磁粉检测环形试块及1型参考试块的技术要求及质量控制

2020-12-25孟倩倩张小锋

无损检测 2020年12期

孟倩倩，张小锋，田忠，齐鲁

(山东瑞祥模具有限公司，济宁 272400)

磁粉检测主要用于检测铁磁性材料及其制件的表面和近表面缺陷,是控制产品质量及保证设备安全运行的重要手段。

为确保磁粉检测的灵敏度和检测的可靠性,国内外磁粉检测标准都规定进行磁粉检测前,需先用标准试块进行综合性能验证,以检查磁粉检测设备的功能、磁粉性能、磁悬液、检测方式、磁化方式、磁化规范及操作人员操作方法等综合指标,然后再进行磁粉检测。由此可见标准试块质量与性能的重要性。

在标准GB/T 23906-2009 《无损检测磁粉检测用环形试块》、JB/T 6066-2004 《无损检测磁粉检测用环形试块》和GB/T 15822.2-2005 《无损检测磁粉检测第2部分:检测介质》中规定了B型标准试块、E型标准试块和1型磁粉试块等3种磁粉检测用标准环形试块是磁粉检测最常用的标准试块。

1 环形试块

GB/T 23906-2009和JB/T 6066-2004标准中均规定了磁粉检测用环形试块的技术要求。

钢制标准环形试块分交、直流2种。

图1 B型标准试块结构示意

直流环形试块称为B型标准试块，由工具钢制成,其形状和规格如图1所示。试块上加工有直径为1.78 mm的12个通孔,第一个孔中心距离试块表面为1.78 mm；从第二个孔起，每个孔距离试块表面的距离依次增加1.78 mm,相邻两个孔间距离为19 mm。

交流环形试块称为E型标准试块，由含碳量不大于0.15%的软钢制成, 其形状和规格如图2所示。钢环上加工有直径为1 mm的3个通孔,孔中心距离试块表面分别为1.0,1. 5,2.0 mm[1-2]。

图2 E型标准试块结构示意

在使用标准钢制环形试块时,需使用直(交)流电磁化试场,被周向磁化的环形试块上的圆孔缺陷产生漏磁场,能在环表面对应的通孔上方形成清晰的磁痕。

B型标准试块外观如图3所示，将直流B型标准试块穿在长度为60 mm直径为25 mm的铜棒上，并夹于校准合格的磁粉探伤机的两极间，通以直流电进行连续磁化。试块外壁显示的孔数与所通电流的关系如表1所示。

图3 B型标准试块外观

表1 直流B型标准试块显示孔数与所通电流关系

图4 E型标准试块外观

E型标准试块外观如图4所示，将交流E型标准试块夹于校准合格的磁粉探伤机的两极间，将试块上最接近表面的孔置于12点钟的位置，其他孔面向检测人员，通以1 000 A(峰值)或700 A(有效值)的交流电对试块进行磁化，并浇上鉴定合格的磁悬液，在合适的光照条件下进行观察，交流E型标准试块上应能清晰显示出至少1个孔的磁痕，如果连1个孔都未显示，说明该试块不合格。

2 1型参考试块

标准GB/T 15822.2-2005明确规定了1型参考试块可用来对磁粉介质的性能进行评定。

1型参考试块是一种表面带有两种自然裂纹的环形试块，采用高合金制作，采用中心导体法磁化后有较高的剩磁。

环形试块的材料为90MnCrV8，外径为50 mm，厚度为10 mm，中间带有直径为10 mm的中心孔。试块表面进行了黑化处理，适合进行荧光磁粉检测。试块表面有淬火(应力)裂纹和磨削裂纹2种自然裂纹。利用试块表面各种形态的裂纹来验证磁粉检测所用的检测介质是否符合标准要求以及能否达到所需检测灵敏度。

制作过程简述如下。

(1) 选用直径为55 mm的棒材，将棒材车加工至φ(51±0.05) mm，厚度磨削加工至(10±0.05) mm，并钻加工直径(10.5±0.05) mm的中心孔，形成试块材料，并进行表面预处理。

(2) 对表面处理过的试块材料进行淬火处理。出炉时即采用水淬火处理，直至温度降至室温，淬火后的硬度要求为63～70 HRC。

(3) 对淬火后的试块材料进行两端平面磨削处理。采用平面磨床进行加工，磨削速度为3 200 r·min-1，磨削进给量为0.08 mm，磨削时间约30 s，磨削过程中的冷却液为冰水，厚度磨削至(9.7±0.05) mm。

(4) 将制得的试块材料圆柱面磨削加工至φ(50±0.05) mm，同时，对试块表面进行钳修处理，至试块材料表面粗糙度为3.2 μm。

(5) 进行黑化处理。将试块材料除油、除锈、干燥后，再将钢铁常温发黑剂按原液兑1倍水的比例配好后，均匀涂于试块材料表面，连续涂3至6遍，即制得参考试块。

(6) 试块的质量检验。采用中心导体法，使用1 000 A峰值电流进行磁化，试块经磁化后在其内部形成环形磁场，对外不显示磁性，无法用场强计测量剩磁场强度。但在自然裂纹处会形成漏磁场。施加磁粉后须能显示淬火裂纹和细小的磨削裂纹。施加磁悬液后试块两表面应均匀分布淬火裂纹和磨削裂纹。淬火(应力)裂纹形态比较粗大；磨削裂纹形态较为细小，多呈龟裂状态。试块自然裂纹均匀分布且具有人为不可复制性。试块表面磁痕显示如图5所示。