Стандартный образец для контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий магнитопорошковым методом. Цель изобретения повышение достоверности контроля. Стандартный образец для контроля средств магнитопорошковой 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1б98732 А1 (я)ю 6 01 N 27/82

ГОСУДАР СТ ВЕ ННЫ И КОМИТЕТ .

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4737631/28 (22) 15.09.89 (46) 15.12.91, Бюл. ¹ 46, (72) Г,Г.Газизова, Р,Г,Гаспаров, Д.И.Косовский, Г.С.Шелихов и С.В.Борис (53) 620.179,14 (088.8) (56) Британский стандарт по магнитопорошкавой дефектоскопии, B 4069, 1982. (54) СТАНДАРТНЫЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДСТВ МАГНИТОПОРОШКОВОЙ

ДЕ ФЕ КТОСКОПИИ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий магнитопорошковым методом, Цель изобретения—

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 магнитопорошкавой 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 относигся 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 повышение достоверности контроля, Стандартный образец для контроля средств магнитапорошковой дефектоскопии выполнен в виде диска из ферромагнитного материала с токопроводом вдоль аси и параллельными оси сквозными несплашностями, 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 условиия t = Аминд . где h«« — минимальная глубина прорези; д — ширина прорези. 2 ил. 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 уп- Ос рочненный слой получают азотированием. К„)

Наибольшая глубина азотирования, получае- ® мая 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 азотированного слоя, Поэтому возникает необходимость разработки образцов, изготовление которых связано с черезвычайно большими трудозатратами и расходованием дефицитного материала типа нержавеющей ферромагнитной стали ЭИ962. Кроме тога, 1698132 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 несплошностей при заданном значении намагничивающего тока, проходящего «ерез проводник в центре 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.

Обьясняется 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

40 дартном образце для контроля средств маг45

50 т."5

35 долей миллиметра, Кроме того, несплашности 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 выб ана из условия — мин äå 6pgu — минймальная глубина прорези; д — ширина прорези.

Авторам не известны технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими предлагаемое решение от известного. Сведения о станнитопорошковой 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 токоп ровод в виде протяженного стержня 3 из электропроводящего материала. Сечение стержня должно быть достаточным для про1698732 пускания через него тока, величина которого определяется по формуле

1=3,14Н d, где I — величина тока, пропускаемого по стержню. А, Н вЂ” 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 нэ 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 ho 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 несплошностями 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 несплошностями 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 интенсив5 ности магнитных полей рассеяния естественных несплошностей.

Толщина немагнитного покрытия t выбирается иэ соотношения

t мин0>

10 где hM H — минимальная глубина прорези; д- ширина прорези.

Поскольку энергия магнитных полей рассеяния над несплошностями пропорциональна объему несплошностей, при

15 t мннУ обеспечиваются необходимые энергетические условия для притяжения частиц магнитного порошка к поверхности образца над всеми несплошностями, включая несплошность, имеющую минимальную глу20 бину. При этом на базовой поверхности диска образуются индикаторные рисунки над всеми несплошностями.

При t ) Vh«F часть несплошностей не выявляется, так кэк энергии несплошно25 стей с малыми глубинами при этом недостаточно для образования индикаторных рисунков. Таким образом, выбо толщины немагнитного покрытия t Ьмин приводит к уменьшению количества выявляемых

30 несплошностей и, соответственно, к ухудшению чувствительности контроля средств магнитопорошковой дефектоскопии.

Более точно значение толщины немагнитного покрытия определяется экспери35 ментально. Для этого изготавливают образцы из одинаковой стали, находящиеся в одном и том же термическом состоянии и имеющие одинаковые геометрические размеры. На боковой поверхности одного иэ

40 образцов изготавливаются естественные несплошности типа шлифовочных трещин с шириной раскрытия порядка 1 мкм и глубиной, превышающей ширину в 10 и более раэ, На всех других образцах изготавлива45 ются 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

50 искусственными неспгошностями нанесено немагнитное покрытие 5, причем толщина немагнитного покрытия на образцах различна.

Образцы намагничиваются. Для этого

55 через токопроводящие стержни образцов пропускается электрический ток одинэковой силы. Далее боковые поверхности образцов обрабатываются магнитным порошком или суспензией. Затем сопостэв1698732

30 ляются рисунки осаждения магнитного порошка на поверхности каждого образца с немагнитным.покрытием и искусственными несплошностями с рисунком осаждения магнитного порошка на образце без немэгнитного покрытия с естественными несплошностями типа трещины.

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

Пример.,Цля проверки чувствительности магнитных порошков и дефектоскопов разработан и изготовлен стандартный обоазец, состоящий из плоского ферромагнитного диска 1 и токопроводящего стержня 3, размещенного в центральном отверстли диска саосно с ним. На боковой поверхности ферромагнитного диска изготоплены 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. Нэ боковую поверхность образца, содержащую прорези, н несено 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, обрэбатььваьот сухим магнитным пооошком или магнитной суспензией. . Нэд 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 намагничиваьощем токе зависит от чувствительности магнитного порошка.

Тэк, например, экспериментальным путем установлено, что черный магнитнььй порошок по TY 6-14-1009-87 имеет достаточную чувствительность, т,е. надежно выя вляет естественные дефекты типа трещины, если при пропускании тока по стержню силой 1500 А нэ внешней поверхности диска диаметром 58 мм выявляется не менее пяти несплошностей.

Предлагаемый образец может быть использован для определения чувствительности магнитных порошков, магнитопорошковых дефектоскопов, а также для проверки работоспособности магнитопорошковой системы, включаюшей магнитный порошок„аппаратуру и технологиьо контроля.

Разработанныл стандартнььй образец с искусственными несплошностями позволяет повысить точность определения чувствительности средств магнитопарошкового контроля. До тигается зто путем изготовления искусственных несплошностел, магнитные поля которых зквивалеььтны маг . лтным полям рассеяния естественных несплошностей, В отличие от стандартных образцов с естественными несплошностями поедлагаемые сгандартньье образцы с искусственны,ми несплошностями менее трудоемки в изготовлении и аттестации и удобны в зксплуатации.

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

Формула изобретения

Стандартный образец для контроля средств магнитопо рошковой дефектоскопии, выполненный в виде диска из ферромагнитного материала с токопроводом вдоль оси и параллельными оси сквозными несплошностями, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверностл контроля, несплошности выполнены в виде выходящих на боковуьр поверхность радиальных прорезей с изменяющейся вдоль окружности глубиной, а на боковую поверхность диска нанесено сплошчое немагнитное покрытие, толщина которого выбрана из условия t < 1%мин7, где ььь мин— минимальная глубина прорези; д- ширина прорези.

1698732

Фиг2

Составитель Г.Газизова

Техред M.Moðãåíòýë

Корректор О.Кравцова,Редактор М.Петрова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4389 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5