磁粉检测课程设计——u型螺栓.docx

课程设计任务书 课题名称： U型螺栓 的磁粉检测课程设计要求：1. 编制所指定工件的磁粉探伤工艺规范，工艺卡。2. 说明编制的规程、工艺卡所依据的标准的条目，所选择参数的计算方法和过程。3. 通过实践验证所编的规范、工艺卡的合理性和可靠性，分析影响检测结果的相关因素，根据自己的实际的检测过程，重点分析其中一种原因以及解决方法。4.根据自己选定的标准中的验收规定，对缺陷定量、定性、定位。课程设计内容：1. 指定工件实物名称、材料、热处理状态等。2. 根据原理和方法，设计探伤规程和工艺卡。3. 编写设计根据和原理说明。4. 对实物进行检测，验证设计的合理性，或做修改，反复，达到设计上合理，实践上可行的要求。5. 撰写课程设计报告。进度安排：1. 周一安排任务，任务说明。2. 周二周四，查阅资料，设计。3. 周四周五答疑，验证确定设计任务。主要参考资料:1. HB72-98航空制件磁粉检测2. JB4730-2005 特种设备无损检测3. 任吉林等编 电磁检测科学出版社 2008年 目的与要求目的：（1）.综合运用磁粉检测课程中所学习的理论知识去独立完成一个课程设计。（2）.通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析解决实际问题的能力。（3） .进一步熟悉常用检测方法的类型和特性，并掌握合理运用的原则。 （4） .培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。要求：（1） .编制U型螺栓工件的磁粉探伤工艺规范，工艺卡。（2） .说明编制的规程、工艺卡所依据的标准的条目，所选择参数的计算方法和过程。（3） 通过实践验证所编的规范、工艺卡的合理性和可靠性，分析影响检测结果的相关因素，根据实际的检测过程，重点分析其中一种原因以及解决方法。（4）.根据自己选定的标准中的验收规定，对缺陷定量、定性、定位。磁粉探伤的原理及应用 磁粉探伤是通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测方法。磁粉探伤的基本原理：将待测物体置于强磁场中或通以大电流使之磁化，若物体表面或表面附近有缺陷（裂纹、折叠、夹杂物等）存在，由于它们是非铁磁性的，对磁力线通过的阻力很大，磁力线在这些缺陷附近会产生漏磁。当将导磁性良好的磁粉（通常为磁性氧化铁粉）施加在物体上时，缺陷附近的漏磁场就会吸住磁粉，堆集形成可见的磁粉迹痕，从而把缺陷显示出来，如图1所示。(a) (b) 图1 磁粉探伤原理示意图 (a) 表面缺陷 (b) 近表面缺陷磁粉探伤的用途：在工业中，磁粉探伤可用来作最后的成品检验，以保证工件在经过各道加工工序（如焊接、金属热处理、磨削）后，在表面上不产生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、钢坯、锻件、铸件等的检验，以发现原来就存在的表面缺陷。铁道、航空等运输部门、冶炼、化工、动力和各种机械制造厂等，在设备定期检修时对重要的钢制零部件也常采用磁粉探伤，以发现使用中所产生的疲劳裂纹等缺陷，防止设备在继续使用中发生灾害性事故。 磁粉探伤的应用：磁粉探伤可应用于检测铁磁性材料和零部件表面及近表面的微小缺陷，具有很高的灵敏度，是控制产品质量的重要手段之一，因而被广泛应用。它主要应用于锻钢件，铸钢件，在役与维修件及一些特殊工件上。如：焊接件磁粉检测，锻钢件磁粉检测，铸钢件磁粉检测，在役与维修件磁粉检测，特殊工件磁粉检测等。磁粉与涡流和渗透的区别磁粉探伤、渗透探伤和涡流探伤都属于表面缺陷无损检测方法，但其方法原理和适用范围区别很大。并且有各自独特的优点和局限性。所以无损探伤人员应熟悉掌握这三种检测方法，并能根据工件材料、状态和检测要求，选择合理的方法进行无损探伤。如磁粉探伤对铁磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度。可发现微米级宽度的小缺陷，所以对铁磁性材料工件表面和近表面缺陷的检测宜优先选择磁粉探伤机和磁粉探伤仪，项目方法磁粉探伤（MT）渗透探伤（PT）涡流探伤（ET）方法原理磁力作用毛细渗透作用电磁感应作用能检测出的缺陷表面和近表面缺陷表面开口缺陷表面及表层缺陷缺陷部位的表现形式漏磁场吸附磁粉形成磁痕渗透液的渗出检测线圈输出电压和相位发生变化显示信息的器材磁粉渗透液、显像剂记录仪、示波器和电压表适用的材质铁磁性材料非松孔性材料导电材料主要检测对象锻钢件、锻钢材、压延件、管材、棒材、型材、焊接件、机加工件及使用过的上述工件任何非松孔性材料工件及使用过的上述工件管材、线材、和工件探伤；材料状态检测和分选；镀层、涂层厚度测量主要检测缺陷裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物、冷隔裂纹、白点、疏松、针孔、夹杂物裂纹缺陷性质判断能大致确定能大致确定难以判断检测速度较快慢很快污染较轻较重无污染磁粉探伤的工艺磁粉检测规范及工艺卡的编写需要依据标准和相应的行业，工业门类的法规因为不同的行业对工件检测的要求不同，允许的缺陷大小也不同，不能根据个人意愿而评判工件的好坏，必须使同一行业按照统一标准进行检查，所以磁粉检测规范及工艺卡的编写需要依据标准和相应的行业，工业门类的法规 根据被探件的材料、形状、尺寸及需检查缺陷的性质、部位、方向和形状等的不同，所采用的磁粉探伤方法也不尽相同，但其探伤步骤大体如下：1、探伤前的准备 校验探伤设备的灵敏度，除去被探伤件表面的油污、铁锈、氧化皮等。2、磁化（1）确定探伤方法 对高碳钢或经热处理（淬火、回火、渗碳、渗氮）的结构钢零件用剩磁法探伤；对低碳钢、软钢用连续法。（2）确定磁化方法。（3）确定磁化电流种类 一般直流电结合干磁粉、交流电结合湿磁粉效果较好。（4）确定磁化方向 应尽可能使磁场方向与缺陷分布方向垂直。（5）确定磁化电流 磁化电流的选择是影响磁粉检验灵敏度的关键因素。磁化电流的大小一般是根据磁化方式再由相应的标准或技术文件中给出。（6）确定磁化的通电时间 采用连续法时，应在施加磁粉工作结束后在切断磁化电流。一般是在磁悬液停止流动后必须再通几次电，每次时间为0.52s。采用剩磁法时，通电时间一般为0.21s。3、喷洒磁粉或磁悬液 采用干法检验时，应使干磁粉喷成雾状；湿法检验时，磁悬液需经过充分的搅拌，然后进行喷洒。4、对磁痕进行观察及评定 用于非荧光法检验的白色光强度应保证试件表面有足够的亮度。若发现有裂纹、成排气孔或超标的线形或圆形显示，均判定为不合格。5、退磁 当工件进行两个以上方向的磁化后，若后道工序不能克服前道工序剩磁影响时，应进行退磁处理。6、清洗、干燥、防锈7、 结果记录U型螺栓磁粉检测工艺卡工件名称U型螺栓工件牌号45#检测设备CEW-2000型磁粉探伤机检测范围表面及近表面检测方法湿法荧光法剩磁法磁悬液施加浸没磁痕记录 临摹草图磁粉种类荧光磁粉磁悬液浓度（0.5-3.0）g/L检测环境黑光灯磁化方法一次周向（通电法），一次纵向（线圈法）磁化规范I1=525A I2=4.5A执行标准JB/T4730-2005验收等级I级退磁方法交流退磁主要步骤1、 预处理，去除工件上的铁锈、油污等污渍。2、 第一次周向磁化，将工件穿在铜棒上，夹紧铜棒并固定。电流I1为525A3、 施加磁悬液，将工件浸泡在荧光磁悬液中来回晃动几次，使漏磁场吸附足够的磁粉。4、 在黑光灯下观察并记录磁痕。5、 第二次纵向磁化，采取线圈法把工件平放在线圈中间，电流I2为4.5A。6、 施加磁悬液，将工件浸泡在荧光磁悬液中来回晃动几次，使漏磁场吸附足够的磁粉。7、 在黑光灯下观察并记录磁痕。8、 退磁，用CEW-2000型磁粉探伤机的线圈进行退磁，退磁后要求剩磁小于0.3T。9、后处理，清洗干净工件。工件草图检验日期2013-6-22检验人员邹伟光审核人员磁粉探伤工艺编制说明仪器设备及环境 磁粉探伤设备必须符合GB3721的规定，在室温20正负5摄氏度，相对湿度不大于80%的条件下各回路绝缘强度在规定的50HZ正负交变试验电压作用下，历时一分钟无击穿或闪烁现象。整机对地绝缘电阻不小于1兆欧。周向磁化电流及纵向磁化安匝数应连续或断续可调，并有指示表指示，采用剩磁法是交流探伤应配断点相位控制器，退磁装置应能保证工件退磁后表面磁场强度小于0.3mT。CEW2000磁粉探伤机磁粉检测方法按施加磁粉时间分类连续法 连续法是在外加磁场作用的同时对工件施加磁粉或是磁悬液，也称外加磁化法，适用于任何铁磁性材料。比剩磁法灵敏度高，但是效率低，有时会产生一些干扰缺陷磁痕，评定时杂乱显示。本次采用采用剩磁法做一次周向磁化和纵向磁化进行检测剩磁法 剩磁法是利用工件中的剩磁进行检验的方法。一般来说经淬火、调质渗碳、渗氮的高碳钢，合金钢都满足剩磁法的要求，剩磁法效率高、干扰小。磁粉检测方法按显示材料分类荧光法 以荧光磁粉做显示材料，它的检测灵敏度高，适用于精密零件的检测要求较高的工件通常要在暗室中紫光灯照射下进行。本次采用荧光法非荧光法 以普通磁粉做显示材料，在自然光下进行检测，普通磁粉种类很多、适用广泛。磁化方法的选择周向磁化 是在工件中建立一个沿圆周方向的磁场，主要用于发现纵向和接近纵向的缺陷，常用方法包括直接通电法，中心导体法，穿电缆法和支杆法。先用通电法周向磁化再用线圈法纵向磁化纵向磁化 使工件得到一个与其轴线平行方向的磁场，用于发现与其轴线垂直的横向和接近横向的缺陷。常用的纵向磁化方法有线圈法，磁轭法和感应电流法。复合磁化 一般认为缺陷和磁化方向夹角应大于45度。由此可见，采用方向的一次磁化不能把所有的方向检测出，要对工件施加两个或两个以上不同方向的磁场。 磁 化 规 范周向磁化规范根据标准JB/T47302005，当采用穿棒法对工件磁化，磁化时电流选择由公式：I=(2545)D对本零件而言采用I=25D，零件最大直径D=15，所以得到周向磁化电流为I=25D=25x15=525A周向I=525A 纵向磁化规范根据标准JB/T47302005，当工件纵向磁化时根据L/D的取值磁场强度，线圈中心的磁场强度可以分别取：长径比 磁化场磁化电流L/D10150奥斯特3.5A5L/D10250奥斯特4.5A2L/D5350奥斯特6.5AL/D2450奥斯特9.5A工件尺寸最大直径为15mm，最小直径为13mm，长度90mm。L/D=6在10L/D5范围取4.5A线圈参数L=90mm D=15mm N=1360由公式H=NI/L+D得 : 可求磁化电流为I=HL+D/N=4.5A纵向I=4.5A标准试片标准试片是磁粉检测的必备测试工具，它可以用来检查和评定设备性能，磁粉和磁悬液性能。磁化方法和磁化规范选择是否适当、操作方法是否正确；检查和评定磁粉检测的综合灵敏度。标准试片分为：A型标准试片、C型对比试片A型标准试片中央有圆形和十字形人工刻槽，分高中低三种灵敏度。灵敏度要求高时选A115/100试片；被检工件表面较小或是曲面，A1型试片使用不便时选用C115/50试片；特种设备一般选用A130/100试片；为了更准确的推断出被检工件的表面磁化状态，可选用D型或M1型标准试片。本实验选用A130/100试片即可达到要求。A130/100试片 磁痕分析 磁痕分为3类：由缺陷漏磁场产生的磁痕为相关磁痕；由非漏磁场产生的磁痕为非相关磁痕；由其它原因产生的磁痕为假磁痕。 磁痕分析首先要分出非相关磁痕和假磁痕，然后根据缺陷磁痕的特征辨别缺陷的种类。相关磁痕在磁粉检测中常见的相关磁痕重要有：裂纹、发纹、折迭、白点、夹杂和疏松。在实际中根据工艺和磁痕的特征来确定缺陷的性质。1 .裂纹裂纹危害很大，根据成因不同可分为：锻造裂纹、焊接裂纹、磨削裂纹、应力裂纹和疲劳裂纹等。裂纹的磁痕一般磁粉堆积浓密，沿着裂纹走向，磁痕中部稍粗，端部尖细。锻造裂纹一般比较严重，有尖锐的根部或边缘，磁痕浓密清晰，呈折线状或弯曲线状，严重的摸去磁痕后可以看到裂纹。锻造裂纹一般出现在截面突变处，应力集中部位。锻造裂纹一般有一定的密度和深度，一般趋于直线状或略有弯曲，尾部尖锐。磁痕浓密清晰，宽度较大，严重的裂纹直接可用肉眼观察到，细小的裂纹的磁痕有时会呈断续状。焊接裂纹根据形成机理可分为热裂纹和冷裂纹。焊缝裂纹产生在焊缝和母材的热影响区。有纵向裂纹、横向裂纹、还有星形的火口裂纹。两头尖细多有弯曲。磁痕一般浓密清晰可见，有直线状、弯曲状和放射状。磨削裂纹是对高硬度工件表面磨削产生的裂纹。磨削裂纹一般都尺寸较小，一般出现在磨削面上。往往不是单个存在，呈网状、放射状。以垂直与磨削方向的居多。磨削裂纹大都浅而细，磁痕堆积集中，轮廓较清晰。疲劳裂纹是工件在交变应力长期作用下形成的。疲劳裂纹以表面裂纹居多，通常垂直于主应力方向。磁痕浓密，中间大，对称向两边扩展，两端尖细，轮廓清晰可见。应力腐蚀裂纹是在应力和腐蚀的双重作用下产生的裂纹。应力腐蚀起源于工件表面，方向与主应力垂直，它的深度长度往往比较大，最严重的是品界裂纹，会沿品枝裂，扩展。深度虽然比较大但裂纹宽度很小，肉眼根本无法看到。它的磁痕浓密，轮廓清晰，多有棱角，磁痕呈折线状，粗细较均匀。2.发纹发纹是原材料中的一种缺陷。钢中的非金属夹杂，气孔在轧制、拉拔过程中随金属伸长形成细细的裂纹。发纹通常呈细细流线方向，深度浅，宽度小，呈直线状。磁痕细而均匀，有时呈断续状。尾部不尖，摸去磁痕，肉眼不易看见。3.折迭 折迭是锻件中的常见缺陷。磁痕不太浓密，有时断续，轮廓不很清晰。4