Магнитопорошковый контроль

Магнитопорошковый метод нераз­рушающего контроля основан на притя­жении магнитных частиц силами неодно­родных магнитных полей, возникающих над дефектами в намагниченных изделиях.

При проведении магнитопорошково­го контроля ферромагнитные частицы, взвешенные в жидкости. или воздухе, по­падая в магнитное поле, намагничиваются и притягиваются друг к другу, образуя цепочки, ориентированные по магнитным силовым линиям поля. Процесс образова­ния цепочек из частиц порошка называют магнитной коагуляцией.

Соединение частиц в цепочки проис­ходит еще до оседания их над дефектом под действием внешнего намагничиваю­щего поля или поля полюсов детали. На­копление порошка над дефектами происходит в основном частицами, соединен­ными в цепочки, и отдельными частицами. Поэтому выявляемость дефектов непо­средственно связана с интенсивностью магнитной коагуляции.        

Наличие и протяженность индикаторнных рисунков, полученных в результате воздействия полями в области дефектов регистрируют визуально, в том числе с помощью оптических приборов, а также автоматическими устройствами обработки изображения.

Рис. 1. Принципиальная схема проведения МПД.  а) схема образования магнитного поля над трещиной. б) схема сил, действующих на частицу в поле рассеяния трещины. в) контролируемый участок, увеличенный в 20 раз

В – выпрямитель, 1 – объект контроля, 2 – медный стержень с током, 3 – трещины,

4 – поля рассеяния, 5,6 – цепочки частиц порошка, 7 – порошок над трещиной, 8 – контактные диски, 9 – поле вокруг стержня, 10 – магнитные линии в детали, Тр – силовой трансформатор, F₃ – сила магнитного поля, направленная к месту расположения трещины, F_т – сила тяжести, F_a – сила выталкивающего действия в жидкости, F_тр – сила трения, F_э и F_м – силы электростатического и магнитного взаимодействия между частицами, F_p – результирующая сила.

Если по центральному проводнику 2, проходящему через полую деталь 1, про­пустить электрический ток 7, то возник­ший магнитный поток замыкается по де­тали (рис. 1). В местах трещин он вы­ходит за пределы детали, образуя неодно­родное магнитное поле рассеяния 4 и ме­стные магнитные полюсы N и S. Под дей­ствием поля этих полюсов частицы притя­гиваются и накапливаются над трещиной.

Причина образования поля над де­фектом - высокие значения магнитных сопротивлений в дефекте (как воздушном промежутке) и под дефектом. Под дефек­том индукция В имеет большее, а магнит­ная проницаемость меньшее значения, чем в прилегающих к трещине областях мате­риала. Обтекая область высо­кого магнитного сопротивления, магнит­ный поток образует магнитные поля рассеяния над дефектами на поверхности его расположения, например, на внешней по­верхности образца (детали), а также с про­тивоположной стороны, т.е. на внутренней его поверхности.

Для обнаружения несплошности на поверхности детали наносят магнитный порошок, взвешенный в воздухе (сухим способом) или в жидкости (способом сус­пензии). На частицу в находящуюся в поле рассеяния бу­дут действовать силы: магнитного поля , F₃ (см. рис. 1, б), направленная в область наибольшей плотности магнитных силоых линий, т.е. к месту расположения трещины; тяжести F_т; выталкивающего действия жидкости F_а, трения F_тр; силы электростатического F₃ и магнитного F_м взаимодействий, возникающие между час­тицами. В магнитном поле частицы на­магничиваются и соединяются в цепочки 5 и 6. Под действием результирующей силы F_р частицы притягиваются к трещине и накапливаются над ней. Ширина полоски (валика) из осевшего порошка значитель­но больше ширины раскрытия трещины. По этому осаждению (индикаторному рисунку) определяют наличие дефектов.

Минимальные размеры трещин, вы­являемые магнитопорошковым методом, показаны на рис. 2: глубина 0,01 мм, ширина 0,001 мм, длина 0,5 мм.

Из изложенного следует, что в поле дефекта происходят следующие физиче­ские процессы:

• намагничивание ферромагнитных частиц и соединение их в цепочки с ори­ентацией по магнитным силовым линиям поля в области дефекта;
• движение образующихся цепочеч­ных структур, а также отдельных частиц к месту расположения дефектов;
• накопление ферромагнитных час­тиц над дефектами.

По виду осевшего порошка судят о характере несплошности и принимают решение об отбраковке детали.