环形件周向缺陷磁粉检测方法研究毕业设计(论文).doc
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1、毕业设计(论文)说明书环形件周向缺陷磁粉检测方法研究摘要:磁粉检测是无损检测的常规方法之一,从19世纪起就开始在实际中得到广泛应用。磁粉检测是利用漏磁场吸附磁粉形成磁痕显示进行探伤,对铁磁性材料的近表面缺陷有较强的检测能力。根据磁化方法等差异,磁粉检测技术又可分为多种不同形式。随着现代科技的发展,磁粉检测技术在工程实践中必将发挥更大的作用。在检测环形件中采用了感应电流法检测得到了比较好的效果。Magnetic particle testing is one of the conventional methods of nondestructive testing, since the 19th
2、 century began is widely applied in practice. Magnetic particle testing is the use of leakage magnetic field adsorption magnetic powder inspection form magnetic image display, the near surface defects of ferromagnetic material has strong detection capability. According to the different magnetization
3、 method, magnetic particle testing technology and can be divided into different forms. With the development of modern science and technology, magnetic particle testing technology will play a more important role in the engineering practice. In detecting circular pieces of the induced current method i
4、s used to get the better effect.关键词:磁粉检测,环形件,缺陷,检测方法毕业设计(论文)说明书目 录前言11环形件的特点12、主要磁化方法和磁化规范22、1 磁化方法的分类 22、2 各种磁化方法的特点3 2.2.1 轴向通电法 3 2.2.2 中心导体法5 2.2.3 偏置芯棒法6 2.2.4 触头法7 2.2.5 感应电流法82.2.6 环形件绕电缆法9 2.2.7 线圈法10 2.2.8磁轭法13 2.2.9永久磁铁法16 2.2.10交叉磁轭法163、环形件的检测工艺184、结论195、参考文献19毕业设计(论文)说明书前言本课题针对目前工厂环形工件磁粉
5、检测中绕电缆法和径向夹持通电法存在的灵敏度不高,易漏检,易烧伤零件的问题,对环形工件磁粉检测方法进行了开拓性研究,在大量查阅资料,试验的基础上选定了一种特别适合于环形工件的磁粉检测方法感应电流法,同时通过大量的公式推导,给出了感应电流值计算公式,可以有效地解决环形工件的磁粉检测,同时提高检测工效,是一种切实可行的检测方法。一、环形件的特点首先我们先要了解什么是环形件,环形件就是半径不相等且是同心圆的环绕型的工件,它有别于管件,因此检测的时候就不能按照检测管件那样检测。由于环形件在近代工业中的用途十分广泛, 对环形件的尺寸、断面形状、性能和所用材质等都提出了新的要求, 因此, 促进了环形件轧制生
6、产技术的发展。特别是近代工业所需要的环形件多数是经过机械加工后使用的, 而且, 高级合金制造的环形件占有较大数量。为了节约贵重金属的损耗, 减少切削加工量, 降低制造成本, 一些国家逐步发展了环形件的轧制生产技术。然而检测环形件的质量就十分重要了。因此找到一种合适的检测方法就迫在眉睫!在本文中着重介绍几种磁粉检测方法。毕业设计(论文)说明书二、主要磁化方法和磁化规范(一)磁化方法的分类根据工件的几何形状、尺寸大小和欲发现缺陷的方向而在工件上建立的磁场方向,将磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化和多向磁化。所谓周向与纵向,都是相对被检工件上的磁场方向而言的。1.周向磁化周向磁化是指给工件直接通电,
7、或者是电流通过贯穿空心工件孔中的导体,旨在工件中建立一个环绕工件的并与工件轴向相垂直的周向闭合磁场,用于发现与工件轴平行的总想缺陷。周向磁化包括:通电法(轴向通电法、直角通电法、夹钳通电法)、中心导体法、偏置芯棒法、触头法、感应电流法、环形件绕电缆法。2.纵向磁化纵向磁化是指将电流通过环绕工件的线圈,沿工件纵向长方向磁化的方法,工件中的磁感应线平行于线圈的中心轴线。用于发现与工件轴向相垂直的周向缺陷(横向缺陷)。利用电磁轭和永久磁铁磁化,使感应线平行于工件纵轴的磁化方法亦属于纵向磁化。纵向磁化包括:线圈法(螺管线圈法、绕电缆法)、磁轭法(电磁轭整体磁化法、电磁轭局部磁化法)、永久磁铁法。将工件
8、置于线圈中进行纵向磁化,称为开路磁化。开路磁化在工件两端产生磁极,因而产生退磁场。电磁轭整体磁化、电磁轭或永久磁铁的局部磁化,称为闭路磁化。闭路磁化不产生退磁场或退磁场很小。毕业设计(论文)说明书3.多向磁化(也叫复合磁化)多向磁化是指通过复合磁化,在工件中产生一个大小方向随时间成圆形、椭圆形或螺旋形轨迹变化的磁场。因为磁场的方向在工件上不断地变化着,所以可以发现工件上多个方向的缺陷。多向磁化包括:交叉磁轭法、交叉线圈法、直流磁轭与交流通电法、直流线圈法与交流通电法、有相依的整流电磁化法。(二)各种磁化方法的特点磁化工件的顺序,一般是先进行周向磁化,后进行纵向磁化。如果一个工件上横截面尺寸不等
9、,周向磁化时,电流值应分别计算,先磁化小直径,后磁化大直径。1.轴向通电法(1)轴向通电法是将工件夹于探伤机的两磁化夹头之间,使电流从被检工件上直接流过,在工件的表面和内部产生一个闭合的周向磁场,用于检查与磁场方向垂直、与电流方向平行的纵向缺陷。是最常用的磁化方法之一。轴向通电法 夹钳通电法 将磁化电流沿工件轴向通过的磁化方法称为轴向通电法,简称通电法;电流垂直于工件轴向通过的方法,称为直角通电法;若工件不便于夹持在探伤机两夹头之间时,可采用夹钳通电法,此法不适用大电流磁化。毕业设计(论文)说明书(2) 轴向通电法和触头法产生打火烧伤的原因是: 工件与两磁化夹头接触部位有铁锈、氧化皮及脏物;
10、磁化电流过大; 夹持压力不足; 在磁化夹头通电时夹持或松开工件。 (3) 预防打火烧伤的措施是: 清除掉与电极接触部位的铁锈、油漆和非导电覆盖层; 必要时应在电极上安装接触垫,如铅垫或铜编织垫,应当注意,铅蒸汽是有害的,使用时应注意通风,铜编织物仅适用于冶金上允许的场合; 磁化电流应在夹持压力足够时接通; 必须在磁化电流断电时夹持或松开工件; 用合适的磁化电流磁化。(4) 轴向通电法的优点、缺点和适用范围轴向通电法的优点: 无论简单或复杂工件,一次或数次通电都能方便地磁化; 在整个电流通路的周围产生周向磁场,磁场基本上都集中在工件的表面和近表面; 两端通电,即可对工件全长进行磁化,所需电流值与
11、长度无关; 磁化规范容易计算; 工件端头无磁极,不会产生退磁场; 用大电流可在短时间内进行大面积磁化; 工艺方法简单,检测效率高; 有较高的检测灵敏度。轴向通电法的缺点: 接触不良会产生电弧烧伤工件; 不能检测空心工件内表面的不连续性; 夹持细长工件时,容易使工件变形。轴向通电法适用于:承压设备实心和空心工件的焊缝、机加工件、轴类、管子、铸钢件和锻钢件的磁粉检测。毕业设计(论文)说明书中心导体法2.中心导体法 (1) 中心导体法是将导体穿入空心工件的孔中,并置于孔的中心,电流从导体上通过,形成周向磁场。所以又叫电流贯通法、穿棒法和芯棒法。由于是感应磁化,可用于检查空心工件内、外表面与电流平行的
12、纵向不连续性和端面的径向的不连续性,如图3-15所示。空心件用直接通电法不能检查内表面的不连续性,因为内表面的磁场强度为零。但用中心导体法能更清晰地发现工件内表面的缺陷,因为内表面比外表面具有更大的磁场强度。(2)中心导体法用交流电进行外表面检测时,会在筒形工件内产生涡电流ie,因此工件的磁场是中心导体中的传感电流It和工件内的涡电流ie产生的磁场叠加,由于涡电流有趋肤效应,因此导致工件内、外表面检测灵敏度相差很大,对磁化规范确定带来困难。国内有资料介绍,对某一规格钢管分别通交、直流电磁化,为达到管内、外表面相同大小的磁场,通直流电时二者相差不大,而通交流电时,检测外表面时的电流值将会是检测内
13、表面电流值的2.7倍,因此,用中心导体法进行外表面检测时,一般不用交流电而尽使用直流电和整流电。(3) 对于一端有封头(亦称盲孔)的工件,可将铜棒穿入盲孔中,铜棒为一端,封头作为另一端(保证封头内表面与铜棒端头有良好的电接触),被夹紧后进行中心导体法磁化。(4) 对于内孔弯曲的工件,可用软电缆代替铜棒进行中心导体法磁化。(5) 中心导体材料通常采用导电性能良好的铜棒,也可用铝棒。在没有铜棒采用钢棒作中心导体磁化时,应避免钢棒与工件接触产生磁写,所以最好在钢棒表面包上一层绝缘材料。(6) 中心导体法的优点、缺点和适用范围:毕业设计(论文)说明书中心导体法的优点: 磁化电流不从工件上直接流过,不会
14、产生电弧; 在空心工件的内、外表面及端面都会产生周向磁场; 重量轻的工件可用芯棒支承,许多小工件可穿在芯棒上一次磁化; 一次通电,工件全长都能得到周向磁化; 工艺方法简单、检测效率高; 有较高的检测灵敏度。因而是最有效、最常用的磁化方法之一。中心导体法的缺点: 对于厚壁工件,外表面缺陷的检测灵敏度比内表面低很多; 检查大直径管子时,应采用偏置芯棒法,需转动工件,进行多次磁化和检验; 仅适用于有孔工件的检验。中心导体法适用于:承压设备的管子、管接头、空心焊接件和各种有孔的工件如轴承圈、空心圆柱、齿轮、螺帽及环形件的磁粉检测。3. 偏置芯棒法对于空心工件,导体应尽量置于工件的中心。若工件直径太大,
15、探伤机所提供的磁化电流不足以使工件表面达到所要求的磁场强度时,可采用偏置芯棒法磁化,即将导体穿入空心工件的孔中,并贴近工件内壁放置,电流从导体上通过形成周向磁场。用于局部检验空心工件内、外表面与电流方向平行和端面的径向缺陷,如右图所示。适用于中心导体法检验时,设备功率达不到的大型环和压力管道管子的磁粉检测。 偏置芯棒法采用适当的电流值磁化,有效磁化范围约为导体直径d的4倍。检查时要转动工件,以检查整个圆周,并要保证相邻检查区域有10%的重叠。毕业设计(论文)说明书4. 触头法(1) 触头法是用两支杆触头接触工件表面,通电磁化,在平板工件上磁化能产生一个畸变的周向磁场,用于发现与两触头连线平行的
16、缺陷,触头法设备分非固定触头间距如图3-17所示(承压设备常用)和固定触头间距两种。触头法又叫支杆法、尖锥法、刺棒法和手持电极法。触头电极尖端材料宜用铅、钢或铝,最好不用铜,以防铜沉积被检工件表面,影响材料的性能。 触头法的磁力线 触头法磁化的有效磁化区(阴影部分)(2) 触头法用较小的磁化电流值就可在工件局部得到必要的磁场强度,灵敏度高,使用方便。最短不得小于75mm,因为在触头附近25mm范围内,电流密度过大,产生过度背景,有可能掩盖相关显示。如果触头间距过大,电流流过的区域就变宽,使磁场减弱,磁化电流必须随着间距的增大相应地增加。JB/T4730.04-2005规定:“采用触头法时,电极
17、间距应控制在75mm200mm之间。磁场的有效宽度为触头中心线两侧1/4极距,通电时间不应太长,电极与工件之间应保持良好的接触,以免烧伤工件。两次磁化区域间应有不小于10%的磁化重叠区”。欧洲标准EN1290也规定,触头法磁化的有效磁化区如图3-18的阴影部分所示,面积约为(L-50)(L/2)mm2。有效磁化区范围还可以通过实测工件表面磁场强度或用标准试片上的磁痕显示来验证。毕业设计(论文)说明书(3)为了保证触头法磁化时不漏检,必须让两次磁化的有效磁化区相重叠不小于10%,如图。 有效磁化区的重叠区(4)触头法的优点、缺点及适用范围触头法的优点: 设备轻便,可携带到现场检验,灵活方便; 可
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