机械工业部重型矿山机械工业局企业标准
JB/ZQ 6101-85
锻钢件的磁粉检验方法
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本标准适用于锻钢件的磁粉检验。本标准规定的检验方法,可以得出能作为验收依据的可靠的结果。本标准不包括验收标准或质量等级标准。
本标准等效采用ASTM A275－83《锻钢件的磁粉检验方法标准》。
1 与本标准有关的标准
JB/ZQ 6116 《磁粉检验方法》
2定义
2.1磁通量---当磁感应强度呈均匀分布并垂直于锻件表面时,磁感应强度同表面(或横截面)面积的乘积。
2.2磁粉检验方法--- 一种将锻件适当磁化后,应用漏磁场引起磁粉堆集的原理,探测其表面或近表面缺陷的方法。
2.3磁痕---由漏磁场引起的磁粉堆集所形成的肉眼可见的图象。
2.4线状磁痕---长度不小于3倍宽度而且不少于1.5mm的磁痕。
2.5伪缺陷---由零件结构、偶然因素或与缺陷无关的特殊原因引起的非缺陷性质的磁痕。
3应用依据
3.1锻件供需双方对按合同或技术条件要求应作磁粉检验的锻件就下列各项达成的协议:
a. 锻件上需要磁粉检验的部份;
b. 可认为是缺陷显示的磁痕的类型、大小、数量、部位及方向;
c. 电流类型、磁粉施用方法、退磁要求及磁场强度等。
3.2验收标准。
4验收时期
4.1除非需方另有规定,验收检验应在锻件经*终热处理和精加工后进行。
4.2在磁粉检验中采用半波整流、直流及直接磁化时，验收检验可以在精加工前但加工余量不超过0.75mm时进行。
5磁化装置
5.1可以采用交流、整流(全波或半波)或直流电源。如果要让电流通过锻件,则设备中应有接触面和夹紧力都足够大的紧固装置,以便所要求的电流通过而又不烧坏所检验的锻件。
5.2如果能够证明采用手提式电磁铁(交流或直流)磁轭探测裂纹状缺陷的灵敏度至少相当于采用直接磁化法的灵敏度,则可以把电磁铁磁轭用作磁化设备。
6磁粉
6.1检查用的介质,应是细小分散的铁磁性粉粒。它可以悬浮在合适的液体介质中使用,也可以以干粉的形式使用。
6.2磁粉的大小和形状,以及磁粉的磁性能,这些(不论是单项的还是综合的)都是重要的参数(见第9章)。
7受检表面的制备
7.1磁粉检验的灵敏度同受检锻件表面状态有很大关系。在用喷丸或其他方法清理过的锻件表面上,缺陷可以很好地显示出来。在有少量热处理氧化皮而又未作任何专门表面处理的锻件表面上,缺陷也能显示,但是疏松的氧化皮必须去掉。为了能探测出细小的缺陷,受检锻件的表面粗糙度一般不得大于Ra6.3μm。
7.2受检锻件表面上不得有油、脂或其他可能粘附磁粉的物质。
7.3粗糙的受检表面会妨碍磁粉移动,从而会造成假的缺陷显示。粗糙的表面应进行打磨,如果不允许打磨,可以在表面粗糙处覆盖一纸带(如第11.1.1.2条所述)。
8磁化方法
8.1可以在工件上直接通以电流,使锻件磁化;也可以用中心导体或线圈在工件上产生感应磁场,使锻件磁化。探测表面缺陷,可以用交流电作磁化电源,也可以用直流电作磁化电源。在周向磁化中,由于交流电的“集肤效应”会降低探测缺陷的*大深度,所以在主要是探测表层以下的缺陷时应采用直流电。
8.1.1连续法
在磁化电流不中断、外加磁场起作用的同时,在受检锻件的表面施用磁粉或磁悬液进行检查。电源产生持续时间不超过1s的高电流强度的脉冲电流。在这个电流持续时间内至少应有三个脉冲,或者说,在设备提供连续电流的情况下,*短的通电持续时间为1/5--1/2s。
8.1.2波动法
本方法限于采用直流电时。先施以较高的磁化力,然后把磁化力降至较低值,并在保持这一较低的磁化力值的条件下施用磁粉或磁悬液。
8.1.3剩磁法
在切断电流、移去外加磁场后施用检查介质,利用工件上的剩磁进行检查。这种方法一般不用来检查锻件,如果要用,必须取得需方同意。
8.2对每个检验部位,至少应分别检验两次。**次检验的磁化方向,应同**次检验的大致垂直。**次检验可以采用不同的磁化方法,不能同时进行两个或两个以上方向的磁化。
注: 有一种例外情况,即产生旋转磁化方法.用这种方法,只要施加一次磁粉,就可以探出任何方向的缺陷.
8.3磁化可以按方向分为纵向磁化和周向磁化两类。
8.3.1纵向磁化
磁力线一般平行于锻件轴线。经纵向磁化的锻件,有确定的磁极,可以很容易地用罗盘或磁强计测出来。纵向磁化通常是用将锻件放在螺线管中的方法来实现的,螺线管是用电缆线缠绕而成的(图1)。在满足第5.2条要求的情况下,也可以在纵向磁化中使用磁轭作为磁化设备(图2)。
图1 纵向磁化 图2 纵向磁化(使用磁轭)
8.3.2周向磁化
使电流直接通过锻件(图3),或者通过导电体来产生感应磁场(图4),或者使导线穿过锻件孔洞来产生感应磁场(图5),都可以实现周向磁化。用圆棒电极接触锻件,使电流通过锻件中的局部区域,可以实现局部周向磁化(图6)。
图 3 周向磁化 图 4 周向磁化
(电流直接通过锻件) (电流通过中心导体)
图 5 周向磁化 图 6 局部周向磁化
(使用“触头”式电极)
8.4磁场几乎完全被吸持在工件内,可能没有磁化状态的外部表现。在垂直于磁场的方向,磁痕*明显。
8.5采用的*小磁场强度,应能显示所有有异议的缺陷并对它们加以区分。*大的磁场强度,应恰好低于磁粉在工件表面开始产生过度粘附这一临界点。
8.5.1当采用线圈磁化时,磁场强度同电流(如果使用线圈或螺线管,则同安匝)成正比,而同受检截面的厚度成反比。
8.5.1.1 对于环绕线圈(图1),应采用直流电或整流电流。线圈各匝应紧靠在一起,磁场强度随着离开线圈的距离增大而降低,长的锻件因而应分段磁化。如果被检部位超出线圈任一侧150mm以上,就必须采用磁场指示器来验证磁场强度是否足够(见8.5.6条)。
8.5.1.1.1 小锻件的磁化电流应当用下式求得:
3500
IN= ------------(安匝)
L/D + 2
式中: I---线圈电流,A;
N---线圈或电缆圈的匝数,匝;
L---工件长度,mm;
D---工件直径,mm。
上式适用于L/D≥4的锻件。对于L/D<4的锻件,应当采用磁场指示器来校验是否有足够的磁场强度(见8.5.6条)。图7所示的曲线可以用来确定所要求的同一个L/D相对应的安匝数。
8.5.1.1.2 对于大锻件,磁化电流应当在1200---4500安匝范围内。应当采用磁场指示器来校验被检区是否有足够的磁场强度(见8.5.6条)。
8.5.1.2 对于采用穿过工件的线圈进行周向磁化(见图5),所用电流是8.5.2条给定安培数除以线圈匝数所得的商。
8.5.2如果电流直接通过受检锻件进行磁化,则每25mm直径(或同电流相垂直的横截面的*大宽度)D所使用的交流和直流或整流电流强度I建议如下:
工件外径D(mm) 交流电流值I (A) 直流或整流电流值I (A)
≤125 300--450 600--900
>125--250 200--300 400--600
>250 50--200 100--400
对于空心工件,如果导线是直接夹紧在工件壁上则所用电流强度值应按工件壁厚计算。
在上述各种情况下,都可以使用磁场指示器来确定磁化力是否合适(见8.5.6条)。
8.5.3用触头产生局部周向磁化时,磁场强度同所采用的电流强度成正比,但也随着两触头的间距和被检截面的厚度的不同而变化。
8.5.3.1 材料厚度不到20mm时,每25mm触头间距应采用75--100A的磁化力。材料厚度等于或大于20mm时,每25mm的触头间距应采用100--125A的磁化力。
8.5.3.2 触头间距不超过200mm。触头间距一般不得小于75mm,以免触头周围出现磁粉堆积。要注意防止被检表面出现局部过热或**。当断路(接触**)磁化电压超过25V时,推荐使用钢触点触头、铝触点触头或铜刷型触头而不要使用整体铜触点触头。以免铜渗入工件表面。可以成对地使用长久磁铁吸盘,也可以把它同一支触头一起使用。磁铁不得用在电流超过1500A的时候,因为这会降低磁化强度。
8.5.3.3 可以采用安置在触头手柄中的远距离开关。此开关应在电极触头定位妥当后才许开启通电。取下电极触头时,要先关闭此开关,以免产生电弧。
8.5.3.4 检验时应当有足够的重迭,以保证在规定的灵敏度下有100%的覆盖度。
8.5.3.5 每个检验区域至少要检验两次,触头位置应使得后一次检验时的磁力线大体上垂直于前一次检验时的磁力线。
8.5.4对于轴类锻件内孔间接周向磁化(图4),应采用每25mm孔径100--125A的电流。
8.5.5应使用电流表之类的合适的度量工具,对规定的或双方商定的电流进行测定。
8.5.6必要时应使用磁场指示器(图8)来确定磁场是否合适。所用的磁化电流,应能在指示器上产生清晰的图象。
图7 纵向磁化时所用磁化电流的 图8 磁粉磁场指示器
安.匝数随L/D而变化的曲线
8.5.6.1 使用磁场指示器时,先把指示器放在待检锻件上,然后施加所需的电流和磁粉。当磁粉产生可辨认的图象(通常为“＋”字线)时,就表明待检锻件内已产生有足够的磁场强度。
8.5.7使用电磁铁磁轭来磁化局部区域时,在两极之间形成纵向磁场。
8.5.7.1 所用磁轭可以是固定式的或铰接式的。
8.5.7.2 交流电磁铁磁轭,当两极间距为75--150mm时,至少应有45N的提升力。直流电磁铁磁轭当两极间距为75--150mm时,至少应有180N的提升力。
8.5.7.3 每个检验区域至少要检验两次,前后两次检验时的磁力线应大体上相互垂直。
8.5.7.4 磁极间距应限制在50--200mm的范围内。
8.5.7.5 检查区域应限制在两磁连线两侧相当于1/4*大磁极间距的范围内。磁极间距每次应有25mm以上的重迭。
9磁粉的施加
9.1.1干粉法,当锻件得到适当磁化后,可以采用下述方法之一施加磁粉。
9.1.1.1 用干粉法时,可以使用于动筛、机械筛、喷粉器或机械鼓风器等施加磁粉。筛子只能用于朝上平放的或近似平放的表面,喷粉器和鼓风器则可用于立面和朝下的表面。磁粉应均匀地施加到锻件表面上。干粉的颜色应有适当的对比度、磁粉施加得过多是不利的,因为它会遮盖缺陷的磁痕。
9.1.1.2 在吹去多余的磁粉时,应注意操作,不要破坏磁痕。
9.1.2湿法
9.1.2.1 油剂:由煤油和变压器油按一定比例混合后,再掺入适量的磁粉,配制成磁悬液。要求磁悬液在20℃时的运动粘度应在6--15cSt的范围内。磁悬液还应具有挥发性小、化学稳定性好、闪点高、容易清洗和对零件无腐蚀、对人体无害等特点。磁悬液的磁粉含量一般应为12--20g/L。磁悬液应根据使用情况定期更换,可保持清洁。
9.1.2.2 水剂:将磁粉悬浮在清水或加有适当润湿剂的清水中,配成磁悬液。磁悬液的磁粉含量一般应为20--25g/L。
9.1.3荧光法
9.1.3.1 荧光磁粉检验是湿法的改进。所用的磁悬液同湿法用的相类似,但磁粉颗粒外面涂附有一层荧光物质,这种物质在不可见光激发下能发出荧光。
9.1.3.2 磁悬液的调制方法和湿法的相同。荧光磁粉在磁悬液中的含量应为1--7g/L。
9.1.3.3 媒介液不得具有荧光性。
9.1.3.4 如果采用荧光磁粉,检验应当在暗黑区用不可见光(“黑光”)进行,而且工作时至少应有970lx的光照度。“黑光灯”应辐射出波长为3300--3900埃的紫外线,使受照射的磁粉发出明亮的荧光。灯管在检验前至少要预热5min。
10退磁
10.1如有规定,锻件在检查后应充分退磁,以免残留磁场妨碍以后的焊接、机加工等工序的进行。
10.2当采用直流电时,通常是用反复改变电流方向并逐步降低磁化电流强度的方法,来达到退磁的目的。退磁时采用的起始磁场强度,应等于或大于原有的磁化力。当电流降低到零时,工件实际上已经退磁。大型锻件推荐采用直流电退磁。
10.3当采用交流电时,只需要一点一点地降低磁化电流,或者连续降低磁化电流到某个很低的数值。
10.4如果工件在使用或机加工前要作奥氏体化处理,这样的工件就不需要退磁。
11磁痕记录报告
11.1应记录所有线状磁痕的尺寸、数量及所在的部位,用草图标出磁痕的位置、方向及重复出现次数。报告中应指出磁化类型,包括接触的位置和利用的电流。
11.2如果需要作长久性记录,可以采用下述方法。
11.2.1小心地将透明玻璃胶纸带覆盖在磁痕表面。让磁粉痕迹粘上后,将纸带揭下,放在白纸或卡片板上,用照相或其它办法复制。
11.2.2当用通常方法检验发现有磁痕后,将集聚的磁粉**掉,用一张表面光洁、背面涂有树脂粘合胶的白纸带覆盖在显示过磁痕的部位,再次通电并施加磁粉,这时磁粉会在纸上显示出缺陷痕迹。在继续通电的情况下,往纸带表面喷涂一薄层丙烯基漆。然后断开电流揭下纸带,就可以得到一个磁痕在正面的**复制品。
12磁痕的辨认和评定
12.1下述各条不得作为锻件验收标准,但有助于对得到的磁痕进行辨认和评定。JB/ZQ6116标准中提供了磁粉显示的缺陷及参照照片的实例。
12.2在解释某个磁痕的形成原因时,必须考虑下列因素:
a. 磁痕的外观;
b. 磁痕的方向和形状;
c. 制造锻件的材料的种类;
d. 锻件的生产过程、加工类型和处理等;
e. 从以往生产同类锻件进行诸如解剖、腐蚀、破断、切削、磨削等破坏性试验取得的经验。
12.3磁痕可分以分成三大类:
12.3.1表面缺陷的磁痕
这类磁痕轮廓清晰而且磁粉紧密集聚、附着良好。各种表面缺陷可以从下述特征进行辨认:
a. 夹层:其磁痕粗浓而且平行于表面;
b. 重皮和折迭:其磁痕可能不很浓,并且不直,是沿着金属流线分布的;
c. 白点(氢致热裂):可能出现在已经机加工的部位,其磁痕不规则而且分散;
d. 热处理裂纹:其磁痕粗浓,并且出现在拐角、沟槽和截面变化的部位;
e. 收缩裂纹:其磁痕非常粗浓而且清晰,一般是连续的而且有几个分枝,出现在截面变化的部位;
f. 磨削裂纹:其磁痕往往成群出现,而且同磨削方向相垂直;
g. 腐蚀或涂镀裂纹:其磁痕粗浓而且同残余应力方向相垂直。
12.3.2表皮下缺陷的磁痕
这类磁痕比较宽,轮廓模糊不清,磁粉附着**。各种表皮下缺陷一般具有下列特征:
a. 线状非金属夹杂物:其磁痕类似表面皱纹,往往比较粗浓,但通常是间断的或者比较短的,成群出现,沿着金属流线分布,而且只当缺陷位于表面附近时才出现;
b. 大的非金属夹杂物:其磁痕可以在锻件的任何部位出现,从清晰到分散分布;
c. 焊道下裂纹:其磁痕宽而分散;
d. 锻裂:其磁痕分散而且不规则。
12.3.3伪缺陷的磁痕
这类磁痕通常混淆不清,但一般伪缺陷可以按下述进行辨认:
a. 磁写:其磁痕模糊不清,而且能随退磁而破坏,是磁化时同别的钢或磁性体接触引起的;
b. 截面变化:其磁痕宽而模糊,是由于磁场强度在齿轮齿部、零件圆角过渡或倒角处、键槽等部位增大引起的;
c. 焊缝边缘:其磁痕磁粉附着**,是磁力性能改变引起的;
d. 流线:其磁痕呈大片分布而且相互平行,易于在磁化电流过大时出现。
12.4所有伪缺陷应先当作缺陷考虑,直到通过表面而修整可以消除或者其他非破坏性试验手段复查证实不是缺陷时,才可以当作伪缺陷处理。
13验收标准
磁粉检验发现的缺陷的验收标准,应由产品标准、合同或定单加以规定。
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附加说明:
本标准由德阳大型铸锻件研究所提出并归口。
本标准由上海重型机器厂负责起草。
本标准主要起草人沈顺甫、刘武。
机械工业部重型矿山机械工业局1985-02-28发布 1985-05-01实施