.1.4 鍛造裂紋: 鍛造或模鍛過(guò)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(guò)程中由于應(yīng)力集中形成的裂紋。

A1.1.6 疲勞裂紋:長(zhǎng)期使用的零件由于交變負(fù)荷的作用而產(chǎn)生的裂紋。

A1.2 夾雜: 呈單個(gè)或密集的點(diǎn)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(fù)現(xiàn)性不好。

A3 非缺陷性的磁粉痕跡。

   除了真正缺陷會(huì)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(huì)出現(xiàn)磁粉痕跡。

A3.1 局部冷作硬化處。

A3.2 溫度劇烈改變的內(nèi)應(yīng)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(dāng)造成的非缺陷性痕跡。

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   附加說(shuō)明:

   本標(biāo)準(zhǔn)由機(jī)械工業(yè)部上海內(nèi)燃機(jī)研究所提出并歸口。

   本標(biāo)準(zhǔn)由天津市**機(jī)械工業(yè)局實(shí)驗(yàn)研究所、無(wú)錫柴油機(jī)廠、北京內(nèi)燃機(jī)總廠共同負(fù)責(zé)起草。

   本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人王海民。