Метод магнитной или магнитно-порошковой дефектоскопии применяют для анализа ферромагнитных деталей на наличие в них дефектов типа поверхностных трещин или раковин, а также инородных включений, расположенных вблизи поверхности металла.
Суть магнитной дефектоскопии как метода — фиксация магнитного поля рассеяния на поверхности детали возле того места, где внутри находится дефект, во время прохождения через деталь магнитного потока. Поскольку в месте дефекта магнитная проницаемость скачком меняется, то магнитные силовые линии как бы огибают место дефекта, тем самым выдавая его положение.
Поверхностные дефекты, либо дефекты, расположенные на глубине до 2 мм под поверхностью, «выталкивают» магнитные силовые линии за пределы поверхности детали, и в этом месте образуется местное магнитное поле рассеяния.
Применение ферромагнитного порошка помогает зафиксировать поле рассеяния, поскольку полюсы, возникающие на краях дефекта притягивают его частички. Сформированный осадок имеет форму жилки, во много раз превосходящей дефект в размере. В зависимости от напряженности прикладываемого магнитного поля, а также от формы и размеров дефекта, от его расположения, формируется определенная форма осадка.
Проходящий через деталь магнитный поток, встречая дефект, скажем трещину или раковину, меняет свою величину, поскольку магнитная проницаемость материала в этом месте оказывается иной, чем у остальной детали, поэтому порошок и оседает по краям области дефекта при намагничивании.
В качестве магнитных порошков служат порошки магнетита или оксида железа Fe2O3. Первый имеет темный цвет, и применяется для анализа светлых деталей, второй отличается буро-красным цветом, и служит для дефектоскопии деталей с поверхностью темного цвета.
Порошок довольно мелкий, от 5 до 10 мкм его зернистость. Суспензия на основе керосина либо трансформаторного масла, при соотношении 30-50 грамм порошка на 1 литр жидкости, позволяет успешно проводить магнитную дефектоскопию.
Поскольку дефект может располагаться внутри детали по-разному, то и намагничивание осуществляют по-разному. Чтобы отчетливо выявить трещину, расположенную перпендикулярно поверхности детали, или под углом не более 25°, применяют полюсное намагничивание детали в магнитном поясе катушки с током, либо размещают деталь между двумя полюсами сильного постоянного магнита или электромагнита.
Если дефект расположен под более острым углом к поверхности, то есть почти вдоль продольной оси, то отчетливо выявить его позволяет поперечное или циркулярное намагничивание, при котором магнитные силовые линии формируют замкнутые концентрические окружности, для этого ток пропускают прямо через деталь, либо через немагнитный металлический стержень, вставленный в отверстие в проверяемой детали.
Для обнаружения дефектов различной направленности служит комбинированное намагничивание, при котором одновременно перпендикулярно действуют два магнитных поля: поперечное и продольное (полюсное); через деталь, размещенную в катушке с током, пропускают еще и ток циркуляционного намагничивания.
В результате комбинированного намагничивания, силовые магнитные линии образуют своего рода витки, и позволяют выявлять дефекты различного направления внутри детали вблизи ее поверхности. Для комбинированного намагничивания применяют приложенное магнитное поле, а полюсное и циркулярное — как в приложенном магнитном поле, так и в магнитном поле остаточной намагниченности.
Применение приложенного магнитного поля позволяет обнаруживать дефекты в деталях из магнитомягких материалов, таких как многие стали, а магнитное поле остаточной намагниченности применимо для магнитожестких материалов, таких как стали высокоуглеродистые и легированные.
После проведения дефектоскопии детали размагничивают посредством переменного магнитного поля. Таким образом, непосредственно для процесса дефектоскопии служит постоянный ток, для размагничивания — переменный. Магнитная дефектоскопия позволяет выявлять дефекты, расположенных не глубже 7 мм от поверхности исследуемой детали.
Для проведения магнитной дефектоскопии деталей из цветных и черных металлов, величину необходимого намагничивающего тока в приложенном магнитном поле вычисляют пропорционально диаметру: I = 7D, где D - диаметр детали в миллиметрах, I – сила тока. Для анализа в поле остаточной намагниченности: I = 19D.
Это универсальный дефектоскоп. Он состоит из силовой части, включающей понижающий трансформатор 220В на 6В мощностью 7 кВт, а также автотрансформатор и еще один трансформатор 220В на 36В, из приборов включения, измерения, управления и сигнализации, из намагничивающей части, включающей в себя передвижной контакт, контактную площадку, выносные контакты и катушку, из ванны для суспензии.
При замыкании выключателя В, через контакты К1 и К2 ток подается на автотрансформатор АТ. Автотрансформатор АТ питает понижающий трансформатор Т1 220В на 6В, со вторичной обмотки которого выпрямленное напряжение подается на зажимные намагничивающие контакты Н, на ручные контакты Р и на катушку, устанавливаемую в зажимные контакты.
Поскольку трансформатор Т2 включен параллельно с автотрансформатором, то при замыкании выключателя В, ток пойдет и по первичной обмотке трансформатора Т2. Сигнальная лампа СЛ1 указывает на то, что прибор включен в сеть, сигнальная лампа СЛ2 свидетельствует о том, что силовой трансформатор Т1 также включен. Переключатель П имеет два возможных положения: в положении 1 — длительное намагничивание для проведения дефектоскопии в приложенном магнитном поле, в положении 2 — мгновенное намагничивание в поле остаточной намагниченности.
На схеме дефектоскопа ПМД-70:
В — пакетный выключатель, К1 и К2 — контакты магнитного пускателя, РП1 и РП2 — контакты, П — переключатель, АТ — автотрансформатор, Т1 и Т2 — понижающие трансформаторы, КП - катушка управления магнитного пускателя, КР — катушка промежуточного реле, ВМ — выключатель магнитный, СЛ1 и СЛ2 — сигнальные лампы, Р — ручные намагничивающие контакты, Н — намагничивающие контакты зажимные, М — микровыключатель, А — амперметр, З — звонок, Д — диод.
Когда переключатель П находится в положении 1, микровыключатель М замыкается, катушка управления магнитного пускателя КП подключается к трансформатору Т1, вторичная обмотка которого питает ее и контакты промежуточного реле РП1. Цепь оказывается замкнутой. Пусковой прибор приводит к замыканию контактов К1 и К2, силовая часть и вместе с ней намагничивающие устройства получают питание.
Когда выключатель П находится в положении 2, параллельно катушке пускателя включается катушка промежуточного реле КР. При замыкании микровыключателя замыкается и контакт КЗ, приводящий к включению промежуточного реле, контакты РП2 замыкаются, контакты РП1 размыкаются, отключая магнитный пускатель, и контакты К1 и К2 размыкаются. Процесс длится 0,3 секунды. Пока микровыключатель не будет замкнут, реле так и будет отключено, поскольку контакт КЗ блокирует контакты РП2. После размыкания микровыключателя система возвращается в исходное состояние.
Ток устройств намагничивания можно регулировать посредством автотрансформатора АТ, регулируя величину тока от 0 до 5 кА. При намагничивании звонок З подает звуковой сигнал. Если ток намагничивания идет непрерывно, сигнал будет непрерывным, в аналогичном режиме будет работать и сигнальная лампа СЛ2. При кратковременной подаче тока звонок и лампа сработают также кратковременно.