项杆磁粉检测课程设计

1 科技学院课程设计任务书 信息与电子 学部 1282011 班 学生 徐彻 学号 128201139 课题名称 项杆 的磁粉检测 课课程程设计设计要求 要求 1 编制所指定工件的磁粉探伤工艺卡 2 说明编制的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 课课程程设计设计内容 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 内含工件的检测报告 进进度安排 度安排 1 十六周四安排任务 任务说明 2 周二 周四 查阅资料 设计 3 十八周四答疑 实验指导 确定工艺方案 4 十八周四交报告 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 系负责人 宋 凯 指导教师 周 瑞 琪 2015 年 06 月 2 目录 1 摘要 1 2 工艺卡 2 3 编制说明 3 4 检测报告 11 5 小结 12 6 致谢 13 7 参考文献 14 1 摘要 摘要 随着科技的发展 工业生产水平较以往有了很大的提高 随着工业的发展 社会对产品的质量要求也越来越高 在产品的生产和使用过程中 对产品的检 测力度也逐渐加大 通常我们采用常规的无损检测方法对我们的产品进行检测 从而对我们的产品质量作出相应的评价 磁粉检测是利用铁磁性材料工件被磁 化后 由于不连续性的存在 使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变 而产 生漏磁场 吸附施加在工件表面的磁粉 在合适的光照下形成目视可见的磁痕 从而显示出不连续性的位置 大小 形状和严重程度的 本次课程设计利用荧 光磁粉的方法对带齿轴表面及近表面的缺陷进行检测 关键词 项杆关键词 项杆 磁粉检测磁粉检测 周向磁化周向磁化 2 2 磁粉探伤工艺卡 零件名称 项杆材料牌号 40Cr 表面状态 光滑 热处理状态 调质处理 检测范围 表面及近表面 探伤仪器 CEW 2000 检测方法 连续法 磁粉类型 荧光磁粉 分散剂 煤油 磁悬液浓度 10 25g l 执行标准 级 验收标准 JB T4730 2005 零件草图 纵向磁化 偏置芯棒 法 I 5 6A 磁化方法 周向磁化 线圈法 I 128A 操作步骤 1 预清洗 3 2 周向磁化并检验 3 纵向磁化并检验 4 退磁 5 后处理 编 制 年 月 日 审 核年 月 日 批 准年 月 日 3 3 磁粉探伤工艺编制说明 磁粉探伤工艺编制说明 参数参数 选择说明选择说明 选择结选择结 果果 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 CEW 20 00 磁粉探 伤机 4 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 磁粉检 测方法 按施加 磁粉时间 分类 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 本工件采 用剩磁法 做一次纵 向磁化 周向磁化 次进行检 测 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 磁粉检 测方法 按显示 材料分类 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 本次采用 荧光法 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 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 磁化方 法的选择 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 先采用偏 置芯棒法 周向磁化 再用线圈 法纵向磁 化 5 周向 磁化 规范 根据标准 JB T4730 2005 当采用直接通电对工件磁 化 磁化时电流选择由公式 I 8 15 D 对本零件而言采用 I 8D 芯棒直径 8mm 工件壁厚 4mm D 为芯棒直径与工件的二倍壁厚之和 D 16 所 以得到周向磁化电流为 I 8D 8x16 128A 偏置芯棒的有效磁化区是芯棒直径的 4 倍 分段磁化 每次有 10 的重叠区 芯棒的直径为 8mm 工件的直径为 30mm 根据计算 需要 5 次磁化 I 周 向 128A 磁 化 规 范 纵向 磁化 规范 根据标准 JB T4730 2005 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 L D 10 150 奥斯特 12KA m 5 L D 10 250 奥斯特 16 KA m 2 L D 5 350 奥斯特 24 KA m L D 2 圆盘类 450 奥斯特 36 KA m 此处工件为长 L 87mm 直径 D 30mm L D 2 9 所 以 H 24 KA m 线圈参数 L 140mm D 320mm N 1360 由公式 H NI L 2 D 2 得可求磁化电流为 I 5 6A 纵向 I 5 6A 6 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 A1 15 100 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 C1 15 50 试片 特种 设备一般选用 A1 30 100 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 A1 30 100 试片即可达到要求 A1 30 1 00 试片 退磁 根据 JB T4730 2005 规定检测后 加热至 700 摄氏度以上进 行热处理的工件 一般可不进行退磁 但是 当保留剩磁的工件在 后续加工 使用过程中会产生麻烦时 则应进行退磁处理 退磁可分为交流退磁法和直流退磁法两种 交流退磁法 将需退磁的工件从通电的磁化线圈中慢慢抽出 直至工件离开线圈一米以上时 再切断电流 或将工件放入通电的 磁化线圈内 将线圈中的电流逐渐减小至零或将交流电直接通过工 件并逐步将电流减小到零 直流退磁法 将需退磁的工件放入直流电磁场中 不断改变电 流的方向 并逐渐减小电流至零 由于本工件短小 重量轻 所以直接用交流退磁法即可 交流退磁 法 7 一磁痕分析 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 假磁痕产生的原因 1 工件表面粗糙 会在凹陷处滞留磁粉 2 工件表面氧化皮 锈蚀和油漆斑点 剥落边缘处容易滞留磁粉 3 工件表面存在油脂 等赃物 都会粘附磁粉 4 磁悬液浓度太大 施加磁悬液方式不当 都可能造成假磁痕 假磁痕的堆积比较松散 在分散剂中漂洗可以洗去磁痕 如果是工件表面状态引 起的假磁痕 可在工件表面上找到原因 其它原因引起的假磁痕 当擦去磁痕后 对 其进行校验时 原来假磁痕一般不会出来 非相关磁痕由漏磁场产生 但它不是有害缺陷的漏磁场 其产生原因主要有以下 几个方面 1 工件截面突变会改变工件内部磁力线的分布 在工件上孔洞 键槽 齿条等部位 由于截面缩小 形成漏磁场 8 2 工件磁导率不均匀会产生漏磁场 它将产生宽松 浅淡和模糊的磁痕 一般在下 列位置常产生 冷作加工后未经热处理的材料 在变形量大的冷作硬化区边缘 局部 淬火工件的不同热处理状态的交界处 两种钢材焊接交界处 被检材料有组织差 异的部位 焊条金属与母材有磁性差异的焊缝 工件中有残余应力存在的部位 3 磁写 已经磁化的工件如与铁磁性材料接触 碰撞的部位就会有磁力线溢出表面 形成 漏磁场 所形成磁痕叫磁写 这种磁痕一般松散 模糊 线条不清晰 4 磁化电流过大 这些磁痕的共同特点是 磁痕模糊松散 痕迹不分明 结合工件形 状就能找出原因并加以判断 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 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 9 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 白点 白点是对钢材危害很大的内部缺陷 在钢材的纵断面上呈现银白色的斑点 经机械加 工后工件表面的白点磁痕清晰 在横截面上是不同方向的细小裂纹 长度不大以辐射 10 状出现 磁痕中部略粗 两头尖细 5 夹杂夹杂是冶金 铸造 焊接中的常见缺陷 一般呈分散的点状或短竿状 磁痕较 浅 不是很清晰 6 疏松 疏松是铸件中的常见缺陷 通常产生在铸件的最后部位 疏松分条状疏松和片状 疏松 条状疏松实际上是细微分散或直线状分布的小孔 磁痕外形与裂纹相似 但磁 痕比裂纹淡 宽度比裂纹大 两端不出现尖角 片状疏松漏磁小 磁痕出现稀疏的片 状 有一定的面积 二 退磁 根据 JB T4730 2005 规定检测后 加热至 700 摄氏度以上进行热处理的工件 一 般可不进行退磁 但是 当保留剩磁是工件在后续加工 使用过程中会产生麻烦时 则应进行退磁处理 退磁可分为交流退磁法和直流退磁法两种 交流退磁法 将需退磁的工件从通电的磁化线圈中慢慢抽出 直至工件离开线圈 一米以上时 再切断电流 或将工件放入通电的磁化线圈内 将线圈中的电流逐渐减 小至零或将交流电直接通过工件并逐步将电流减小到零 直流退磁法 将需退磁的工件放入直流电磁场中 不断改变电流的方向 并逐渐 减小电流至零 由于本工件短小 重量轻 所以直接用交流退磁法即可 11 4 磁粉检测报告 委托单位南昌航空大学检测单位科技学院 零件名称项杆材料编号07 表面状态光滑热处理状态调质处理 检测范围100 检测探伤仪CEW 2000 检测方法连续法磁粉类型荧光磁悬液 分散剂煤油磁悬液浓度10 25g l 执行标准JB T4730 4 2005验收标准 级 磁化方法周向磁化 纵向磁化 12 检测部位和缺陷示意图 检测 时间 2015 年 6 月 26 号 检测 人员 徐彻审 核 五 小结 经过一周的磁粉技能训练 本人对磁粉检测的方法有了进一步的了解 掌握了磁化方法的选择 磁化规范 磁化电流大小的计算 对磁粉检测工 13 艺卡的编制和检测报告的编写 同时也对剩磁法中的周向磁化和纵向磁化 方法进行了反复的操作 并在荧光观察室里对各种缺陷 特别是裂纹缺陷 和伪缺陷进行了仔细的观察 了解了裂纹的特征 现在达到了熟练的程度 也利用了交叉磁轭检测空气压缩罐 并检测出了其中的缺陷 六 致谢 在这次课程设计的完成过程中