表面粗糙度對磁粉檢測的影響分析

宋國成

（國家金屬制品質量監督檢驗中心，河南 鄭州 450001）

磁粉檢測是金屬制品質量檢測指標中的一個重要類別，主要是借助磁粉作為顯性介質來對鐵磁性材質工件表面或近表面可能存在的缺陷進行觀察。在該技術的實際應用過程中，由于被檢工件往往需要進行打磨處理，因而打磨后的工件表面粗糙度會發生變化，繼而對磁粉檢測結果造成影響。針對這一問題，文章作了實驗分析，對工件表面粗糙度對磁粉檢測的影響作了初步研究和評價。

1 表面粗糙度對磁粉檢測的影響機理

磁粉檢測技術效果的優劣與施加磁場的大小，磁場的方向以及刻痕延伸的方向有關。如果被檢工件的磁化方向與刻痕延伸的方向相互垂直，那么刻痕觸的漏磁場相對較大，磁粉檢測的靈敏度較高。因此，當被檢工件表面的形狀特征與刻痕的形狀特征無限近似時，尤其是被檢工件表面粗糙度與刻痕的深度一致時，被檢工件表面紋理處的漏磁場會接近刻痕漏磁場，從而造成磁粉檢測結果的失效，造成漏檢的問題。有研究人員曾經對被檢工件的表面粗糙度進行三維仿真建模，并對模型結果進行對比分析。結果發現在刻痕寬度和表面紋理間距相同的情況下，不同的表面粗糙度會造成不同程度的漏磁場，當表面紋理延伸方向與刻痕延伸方向完全一致時，被檢工件表面粗糙度越高，深度刻痕漏磁場與表面漏磁場的比值越低，工件表面刻痕的檢出概率就越低，磁粉檢測受到的影響更大。除此之外，在磁粉檢測過程中，由于被檢工件表面粗糙度的加大，磁懸液的量就越多，由于液體受到表面張力的影響，因而會產生更多的潤濕滯后效應，嚴重時會出現磁懸液匯聚成液滴的現象，在實際檢測過程中也容易造成較強的熒光背景，是磁粉檢測結果受到不利影響。

2 實驗過程及結果

2.1 實驗過程

樣品加工處理：實驗樣品共分為三個加工類別，分別為臥銑加工、立銑加工、平磨加工。其中，臥銑加工工件共3件，表面粗糙度分別為3.3 μm、12.6 μm和18.1μm。立銑加工工件共3件，表面粗糙度分別為3.3μm、7.6μm和12.6μm。平磨加工工件1件，表面粗糙度為0.026μm。另外，在上述7個工件樣品表面相同的位置處進行人工刻痕處理，每個工件樣品上的人工刻痕均為2個，刻痕的寬度相同，深度不同，刻痕深度由淺到深分別為6 μm和18 μm，分別對應a、b兩個級別）。不同加工處理方式下的工件樣品刻痕表面如圖1所示。

圖1 不同加工處理方式下的工件樣品刻痕表面示意圖

磁粉檢測實驗采用熒光磁粉的檢測方法，在紫外光的照射下，熒光磁粉會發出黃綠色，因此比普通的檢測方法更具有可見性。分別對上述7件樣品進行加工處理后進行磁化，經過含有熒光磁粉的磁懸液處理后在紫外光下觀察工件表面刻痕的情況。

2.2 實驗結果

不同工件樣品在熒光燈下拍攝的圖片如下（圖3至圖 4），a、b分別對應刻痕深度 6μm、18μm。

圖2 平磨工件樣品的磁粉檢測圖（左a右b），表面粗糙度為0.026μm

3 結語

不同加工類型對于被檢工件的磁粉檢測造成不同的影響；平磨工件樣品表面的磁粉較少，因此在磁粉檢測過程中受到刻痕磁痕的影響較小；當被檢工件的表面粗糙度較大時，磁懸液滯留效應更明顯，對于磁粉檢測的影響程度更大；當被檢工件表面形狀特征與刻痕形狀特征近似時，磁粉檢測無法檢測出刻痕，表現為檢測失效。

圖3 臥銑工件樣品的磁粉檢測圖（左a右b）

圖4 立銑工件樣品的磁粉檢測圖（左a右b）