機械工業(yè)部重型礦山機械工業(yè)局企業(yè)標準

                                                         JB/ZQ 6101-85

                         鍛鋼件的磁粉檢驗方法

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    本標準適用于鍛鋼件的磁粉檢驗。本標準規(guī)定的檢驗方法,可以得出能作為驗收依據(jù)的可靠的結(jié)果。本標準不包括驗收標準或質(zhì)量等級標準。

    本標準等效采用ASTM A275－83《鍛鋼件的磁粉檢驗方法標準》。

1  與本標準有關(guān)的標準

    JB/ZQ 6116 《磁粉檢驗方法》

2定義

2.1磁通量---當磁感應強度呈均勻分布并垂直于鍛件表面時,磁感應強度同表面(或橫截面)面積的乘積。

2.2磁粉檢驗方法--- 一種將鍛件適當磁化后,應用漏磁場引起磁粉堆集的原理,探測其表面或近表面缺陷的方法。

2.3磁痕---由漏磁場引起的磁粉堆集所形成的肉眼可見的圖象。

2.4線狀磁痕---長度不小于3倍寬度而且不少于1.5mm的磁痕。

2.5偽缺陷---由零件結(jié)構(gòu)、偶然因素或與缺陷無關(guān)的特殊原因引起的非缺陷性質(zhì)的磁痕。

3應用依據(jù)

3.1鍛件供需雙方對按合同或技術(shù)條件要求應作磁粉檢驗的鍛件就下列各項達成的協(xié)議:

    a. 鍛件上需要磁粉檢驗的部份;

    b. 可認為是缺陷顯示的磁痕的類型、大小、數(shù)量、部位及方向;

    c. 電流類型、磁粉施用方法、退磁要求及磁場強度等。

3.2驗收標準。

4驗收時期

4.1除非需方另有規(guī)定,驗收檢驗應在鍛件經(jīng)*終熱處理和精加工后進行。

4.2在磁粉檢驗中采用半波整流、直流及直接磁化時，驗收檢驗可以在精加工前但加工余量不超過0.75mm時進行。

5磁化裝置

5.1可以采用交流、整流(全波或半波)或直流電源。如果要讓電流通過鍛件,則設(shè)備中應有接觸面和夾緊力都足夠大的緊固裝置,以便所要求的電流通過而又不燒壞所檢驗的鍛件。

5.2如果能夠證明采用手提式電磁鐵(交流或直流)磁軛探測裂紋狀缺陷的靈敏度至少相當于采用直接磁化法的靈敏度,則可以把電磁鐵磁軛用作磁化設(shè)備。

6磁粉

6.1檢查用的介質(zhì),應是細小分散的鐵磁性粉粒。它可以懸浮在合適的液體介質(zhì)中使用,也可以以干粉的形式使用。

6.2磁粉的大小和形狀,以及磁粉的磁性能,這些(不論是單項的還是綜合的)都是重要的參數(shù)(見第9章)。

7受檢表面的制備

7.1磁粉檢驗的靈敏度同受檢鍛件表面狀態(tài)有很大關(guān)系。在用噴丸或其他方法清理過的鍛件表面上,缺陷可以很好地顯示出來。在有少量熱處理氧化皮而又未作任何專門表面處理的鍛件表面上,缺陷也能顯示,但是疏松的氧化皮必須去掉。為了能探測出細小的缺陷,受檢鍛件的表面粗糙度一般不得大于Ra6.3μm。

7.2受檢鍛件表面上不得有油、脂或其他可能粘附磁粉的物質(zhì)。

7.3粗糙的受檢表面會妨礙磁粉移動,從而會造成假的缺陷顯示。粗糙的表面應進行打磨,如果不允許打磨,可以在表面粗糙處覆蓋一紙帶(如第11.1.1.2條所述)。

8磁化方法

8.1可以在工件上直接通以電流,使鍛件磁化;也可以用中心導體或線圈在工件上產(chǎn)生感應磁場,使鍛件磁化。探測表面缺陷,可以用交流電作磁化電源,也可以用直流電作磁化電源。在周向磁化中,由于交流電的“集膚效應”會降低探測缺陷的*大深度,所以在主要是探測表層以下的缺陷時應采用直流電。

8.1.1連續(xù)法

   在磁化電流不中斷、外加磁場起作用的同時,在受檢鍛件的表面施用磁粉或磁懸液進行檢查。電源產(chǎn)生持續(xù)時間不超過1s的高電流強度的脈沖電流。在這個電流持續(xù)時間內(nèi)至少應有三個脈沖,或者說,在設(shè)備提供連續(xù)電流的情況下,*短的通電持續(xù)時間為1/5--1/2s。

8.1.2波動法

    本方法限于采用直流電時。先施以較高的磁化力,然后把磁化力降至較低值,并在保持這一較低的磁化力值的條件下施用磁粉或磁懸液。

8.1.3剩磁法

    在切斷電流、移去外加磁場后施用檢查介質(zhì),利用工件上的剩磁進行檢查。這種方法一般不用來檢查鍛件,如果要用,必須取得需方同意。

8.2對每個檢驗部位,至少應分別檢驗兩次。**次檢驗的磁化方向,應同**次檢驗的大致垂直。**次檢驗可以采用不同的磁化方法,不能同時進行兩個或兩個以上方向的磁化。

    注: 有一種例外情況,即產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁化方法.用這種方法,只要施加一次磁粉,就可以探出任何方向的缺陷.

8.3磁化可以按方向分為縱向磁化和周向磁化兩類。

8.3.1縱向磁化

    磁力線一般平行于鍛件軸線。經(jīng)縱向磁化的鍛件,有確定的磁極,可以很容易地用羅盤或磁強計測出來?？v向磁化通常是用將鍛件放在螺線管中的方法來實現(xiàn)的,螺線管是用電纜線纏繞而成的(圖1)。在滿足第5.2條要求的情況下,也可以在縱向磁化中使用磁軛作為磁化設(shè)備(圖2)。

       圖1  縱向磁化                      圖2 縱向磁化(使用磁軛)

8.3.2周向磁化

    使電流直接通過鍛件(圖3),或者通過導電體來產(chǎn)生感應磁場(圖4),或者使導線穿過鍛件孔洞來產(chǎn)生感應磁場(圖5),都可以實現(xiàn)周向磁化。用圓棒電極接觸鍛件,使電流通過鍛件中的局部區(qū)域,可以實現(xiàn)局部周向磁化(圖6)。

       圖 3   周向磁化                              圖 4 周向磁化

      (電流直接通過鍛件)                        (電流通過中心導體)

       圖 5  周向磁化                               圖 6  局部周向磁化

                                                   (使用“觸頭”式電極)

8.4磁場幾乎完全被吸持在工件內(nèi),可能沒有磁化狀態(tài)的外部表現(xiàn)。在垂直于磁場的方向,磁痕*明顯。

8.5采用的*小磁場強度,應能顯示所有有異議的缺陷并對它們加以區(qū)分。*大的磁場強度,應恰好低于磁粉在工件表面開始產(chǎn)生過度粘附這一臨界點。

8.5.1當采用線圈磁化時,磁場強度同電流(如果使用線圈或螺線管,則同安匝)成正比,而同受檢截面的厚度成反比。

8.5.1.1 對于環(huán)繞線圈(圖1),應采用直流電或整流電流。線圈各匝應緊靠在一起,磁場強度隨著離開線圈的距離增大而降低,長的鍛件因而應分段磁化。如果被檢部位超出線圈任一側(cè)150mm以上,就必須采用磁場指示器來驗證磁場強度是否足夠(見8.5.6條)。

8.5.1.1.1 小鍛件的磁化電流應當用下式求得:

                        3500

                IN= ------------(安匝)

                      L/D + 2

式中: I---線圈電流,A;

      N---線圈或電纜圈的匝數(shù),匝;

      L---工件長度,mm;

      D---工件直徑,mm。

    上式適用于L/D≥4的鍛件。對于L/D<4的鍛件,應當采用磁場指示器來校驗是否有足夠的磁場強度(見8.5.6條)。圖7所示的曲線可以用來確定所要求的同一個L/D相對應的安匝數(shù)。

8.5.1.1.2 對于大鍛件,磁化電流應當在1200---4500安匝范圍內(nèi)。應當采用磁場指示器來校驗被檢區(qū)是否有足夠的磁場強度(見8.5.6條)。

8.5.1.2 對于采用穿過工件的線圈進行周向磁化(見圖5),所用電流是8.5.2條給定安培數(shù)除以線圈匝數(shù)所得的商。 

8.5.2如果電流直接通過受檢鍛件進行磁化,則每25mm直徑(或同電流相垂直的橫截面的*大寬度)D所使用的交流和直流或整流電流強度I建議如下:

  工件外徑D(mm)     交流電流值I (A)   直流或整流電流值I (A)

     ≤125             300--450               600--900

    >125--250         200--300               400--600

    >250               50--200               100--400

    對于空心工件,如果導線是直接夾緊在工件壁上則所用電流強度值應按工件壁厚計算。

    在上述各種情況下,都可以使用磁場指示器來確定磁化力是否合適(見8.5.6條)。

8.5.3用觸頭產(chǎn)生局部周向磁化時,磁場強度同所采用的電流強度成正比,但也隨著兩觸頭的間距和被檢截面的厚度的不同而變化。

8.5.3.1 材料厚度不到20mm時,每25mm觸頭間距應采用75--100A的磁化力。材料厚度等于或大于20mm時,每25mm的觸頭間距應采用100--125A的磁化力。

8.5.3.2 觸頭間距不超過200mm。觸頭間距一般不得小于75mm,以免觸頭周圍出現(xiàn)磁粉堆積。要注意防止被檢表面出現(xiàn)局部過熱或**。當斷路(接觸**)磁化電壓超過25V時,推薦使用鋼觸點觸頭、鋁觸點觸頭或銅刷型觸頭而不要使用整體銅觸點觸頭。以免銅滲入工件表面?？梢猿蓪Φ厥褂瞄L久磁鐵吸盤,也可以把它同一支觸頭一起使用。磁鐵不得用在電流超過1500A的時候,因為這會降低磁化強度。

8.5.3.3 可以采用安置在觸頭手柄中的遠距離開關(guān)。此開關(guān)應在電極觸頭定位妥當后才許開啟通電。取下電極觸頭時,要先關(guān)閉此開關(guān),以免產(chǎn)生電弧。

8.5.3.4 檢驗時應當有足夠的重迭,以保證在規(guī)定的靈敏度下有100%的覆蓋度。

8.5.3.5 每個檢驗區(qū)域至少要檢驗兩次,觸頭位置應使得后一次檢驗時的磁力線大體上垂直于前一次檢驗時的磁力線。

8.5.4對于軸類鍛件內(nèi)孔間接周向磁化(圖4),應采用每25mm孔徑100--125A的電流。

8.5.5應使用電流表之類的合適的度量工具,對規(guī)定的或雙方商定的電流進行測定。

8.5.6必要時應使用磁場指示器(圖8)來確定磁場是否合適。所用的磁化電流,應能在指示器上產(chǎn)生清晰的圖象。

    圖7 縱向磁化時所用磁化電流的                   圖8  磁粉磁場指示器

    安.匝數(shù)隨L/D而變化的曲線      

8.5.6.1 使用磁場指示器時,先把指示器放在待檢鍛件上,然后施加所需的電流和磁粉。當磁粉產(chǎn)生可辨認的圖象(通常為“＋”字線)時,就表明待檢鍛件內(nèi)已產(chǎn)生有足夠的磁場強度。

8.5.7使用電磁鐵磁軛來磁化局部區(qū)域時,在兩極之間形成縱向磁場。

8.5.7.1 所用磁軛可以是固定式的或鉸接式的。

8.5.7.2 交流電磁鐵磁軛,當兩極間距為75--150mm時,至少應有45N的提升力。直流電磁鐵磁軛當兩極間距為75--150mm時,至少應有180N的提升力。

8.5.7.3 每個檢驗區(qū)域至少要檢驗兩次,前后兩次檢驗時的磁力線應大體上相互垂直。

8.5.7.4 磁極間距應限制在50--200mm的范圍內(nèi)。

8.5.7.5 檢查區(qū)域應限制在兩磁連線兩側(cè)相當于1/4*大磁極間距的范圍內(nèi)。磁極間距每次應有25mm以上的重迭。

9磁粉的施加

9.1.1干粉法,當鍛件得到適當磁化后,可以采用下述方法之一施加磁粉。

9.1.1.1 用干粉法時,可以使用于動篩、機械篩、噴粉器或機械鼓風器等施加磁粉。篩子只能用于朝上平放的或近似平放的表面,噴粉器和鼓風器則可用于立面和朝下的表面。磁粉應均勻地施加到鍛件表面上。干粉的顏色應有適當?shù)膶Ρ榷取⒋欧凼┘拥眠^多是不利的,因為它會遮蓋缺陷的磁痕。

9.1.1.2 在吹去多余的磁粉時,應注意操作,不要破壞磁痕。

9.1.2濕法

9.1.2.1 油劑:由煤油和變壓器油按一定比例混合后,再摻入適量的磁粉,配制成磁懸液。要求磁懸液在20℃時的運動粘度應在6--15cSt的范圍內(nèi)。磁懸液還應具有揮發(fā)性小、化學穩(wěn)定性好、閃點高、容易清洗和對零件無腐蝕、對人體無害等特點。磁懸液的磁粉含量一般應為12--20g/L。磁懸液應根據(jù)使用情況定期更換,可保持清潔。

9.1.2.2 水劑:將磁粉懸浮在清水或加有適當潤濕劑的清水中,配成磁懸液。磁懸液的磁粉含量一般應為20--25g/L。

9.1.3熒光法

9.1.3.1 熒光磁粉檢驗是濕法的改進。所用的磁懸液同濕法用的相類似,但磁粉顆粒外面涂附有一層熒光物質(zhì),這種物質(zhì)在不可見光激發(fā)下能發(fā)出熒光。

9.1.3.2 磁懸液的調(diào)制方法和濕法的相同。熒光磁粉在磁懸液中的含量應為1--7g/L。

9.1.3.3 媒介液不得具有熒光性。

9.1.3.4 如果采用熒光磁粉,檢驗應當在暗黑區(qū)用不可見光(“黑光”)進行,而且工作時至少應有970lx的光照度?！昂诠鉄簟睉椛涑霾ㄩL為3300--3900埃的紫外線,使受照射的磁粉發(fā)出明亮的熒光。燈管在檢驗前至少要預熱5min。

10退磁

10.1如有規(guī)定,鍛件在檢查后應充分退磁,以免殘留磁場妨礙以后的焊接、機加工等工序的進行。

10.2當采用直流電時,通常是用反復改變電流方向并逐步降低磁化電流強度的方法,來達到退磁的目的。退磁時采用的起始磁場強度,應等于或大于原有的磁化力。當電流降低到零時,工件實際上已經(jīng)退磁。大型鍛件推薦采用直流電退磁。

10.3當采用交流電時,只需要一點一點地降低磁化電流,或者連續(xù)降低磁化電流到某個很低的數(shù)值。

10.4如果工件在使用或機加工前要作奧氏體化處理,這樣的工件就不需要退磁。

11磁痕記錄報告

11.1應記錄所有線狀磁痕的尺寸、數(shù)量及所在的部位,用草圖標出磁痕的位置、方向及重復出現(xiàn)次數(shù)。報告中應指出磁化類型,包括接觸的位置和利用的電流。

11.2如果需要作長久性記錄,可以采用下述方法。

11.2.1小心地將透明玻璃膠紙帶覆蓋在磁痕表面。讓磁粉痕跡粘上后,將紙帶揭下,放在白紙或卡片板上,用照相或其它辦法復制。

11.2.2當用通常方法檢驗發(fā)現(xiàn)有磁痕后,將集聚的磁粉**掉,用一張表面光潔、背面涂有樹脂粘合膠的白紙帶覆蓋在顯示過磁痕的部位,再次通電并施加磁粉,這時磁粉會在紙上顯示出缺陷痕跡。在繼續(xù)通電的情況下,往紙帶表面噴涂一薄層丙烯基漆。然后斷開電流揭下紙帶,就可以得到一個磁痕在正面的**復制品。

12磁痕的辨認和評定

12.1下述各條不得作為鍛件驗收標準,但有助于對得到的磁痕進行辨認和評定。JB/ZQ6116標準中提供了磁粉顯示的缺陷及參照照片的實例。

12.2在解釋某個磁痕的形成原因時,必須考慮下列因素:

    a. 磁痕的外觀;

    b. 磁痕的方向和形狀;

    c. 制造鍛件的材料的種類;

    d. 鍛件的生產(chǎn)過程、加工類型和處理等;

    e. 從以往生產(chǎn)同類鍛件進行諸如解剖、腐蝕、破斷、切削、磨削等破壞性試驗取得的經(jīng)驗。

12.3磁痕可分以分成三大類:

12.3.1表面缺陷的磁痕

    這類磁痕輪廓清晰而且磁粉緊密集聚、附著良好。各種表面缺陷可以從下述特征進行辨認:

    a. 夾層:其磁痕粗濃而且平行于表面;

    b. 重皮和折迭:其磁痕可能不很濃,并且不直,是沿著金屬流線分布的;

    c. 白點(氫致熱裂):可能出現(xiàn)在已經(jīng)機加工的部位,其磁痕不規(guī)則而且分散;

    d. 熱處理裂紋:其磁痕粗濃,并且出現(xiàn)在拐角、溝槽和截面變化的部位;

    e. 收縮裂紋:其磁痕非常粗濃而且清晰,一般是連續(xù)的而且有幾個分枝,出現(xiàn)在截面變化的部位;

    f. 磨削裂紋:其磁痕往往成群出現(xiàn),而且同磨削方向相垂直;

    g. 腐蝕或涂鍍裂紋:其磁痕粗濃而且同殘余應力方向相垂直。

12.3.2表皮下缺陷的磁痕

    這類磁痕比較寬,輪廓模糊不清,磁粉附著**。各種表皮下缺陷一般具有下列特征:

    a. 線狀非金屬夾雜物:其磁痕類似表面皺紋,往往比較粗濃,但通常是間斷的或者比較短的,成群出現(xiàn),沿著金屬流線分布,而且只當缺陷位于表面附近時才出現(xiàn);

    b. 大的非金屬夾雜物:其磁痕可以在鍛件的任何部位出現(xiàn),從清晰到分散分布;

    c. 焊道下裂紋:其磁痕寬而分散;

    d. 鍛裂:其磁痕分散而且不規(guī)則。

12.3.3偽缺陷的磁痕

    這類磁痕通常混淆不清,但一般偽缺陷可以按下述進行辨認:

    a. 磁寫:其磁痕模糊不清,而且能隨退磁而破壞,是磁化時同別的鋼或磁性體接觸引起的;

    b. 截面變化:其磁痕寬而模糊,是由于磁場強度在齒輪齒部、零件圓角過渡或倒角處、鍵槽等部位增大引起的;

    c. 焊縫邊緣:其磁痕磁粉附著**,是磁力性能改變引起的;

    d. 流線:其磁痕呈大片分布而且相互平行,易于在磁化電流過大時出現(xiàn)。

12.4所有偽缺陷應先當作缺陷考慮,直到通過表面而修整可以消除或者其他非破壞性試驗手段復查證實不是缺陷時,才可以當作偽缺陷處理。

13驗收標準

    磁粉檢驗發(fā)現(xiàn)的缺陷的驗收標準,應由產(chǎn)品標準、合同或定單加以規(guī)定。

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    附加說明:

    本標準由德陽大型鑄鍛件研究所提出并歸口。

    本標準由上海重型機器廠負責起草。

    本標準主要起草人沈順甫、劉武。

機械工業(yè)部重型礦山機械工業(yè)局1985-02-28發(fā)布         1985-05-01實施