1、表面检测学实 验 指 导 书（机电学院测控技术及仪器专业使用）赵志 彭光俊 编武汉理工大学教材中心2003 年 6 月1实验一 磁粉性能测定一、实验目的1了解磁性称量仪测量磁粉磁性的原理。2学会磁性称量仪的使用方法。3学会用酒精沉淀法测量磁粉的粒度。4学会磁悬液的配制和浓度的测量。二、概述磁粉检测所使用的磁粉是经过特殊处理的，它具有一定的粒度、形状、密度、颜色和磁性等性能。在磁粉探伤中，这些性能对工件表面缺陷处的磁粉痕迹的显示有很大影响。因此，探伤用的磁粉应符合一定的技术要求。1磁粉的磁性磁粉的磁性与磁粉被漏磁场吸附形成磁痕的能力有关，磁粉应具有高磁导率，低矫顽力和低剩磁。最常用的磁性测量方法
2、是称量法。它是采用一标准电磁铁，在规定的时间内吸附磁粉，按所吸重量来评价性能。测量装置及原理见图 1-1。2磁粉的粒度磁粉的粒度，即磁粉颗粒的大小及均匀度，对磁粉的悬浮性和漏磁场对磁粉的吸附性影响很大。在湿法检测中，如果磁粉粒度小，则悬浮性好，对缺陷探伤的灵敏度高，在干法检测中，则应采用较粗的磁粉。磁粉粒度可用酒精沉淀法测定，由于酒精对磁粉 图 1-1 磁粉磁性称量仪原理图润湿性能好，将磁粉与酒精按一比例配制成悬浮液，装在 10400的玻璃管中（酒精高度为 300） ，反复倒置玻璃管摇晃均匀后，可以根据悬浮液观察判断磁粉的粒度和均匀性，一般静置 3 分钟，明显分界处磁粉柱高度不低于 180为合
3、格。3磁悬液浓度测量原理磁悬液通常采用矩形或梨形沉淀管，以测量容积的方法来测定，磁悬液搅拌均匀后，取 100 毫升注入沉淀管，使其沉淀。在规定的沉淀时间内，磁粉沉淀管中的磁粉沉淀高度与磁悬液浓度呈线性关系。其数学表达式是： 21hxh1 和 h2 是浓度为 x1（给定）和 x2（待测）时的沉淀高度。如已知给定浓度 x1 和沉淀高度 h1 读出被测磁悬液磁粉沉淀高度 h2，则可计算出其磁悬液浓度 x2。2也可在新配制磁悬液时，用不同的磁悬液浓度（g /升）与其沉淀高度制作磁悬液浓度曲线，作为标准曲线，探伤前通过测量探伤液的磁粉沉淀高度便可查出相应浓度，判断磁悬液是否合格。非荧光磁粉以 1530g
4、/ 升为合格。荧光磁粉以 12 克/ 升为合格。三、实验设备与器材1JCY-3 型磁粉测定仪 1 台2工业天平 1 台3760磁粉，磁粉托盘 各 1 份4长 400，内径为 10的玻璃管 若干 5支架、500直尺 各 1 个6酒精 若干7200ml 量筒 1 个8坐标纸 1 张四、实验步骤1磁性称量法测定磁粉磁性1）接通 220V 电源，但磁性测定仪的显示器无显示。2）打开磁性测定仪的电源开关，电源指示灯亮，将手动/自动开关置于手动上，调电位器使电流表指在 1.3A。再关电源开关。3）工作状态分为手动和自动。手动：打开电源开关就开始工作，显示到 60 秒关电源开关，停止显示。自动：打开电源开关
5、，按启动按钮就工作，显示到 60 秒自动断开电源。4）选好自动或手动后，将待测的磁粉放入磁粉托盘内，用直尺括平，移到测量仪的铜盘下，然后按下工作开关。5）通电显示 5 秒后，缓慢垂直下移托盘。放置在工作台上，这时，铜盘下吸住一些磁粉，继续通电 55 秒，使被吸住的磁粉稳定下来（见图 1-1） 。6）将天平的秤盘放置在测量铜盘下。60 秒后电磁铁自动断电，被吸住的磁粉落入天平的秤盘内，然后进行称量（单位：克） 。7）按 25 步骤重复试验三次，每次更换新磁粉并将数据记入表 1-1，求出三次测量结果的平均值。称量的磁粉重量不少于 7 克为合格。2酒精沉淀法测量磁粉粒度1）向 400的玻璃管内注入酒
6、精至 150的高度。2）用工业天平称 3g 磁粉倒入玻璃管内摆晃。3）继续注入酒精至 300高度处。堵好橡皮塞，上下颠倒玻璃管数次，充分摇晃磁悬液，然后立即将玻璃管垂直放在支架上，并固定好。4）静置 3 分钟，测量明显分界处的磁粉柱高度。5）按 14 步骤重复三次，每次更换新磁粉并将数据记入表 1-2，然后取其平均值。磁粉柱高度不低于 180时为合格。6）观察磁粉的均匀性，并做记录。33磁粉浓度的测量1） 用工业天平分别称取 10g、 15g、 20g、 25g、 30g 磁粉，装入 100ml 梨形沉淀管，然后将煤油分别倒入试管至 100ml。测其浓度值，作为标准曲线，然后另配任意重量的磁悬
7、液作为浓度待测液，将待测磁悬液倒入梨形沉淀管内至 100ml。2） 将试管静置半小时，测量磁粉沉淀的高度，记录于表 1-3。3）用计算法计算待测磁悬液的浓度。图 1-2 沉淀法测量磁粉 粒度的装置 a）悬浮于酒精中的磁粉 b）粒度不均匀的磁粉沉淀c）粒度均匀的磁粉沉淀 d）均匀粗大的磁粉沉淀图 1-3 酒精沉淀法磁粉悬浮情况表 1-1磁 性 称 量磁粉种类第一次 第二次 第三次 平 均 磁性（克）表 1-2磁粉柱高度 （）磁粉种类第一次 第二次 第三次 平 均 磁粉均匀性4表 1-3磁悬液浓度 g/升 待测试样高 度（）五、实验记录及实验报告要求1绘制磁粉磁悬液浓度高度曲线。2将待测磁悬液的高
8、度经上述曲线查对浓度，并与计算值比较。3判断磁粉的磁性及粒度是否合格。5实验二 钢板焊缝表面磁粉探伤一、实验目的1了解 A 型灵敏度试片和磁场指示器的用途和使用方法。2了解和掌握旋转磁力探伤仪旋转磁场磁化的基本原理和适用范围。3掌握钢板焊缝磁粉探伤的操作步骤。二、概述1A 型标准灵敏度试片简介磁粉探伤时，磁化电流的选择是否正确，通常可以用两种方法加以判断：一种是直接测定工件表面的磁场强度；另一种是采用灵敏度试片来鉴别。它可以用来正确选择几何形状复杂、不同材质工件的磁化规范。如 A 型灵敏度试片，它是由一定厚度的纯铁薄片制成，在其一侧刻有一定深度的细槽。A 型灵敏度试片有三种规格，其形状和尺寸见
9、表 2-1 和图 2-1。在使用时，有刻槽的一侧平面与工件被测表面紧贴。当磁化工件表面时试片同时被磁化，将磁悬液喷洒在试片上，灵敏度试片未刻槽表面便会出现与刻槽位置相一致的磁痕。A 型试片的磁痕显示与磁场强度的关系见图 2-2。探伤操作时，应根据工件的检测要求和级别，选择相应的 A 型试片型号，刻槽愈小，灵敏度要求愈高，所需的有效磁场强度就越大。观察磁痕出现的方向和磁痕浓度的深浅，即可判断磁场的方向和强弱，从而判断磁化方向和磁化电流的选择是否正确。图 2-1 A 型灵敏度标准试片 图 2-2 A 型试片的磁痕显示与磁场强度的关系表 2-1型 号规 格 123槽 深（m） 15 30 606试片
10、厚（m） 100 100 1002磁场指示器磁场指示器是由 6 块三角形纯铁和铜片衬底拼成的。在实际使用时，同灵敏度 A 型试片一样，放置在工件表面，磁化时，工件表面的磁化磁场将磁场指示器同时磁化，当喷洒磁悬液时，磁场指示器就可出现与磁场磁力线方向一致的磁痕。3旋转磁场形成的基本原理旋转磁场磁化法是一种间接磁化法，它是将工件置于十字相交的电磁轭制成的手提式转旋磁场下，进行磁化的一种方法。旋转磁场的产生：当两个电磁轭直角交叉放置并各通以相位差为 90的交流电时，在极间中心处就形成园形旋转磁场，这是因为两个两角交叉的电磁轭在中心处产生两个相互垂直的磁场，这两个磁场在工件中叠加产生复合磁场，由于形成
11、的复合磁场的方向是以一个园形轨迹随时间变化而改变，且磁场强度大小保持不变，所以称为旋转磁场，在旋转矢量图上可以看出这些特点（见图 2-3） 。图 2-3 旋转磁场的产生三、实验设备与器材1旋转磁场探伤仪，电磁轭磁粉探伤仪，角焊缝探磁粉探伤仪 各 1 台2A 型灵敏度试片 1 套3磁场指示器 1 个4磁悬液 若干5焊接钢板试样 若干四、实验内容1用磁场指示器检验旋转磁场，电磁轭磁场，角焊缝探伤仪磁场的磁场方向。2用 A 型灵敏度试片检验不同磁粉探伤仪的探伤灵敏度。3用旋转磁场法检测一块厚度为 10的钢板焊缝表面缺陷。五、实验步骤71对被检工件进行预处理，清除油污、铁锈等。2将各探伤仪磁化探头分别
12、置于试样上，将磁场指示器置于两磁极之间铜面朝上。3打开各探伤仪的电源开关，指示灯亮，工件表面的磁化磁场将指示器磁化。当喷洒磁悬液后，观察指示器上的磁痕，记录于表 2-2。4变换磁场指示器在试件上的所在位置、重复 23 步骤。并记录结果。5将 A 型灵敏度试片 、 、 分别贴在不同磁粉探伤仪两磁极之间，带有刻12A3槽的一面紧贴工件表面，用胶纸固定。6重复步骤 3，观察磁痕，以标准试片 （15/100 号）能清晰显示出人工缺陷的磁1场强度为标准（约为 25 奥斯特左右） 。将不同探伤仪的试验结果记录于表 2-3。7旋转磁场探伤仪的磁轭有四个极、下面均有滑轮；可前后推动而对工件进行连续探伤。8接通
13、电源，对工件表面进行间歇磁化，观察记录工件表面缺陷的磁痕形状、大小及方向，直到整条焊缝检查完毕。六、实验结果表 2-2旋转磁场探伤仪 电磁轭探伤仪 角焊缝探伤仪 仪器类型测试位置磁场特征 1 2 3 1 2 3 1 2 3磁痕形状磁场方向表 2-3旋转磁场探伤仪 电磁轭探伤仪 角焊缝探伤仪 仪器类型试片位置磁场特征 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3磁痕形状磁痕清晰程度七、实验报告要求1用磁力线绘出不同探伤仪的磁场分布示意图，画出发现缺陷的有较范围。2比较各种探伤仪的灵敏度。83画出钢板焊缝探伤的缺陷示意图。实验三 溶剂去除型表面着色渗透检验一、实验目的了解着色渗透检验的基本
14、原理，掌握溶剂去除型着色渗透检验的方法。二、概要溶剂去除型着色渗透检验方法是表面渗透检验中应用最广的一种方法。适用于表面光洁的各种零件和焊缝表面的开口型缺陷检验，特别适合于大型工件的局部检验、非批量零件的检验和现场检验。零件检验前的清洗和渗透剂的去除都采用同一种溶剂。因为溶剂能快速渗进表面开口的缺陷中，将缺陷内的渗透剂溶解掉，所以零件表面的渗透剂去除应采用擦除的方法，而不应采用喷洗或浸洗。溶剂去除型着色渗透检验采用非水湿显象剂显象，因而具有较高的检验灵敏度，渗透剂的渗透速度也比较快。三、实验用品1不锈钢镀铬辐射状裂纹标准试块 1 块2待检测工件 1 件3溶剂清洗剂、着色渗透剂和非水湿显象剂（压
15、力喷罐） 各 1 罐4丙酮 1 瓶5不锈钢方盘 1 个6电吹风 1 个7棉纱或卫生纸 若干8 JB4730-94 压力容器无损检测标准 1 本四、实验内容及步骤1预清洗将试块和工件放入盘内，然后倒入少量丙酮，用干净棉花或布蘸上丙酮清洗表面，如图 3-1 所示，直至表面污物全部清除干净。2干燥用电吹风干燥受检表面，使溶剂不要残留在缺陷内或表面上。 图 3-13渗透将清洗干净的试块和工件搁在支架上，受检面应朝上放置。将着色渗透剂喷涂在受检表面上，如图 3-2 所示。喷涂时喷嘴轴线应与工件表面成 45角快速喷洒，喷嘴与受检面之间的距离保持在 200300为宜。渗透液必须全部润湿受检表面，渗透时间应保
16、9持 10 分钟左右。4清洗（去除表面着色剂）先用卫生纸或棉纱粗略地擦拭工件和试块表面，以擦掉大部分渗透剂，再用溶剂清洗剂喷在干净的卫生纸或棉纱上，清洗受检工件和试块表面，最后用干净的卫生纸或棉纱将受检表面擦拭干净。图 3-2 图 3-35显象将显象剂喷罐用力上下摇动，让罐内钢珠充分搅拌，然后用图 3-2 的方式将显象剂喷涂在工件和试块受检表面上，显象剂涂层应薄而均匀。显象时间 1530 分钟为宜。6检验显象完毕，即可在白光下进行检验。先检查试块表面，观察辐射状裂纹显示是否符合要求，如果显示符合要求，即可说明着色渗透系统及操作符合要求。此时，便可检查工作表面，观察有无缺陷，如图 3-3 所示。7记录检验完毕，记下缺陷的类别、大小、数量、部位、试块编号、探伤剂名称、型号、渗透时间、显象时间及检验日期等。8质量评定根据缺陷显示，按照JB4730-94 压力容器无损检测标准进行评级（见附录） 。五、注意事项实验完毕，必须用丙酮将试块和被检测工件表面彻底清洗干净。六、实验报告要求1绘制缺陷分布示意图，标出位置、大小。2根据缺陷显示迹痕，按JB4730-94 压力容器无损检测标准评级。3如果超过显象时间仍不见试块和工件上有缺陷显示，是什么原因所致？4着色渗透检验应注意些什么问题？
