Кинетика осаждения порошка над дефектами
При магнитопорошковом контроле ферромагнитные частицы, взвешенные в жидкости или в воздухе, попадая в магнитное поле, намагничиваются и становятся элементарными магнитиками. Сближаясь, намагниченные частицы соединяются в цепочки, ориентирующиеся по магнитным силовым линиям поля. Такое явление называется магнитной коагуляцией.
Магнитная коагуляция имеет место в суспензии при погружении в нее полюсно намагниченной детали. В этом случае частицы, соединенные в цепочки, образуют вокруг детали картину магнитных силовых линий (рис. 4.18).
При контроле в приложенном магнитном поле магнитная коагуляция протекает во время нанесения суспензии под воздействием
поля намагничивающего устройства (электромагнита, катушки и т, д.).
Намагничивание и соединение частиц в цепочки происходит также в поле рассеяния дефекта {см. рис. 4.1).
|
Рис. 4.18. Спектр поля вокруг полюсно намагниченной детали 2, погруженной в суспензию 4 (/ — ванночка; 3 — цепочки из частиц порошка; 5 — вид цепочек при увеличении) |
С магнитной коагуляцией связаны чувствительность и выяв — ляемость дефектов.
В местах наклепа, рисок, забоин, грубой обработки поверхности и других дефектов возникают магнитные поля рассеяния (рис. 4.19), размеры р которых превышают длину цепочек (р —
3
|
Рис. 4.19. Длинные цепочки 3 из частиц порошка в поле рассеяния трещины (й) и риска (б) (/и 2— части цепочек, находящиеся в поте рассеяния и вне его; 4—магнитные силовые линии; 5 — трещина; 6 — риска; 7 — деталь) |
расстояние, на котором на частицу действует затягивающая сила, достаточная для притяжения ее к дефекту). В пределах объема, определяемого значением р, на каждую частицу цепочки действует составляющая затягивающей силы. Длинные цепочки полностью находятся в поле рассеяния риски (рис. 4.19,6). Поэтому под действием результирующей силы длинные цепочки притягиваются к риске и накапливаются над ней.
Над трещинами возникают поля малого объема (рис. 4.19,а); размер р их на один-два порядка меньше длины цепочек. Поэтому
небольшая часть 1 длинной цепочки находится в поле рассеяния. Часть 2 цепочки находится вне поля рассеяния, и затягивающая сила на нее не действует. Затягивающая сила для длинной цепочки невелика относительно силы тяжести. Такие цепочки под действием силы тяжести выпадают на поверхность детали и образуют фон, который затрудняет расшифровку индикаторных рисунков.
Причинами интенсивной магнитной коагуляции могут быть наличие в суспензии крупных (слипшихся) частиц (размером более 30—50 мкм), их остаточная намагниченность, высокая концентрация порошка в суспензии и др. Крупные частицы в суспензии, намагничиваясь, притягивают к себе мелкие частицы, В результате происходит быстрое увеличение длины цепочек. Чтобы ограничить слипание частиц, в суспензию вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ). При этом частицы порошка покрываются одноименными электростатическими зарядами, создающими силу, отталкивающую частицы одну от другой. При добавлении ПАВ в результате магнитной коагуляции образуются в основном короткие цепочки. Образование коротких цепочек ускоряет процесс осаждения порошка над дефектами и образование индикаторного рисунка.
Скорость выявления дефекта зависит также от ряда других факторов:
— чем больше вязкость дисперсионной среды, тем меньше скорость осаждения частиц;
— при увеличении концентрации порошка накопление его над трещиной происходит быстрее, однако вместе с этим увеличивается фон из порошка на детали;
— если перемещать суспензию относительно поверхности детали, то накопление порошка происходит тем быстрее, чем больше скорость движения суспензии, так как больше частиц попадает в поле рассеяния дефекта в единицу времени; накопление порошка над трещиной происходит быстрее, если направление движения суспензии перпендикулярно к трещине.
Однако с увеличением скорости движения суспензии относительно контролируемой поверхности увеличивается смывающее действие потока жидкости. Поэтому давление струи жидкости при нанесении суспензии из фляги или из пипетки не должно быть слишком большим.