磁粉檢測環(huán)形試塊及1型參考試塊的技術(shù)要求及質(zhì)量控制

孟倩倩，張小鋒，田 忠，齊 魯

(山東瑞祥模具有限公司，濟(jì)寧 272400)

磁粉檢測主要用于檢測鐵磁性材料及其制件的表面和近表面缺陷,是控制產(chǎn)品質(zhì)量及保證設(shè)備安全運(yùn)行的重要手段。

為確保磁粉檢測的靈敏度和檢測的可靠性,國內(nèi)外磁粉檢測標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定進(jìn)行磁粉檢測前,需先用標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行綜合性能驗(yàn)證,以檢查磁粉檢測設(shè)備的功能、磁粉性能、磁懸液、檢測方式、磁化方式、磁化規(guī)范及操作人員操作方法等綜合指標(biāo),然后再進(jìn)行磁粉檢測。由此可見標(biāo)準(zhǔn)試塊質(zhì)量與性能的重要性。

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23906-2009 《無損檢測 磁粉檢測用環(huán)形試塊》、JB/T 6066-2004 《無損檢測 磁粉檢測用環(huán)形試塊》 和GB/T 15822.2-2005 《無損檢測 磁粉檢測 第2部分:檢測介質(zhì)》 中規(guī)定了B型標(biāo)準(zhǔn)試塊、E型標(biāo)準(zhǔn)試塊和1型磁粉試塊等3種磁粉檢測用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形試塊是磁粉檢測最常用的標(biāo)準(zhǔn)試塊。

1 環(huán)形試塊

GB/T 23906-2009和JB/T 6066-2004標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了磁粉檢測用環(huán)形試塊的技術(shù)要求。

鋼制標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形試塊分交、直流2種。

圖1 B型標(biāo)準(zhǔn)試塊結(jié)構(gòu)示意

直流環(huán)形試塊稱為B型標(biāo)準(zhǔn)試塊，由工具鋼制成,其形狀和規(guī)格如圖1所示。試塊上加工有直徑為1.78 mm的12個通孔,第一個孔中心距離試塊表面為1.78 mm；從第二個孔起，每個孔距離試塊表面的距離依次增加1.78 mm,相鄰兩個孔間距離為19 mm。

交流環(huán)形試塊稱為E型標(biāo)準(zhǔn)試塊，由含碳量不大于0.15%的軟鋼制成, 其形狀和規(guī)格如圖2所示。鋼環(huán)上加工有直徑為1 mm的3個通孔,孔中心距離試塊表面分別為1.0,1. 5,2.0 mm[1-2]。

圖2 E型標(biāo)準(zhǔn)試塊結(jié)構(gòu)示意

在使用標(biāo)準(zhǔn)鋼制環(huán)形試塊時,需使用直(交)流電磁化試場,被周向磁化的環(huán)形試塊上的圓孔缺陷產(chǎn)生漏磁場,能在環(huán)表面對應(yīng)的通孔上方形成清晰的磁痕。

B型標(biāo)準(zhǔn)試塊外觀如圖3所示，將直流B型標(biāo)準(zhǔn)試塊穿在長度為60 mm直徑為25 mm的銅棒上，并夾于校準(zhǔn)合格的磁粉探傷機(jī)的兩極間，通以直流電進(jìn)行連續(xù)磁化。試塊外壁顯示的孔數(shù)與所通電流的關(guān)系如表1所示。

圖3 B型標(biāo)準(zhǔn)試塊外觀

表1 直流B型標(biāo)準(zhǔn)試塊顯示孔數(shù)與所通電流關(guān)系

圖4 E型標(biāo)準(zhǔn)試塊外觀

E型標(biāo)準(zhǔn)試塊外觀如圖4所示，將交流E型標(biāo)準(zhǔn)試塊夾于校準(zhǔn)合格的磁粉探傷機(jī)的兩極間，將試塊上最接近表面的孔置于12點(diǎn)鐘的位置，其他孔面向檢測人員， 通以1 000 A(峰值)或700 A(有效值)的交流電對試塊進(jìn)行磁化，并澆上鑒定合格的磁懸液，在合適的光照條件下進(jìn)行觀察，交流E型標(biāo)準(zhǔn)試塊上應(yīng)能清晰顯示出至少1個孔的磁痕，如果連1個孔都未顯示，說明該試塊不合格。

2 1型參考試塊

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15822.2-2005明確規(guī)定了1型參考試塊可用來對磁粉介質(zhì)的性能進(jìn)行評定。

1型參考試塊是一種表面帶有兩種自然裂紋的環(huán)形試塊，采用高合金制作，采用中心導(dǎo)體法磁化后有較高的剩磁。

環(huán)形試塊的材料為90MnCrV8，外徑為50 mm，厚度為10 mm，中間帶有直徑為10 mm的中心孔。試塊表面進(jìn)行了黑化處理，適合進(jìn)行熒光磁粉檢測。試塊表面有淬火(應(yīng)力)裂紋和磨削裂紋2種自然裂紋。利用試塊表面各種形態(tài)的裂紋來驗(yàn)證磁粉檢測所用的檢測介質(zhì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求以及能否達(dá)到所需檢測靈敏度。

制作過程簡述如下。

(1) 選用直徑為55 mm的棒材，將棒材車加工至φ(51±0.05) mm，厚度磨削加工至(10±0.05) mm，并鉆加工直徑(10.5±0.05) mm的中心孔，形成試塊材料，并進(jìn)行表面預(yù)處理。

(2) 對表面處理過的試塊材料進(jìn)行淬火處理。出爐時即采用水淬火處理，直至溫度降至室溫，淬火后的硬度要求為63～70 HRC。

(3) 對淬火后的試塊材料進(jìn)行兩端平面磨削處理。采用平面磨床進(jìn)行加工，磨削速度為3 200 r·min-1，磨削進(jìn)給量為0.08 mm，磨削時間約30 s，磨削過程中的冷卻液為冰水，厚度磨削至(9.7±0.05) mm。

(4) 將制得的試塊材料圓柱面磨削加工至φ(50±0.05) mm，同時，對試塊表面進(jìn)行鉗修處理，至試塊材料表面粗糙度為3.2 μm。

(5) 進(jìn)行黑化處理。將試塊材料除油、除銹、干燥后，再將鋼鐵常溫發(fā)黑劑按原液兌1倍水的比例配好后，均勻涂于試塊材料表面，連續(xù)涂3至6遍，即制得參考試塊。

(6) 試塊的質(zhì)量檢驗(yàn)。采用中心導(dǎo)體法，使用1 000 A峰值電流進(jìn)行磁化，試塊經(jīng)磁化后在其內(nèi)部形成環(huán)形磁場，對外不顯示磁性，無法用場強(qiáng)計(jì)測量剩磁場強(qiáng)度。但在自然裂紋處會形成漏磁場。施加磁粉后須能顯示淬火裂紋和細(xì)小的磨削裂紋。施加磁懸液后試塊兩表面應(yīng)均勻分布淬火裂紋和磨削裂紋。淬火(應(yīng)力)裂紋形態(tài)比較粗大；磨削裂紋形態(tài)較為細(xì)小，多呈龜裂狀態(tài)。試塊自然裂紋均勻分布且具有人為不可復(fù)制性。試塊表面磁痕顯示如圖5所示。

圖5 試塊表面的磁痕顯示

3 結(jié)語

磁粉檢測所選用標(biāo)準(zhǔn)試塊的質(zhì)量是否合格，直接影響著檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

標(biāo)準(zhǔn)試塊質(zhì)量要求嚴(yán)格，加工過程復(fù)雜，試塊的材料、熱處理狀態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)缺陷尺寸、自然裂紋的形態(tài)和數(shù)量均是影響磁粉檢測試塊質(zhì)量的直接因素。在試塊生產(chǎn)過程中，需要嚴(yán)格的工藝技術(shù)及完善的質(zhì)量控制體系的支持。

通過介紹驗(yàn)證磁粉檢測系統(tǒng)綜合性能的3種標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形試塊的技術(shù)要求及質(zhì)量控制方法,重點(diǎn)說明了1型磁粉檢測試塊的技術(shù)要求與質(zhì)量控制方法，可為相關(guān)行業(yè)人員提供參考。