Kiểm tra hạt từ tính sau khi làm cứng cảm ứng: Khi nào cần thiết và nó có thể phát hiện được gì?

Phát hiện các vết nứt bề mặt và gần bề mặt trong các bộ phận thép tôi cảm ứng

Trục thép có thể đáp ứng độ cứng bề mặt và độ sâu vỏ quy định nhưng vẫn có vết nứt. Các phép đo độ cứng cho chúng ta biết về tình trạng cứng tại các vị trí đã chọn, không phải liệu bề mặt có thoát khỏi sự gián đoạn hay không.

Kiểm tra hạt từ tính (MPI), còn được gọi là thử nghiệm hạt từ tính (MT), cung cấp một cách để kiểm tra sự gián đoạn bề mặt và gần bề mặt trong vật liệu sắt từ. Nó được sử dụng trên các bộ phận được làm cứng bằng cảm ứng phù hợp khi phát hiện vết nứt là một phần của yêu cầu kiểm tra.

MPI không bắt buộc đối với mọi phần cứng, nó cũng không thể tiết lộ mọi loại vết nứt. Tính hữu dụng của nó phụ thuộc vào vật liệu, các điều kiện kiểm tra và các khuyết tật mà việc kiểm tra dự định tìm ra.

1. Tại sao cần kiểm tra hạt từ tính sau khi làm cứng cảm ứng?

Làm cứng cảm ứng khiến phôi gia công nhanh chóng, thay đổi nhiệt độ cục bộ. Trong quá trình gia nhiệt và làm nguội, sự giãn nở nhiệt, sự co lại và biến đổi pha tạo ra ứng suất trong vật liệu.

Trường hợp sự kết hợp của điều kiện vật chất, hình học thành phần và điều kiện quá trình không thuận lợi, vết nứt có thể xảy ra. Vai, rãnh, phi lê và thay đổi phần đột ngột có thể đặc biệt nhạy cảm do nồng độ ứng suất cục bộ và sự khác biệt trong trạng thái làm nóng hoặc làm mát.

Một vết nứt không nhất thiết gây ra sự giảm độ cứng có thể đo được tại vị trí kiểm tra. Do đó, một bộ phận có thể đáp ứng yêu cầu về độ cứng của nó trong khi không đáp ứng yêu cầu về tính toàn vẹn bề mặt riêng biệt.

Đây là lý do chính khiến việc kiểm tra vết nứt phải được xem xét độc lập với các phép đo độ cứng và độ sâu của vỏ..

Như đã thảo luận ở Cách kiểm tra các bộ phận được làm cứng bằng cảm ứng, điều kiện cứng hoàn thiện liên quan đến một số đặc tính chất lượng khác nhau. Không có phép đo đơn lẻ nào bao gồm tất cả chúng.

Việc MPI có được yêu cầu hay không phụ thuộc vào thành phần chứ không phải chỉ riêng quá trình đông cứng. Trục truyền tải chịu tải cao có thể có các yêu cầu kiểm tra vết nứt cụ thể, trong khi bộ phận được làm cứng bằng cảm ứng khác có thể được chấp nhận bằng cách sử dụng kế hoạch kiểm tra khác.

Bản vẽ kỹ thuật, quy định kỹ thuật của khách hàng hoặc tiêu chuẩn sản phẩm hiện hành cần thiết lập nhu cầu thử nghiệm và tiêu chí chấp nhận.

2. MPI có thể phát hiện những gì trong các bộ phận được tôi cứng bằng cảm ứng?

MPI chủ yếu là một phương pháp để tìm các điểm gián đoạn trên bề mặt. Trong điều kiện thích hợp, nó cũng có thể tiết lộ những điểm gián đoạn nhất định nằm ngay bên dưới bề mặt.

Độ nhạy của nó đối với các khuyết tật dưới bề mặt giảm theo độ sâu, như được mô tả trong ISO 9934-1:2016 - Kiểm tra hạt từ tính: Nguyên tắc chung.

Vết nứt bề mặt

Các vết nứt vỡ bề mặt là một trong những lý do chính để sử dụng MPI trên thép tôi cảm ứng.

Một vết nứt gần vai, rãnh hoặc phần chuyển tiếp cứng có thể khó nhìn thấy khi kiểm tra bằng mắt thông thường. Nếu sự gián đoạn tạo ra đủ rò rỉ từ thông trong các điều kiện kiểm tra đã chọn, các hạt từ tính có thể tạo thành một dấu hiệu có thể nhìn thấy dọc theo nó.

Phương pháp này có thể tiết lộ vị trí và mức độ rõ ràng của chỉ dẫn, nhưng nó không xác định được vết nứt hình thành như thế nào.

Khiếm khuyết vật chất có sẵn

Không phải mọi điểm gián đoạn được tìm thấy sau khi đông cứng đều bắt nguồn từ hoạt động xử lý nhiệt.

Kết nối bề mặt nếp gấp rèn, các đường nối và các điểm gián đoạn vật liệu khác có thể đã xuất hiện trước khi gia nhiệt cảm ứng. Một số trở nên rõ ràng hơn sau khi gia công hoặc xử lý nhiệt.

MPI có thể bộc lộ những khiếm khuyết này, mặc dù có thể cần kiểm tra thêm để xác định bản chất của chúng.

Sự khác biệt này rất quan trọng khi nhà sản xuất đang điều tra các lỗi được phát hiện lần đầu trong quá trình kiểm tra cuối cùng.. Giai đoạn phát hiện vết nứt không nhất thiết là giai đoạn phát triển vết nứt.

Vết nứt mài

Mài là một nguồn hư hỏng bề mặt khác.

Các bộ phận được làm cứng bằng cảm ứng đôi khi được mài để đạt được kích thước cuối cùng hoặc độ bóng bề mặt. Gia nhiệt cục bộ quá mức trong quá trình mài có thể góp phần gây nứt bề mặt.

MPI được thực hiện sau khi mài có thể bộc lộ những vết nứt như vậy khi chúng có thể tiếp cận được bằng phương pháp kiểm tra. Một cuộc kiểm tra trước đó, ngay cả khi thỏa đáng, không thể chứng minh rằng lần mài tiếp theo không gây ra thiệt hại nào.

Còn vết nứt bên trong thì sao?

MPI thông thường không phải là phương pháp đáng tin cậy để tìm các vết nứt sâu bên trong.

Một số điểm gián đoạn gần bề mặt có thể được phát hiện, nhưng kết quả phụ thuộc vào độ sâu của chúng, định hướng, vật liệu và kỹ thuật từ hóa.

Trường hợp nứt bên trong là mối quan tâm, có thể cần một phương pháp kiểm tra khác.

The Xử lý nhiệt bài báo Nứt ngang bên trong của trục cứng cảm ứng mô tả các nghiên cứu về vết nứt trục cụ thể trong đó thử nghiệm siêu âm được sử dụng để xác định các điểm gián đoạn bên trong.

Những trường hợp này minh họa tầm quan trọng của việc kết hợp phương pháp kiểm tra với vị trí lỗi dự kiến..

Kết quả MPI đạt yêu cầu không được coi là bằng chứng cho thấy toàn bộ mặt cắt ngang không có vết nứt.

3. MPI hoạt động như thế nào, và Điều gì ảnh hưởng đến độ tin cậy phát hiện?

MPI dựa vào sự rò rỉ từ thông.

Phôi được từ hóa, và các hạt từ tính được áp dụng lên bề mặt của nó. Sự gián đoạn làm gián đoạn từ trường có thể tạo ra trường rò rỉ cục bộ, thu hút các hạt và tạo ra một dấu hiệu có thể nhìn thấy.

Các hạt có thể được sử dụng dưới dạng bột khô hoặc ở dạng huyền phù lỏng. Kiểm tra có thể sử dụng các hạt nhìn thấy hoặc huỳnh quang, tùy thuộc vào thủ tục đã chọn.

The Hiệp hội thử nghiệm không phá hủy Hoa Kỳ (ASNT) cung cấp cái nhìn tổng quan về phương pháp và ứng dụng của nó.

Mặc dù nguyên tắc rất đơn giản, phát hiện đáng tin cậy đòi hỏi tính chất vật liệu phù hợp, điều kiện từ hóa và kiểm tra.

Sự phù hợp của vật liệu

MPI nghiên cứu vật liệu sắt từ. Nhiều loại thép cacbon và hợp kim thấp được sử dụng cho trục tôi cảm ứng, bánh răng và các bộ phận cơ khí khác thuộc loại này.

Một số loại thép không gỉ, bao gồm nhiều loại ferritic và martensitic, cũng có tính sắt từ. Thép không gỉ austenit thông thường, tuy nhiên, nói chung là không sắt từ và thường không phù hợp với MPI tiêu chuẩn.

Sự khác biệt rất quan trọng vì thuật ngữ thép riêng nó không xác định liệu thử nghiệm hạt từ tính có phù hợp hay không.

Đối với vật liệu không sắt từ, Thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng có thể là một phương pháp thay thế khi mục tiêu là phát hiện những điểm không liên tục trên bề mặt và điều kiện bề mặt cho phép sử dụng nó..

Hướng từ trường

Hướng vết nứt có ảnh hưởng lớn đến việc phát hiện.

Sự gián đoạn thường tạo ra phản ứng mạnh hơn có thể phát hiện được khi từ trường tác dụng đi qua nó ở một góc lớn. Nếu trường chạy gần như song song với một vết nứt hẹp, dấu hiệu có thể yếu hoặc vắng mặt.

Trên các thành phần hình trụ, từ hóa tròn thường được sử dụng để phát hiện sự gián đoạn theo chiều dọc. Từ hóa dọc được sử dụng để giúp phát hiện các điểm gián đoạn ngang.

Trường hợp vết nứt có thể xảy ra theo các hướng khác nhau, quy trình kiểm tra có thể yêu cầu nhiều hướng từ hóa.

Đây là lý do thực tế tại sao chỉ từ hóa trục một lần không nhất thiết mang lại phạm vi bao phủ đầy đủ..

The Viện thử nghiệm không phá hủy của Anh thảo luận về mối quan hệ giữa hướng từ trường và phát hiện sự gián đoạn.

Điều kiện bề mặt và hình học

Độ nhạy kiểm tra có thể bị ảnh hưởng bởi quy mô, ô nhiễm, lớp phủ không phù hợp và độ nhám bề mặt quá mức.

Hình dạng của thành phần cũng quan trọng. Phím tắt, lỗ hổng, vai và những thay đổi đột ngột về mặt cắt làm thay đổi từ trường cục bộ và có thể tạo ra các dấu hiệu không liên quan đến vết nứt.

Những thay đổi về tính chất từ ​​trong phôi có thể có tác động tương tự.

Do đó, sự tích lũy hạt tại một quá trình chuyển đổi hình học đòi hỏi phải giải thích. Chỉ riêng vị trí của nó không chứng minh được rằng có khiếm khuyết vật chất.

Quy trình kiểm tra còn phải kiểm soát phương pháp từ hóa, cường độ trường, môi trường hạt và điều kiện quan sát. MPI huỳnh quang, Ví dụ, yêu cầu điều kiện quan sát và chiếu sáng UV-A thích hợp.

Đây không phải là những cài đặt có thể hoán đổi cho nhau. Họ được lựa chọn và xác minh để thực hiện việc kiểm tra.

4. Khi nào nên thực hiện MPI sau khi làm cứng cảm ứng?

Giai đoạn kiểm tra thích hợp phụ thuộc vào thời điểm có thể xuất hiện hoặc xuất hiện các vết nứt liên quan trong quá trình sản xuất..

MPI sau khi dập tắt có thể bộc lộ những điểm gián đoạn trên bề mặt hiện diện tại thời điểm đó. Nếu ủ mềm là một phần của trình tự xử lý nhiệt được chỉ định, thay vào đó, việc kiểm tra có thể được lên lịch sau khi ủ để kiểm tra tình trạng xử lý nhiệt đã hoàn thành.

Các hoạt động tiếp theo có thể thay đổi những gì cần được kiểm tra. mài, Ví dụ, có thể tạo ra các vết nứt bề mặt không có trong lần thử nghiệm trước đó. Trường hợp hư hỏng mài là một mối quan tâm, MPI sau khi hoàn thiện có thể được yêu cầu.

Thời điểm kiểm tra cũng cần tính đến hiện tượng nứt bị trì hoãn khi đó là một rủi ro đáng tin cậy.. Kết quả đạt yêu cầu ngay sau khi dập tắt không loại trừ khả năng vết nứt phát triển hoặc có thể phát hiện được sau đó, mặc dù không có thời gian chờ chung áp dụng cho tất cả các loại thép được tôi cảm ứng.

Kế hoạch kiểm tra được phê duyệt cần nêu rõ giai đoạn, bảo hiểm, tần suất và tiêu chí chấp nhận. Việc thử nghiệm ở một số giai đoạn có thể hợp lý đối với một số thành phần, nhưng nó phải tuân theo các rủi ro sản xuất và yêu cầu chất lượng thay vì lịch trình kiểm tra cố định áp dụng cho mọi bộ phận.

5. Các chỉ dẫn về hạt từ tính nên được giải thích như thế nào?

Tìm dấu hiệu hạt từ tính không giống như xác nhận vết nứt.

Các hạt từ tính có thể tích tụ do sự gián đoạn vật chất, sự thay đổi cục bộ trong điều kiện từ tính hoặc ảnh hưởng liên quan đến kiểm tra. Người kiểm tra phải phân biệt giữa các khả năng này trước khi đánh giá thành phần theo các yêu cầu chấp nhận của nó.

Theo thuật ngữ của MPI, các chỉ dẫn thường được phân loại là có liên quan, không liên quan hoặc giả mạo.

Các chỉ dẫn liên quan có liên quan đến sự gián đoạn vật chất như vết nứt, đường nối hoặc vòng. Họ yêu cầu đánh giá theo các tiêu chí chấp nhận hiện hành.

Chỉ định không liên quan là kết quả của nhiễu loạn từ trường không phải do sự gián đoạn vật chất cần được đánh giá. Chúng có thể xuất hiện gần những thay đổi của phần, lỗ hoặc các đặc điểm hình học khác.

Dấu hiệu giả là sự tích tụ hạt không liên quan đến trường rò rỉ từ sự gián đoạn vật chất, đôi khi phát sinh từ ô nhiễm hoặc điều kiện kiểm tra.

Hướng dẫn của TWI về chỉ báo hạt từ tính giải thích những khác biệt này.

MPI có thể xác định nguồn gốc của vết nứt không?

Không chỉ một mình nó.

Một dấu hiệu tuyến tính được tìm thấy sau khi làm cứng cảm ứng có thể biểu thị một vết nứt đã nguội, một khiếm khuyết rèn đã có từ trước hoặc hư hỏng được đưa ra trong quá trình vận hành sau này.

Định hướng của nó, vị trí và diện mạo có thể cung cấp manh mối hữu ích, nhưng việc xác định nguồn gốc có thể yêu cầu kiểm tra kim loại học và xem xét lại các hoạt động sản xuất trước đó.

Sự khác biệt giữa các cơ chế bẻ khóa được đề cập trong Vết nứt do tôi nguội so với. Vết nứt rèn: Cách phân biệt.

Khi tìm thấy dấu hiệu, vị trí của nó, kích thước, định hướng và phân phối phải được ghi lại và đánh giá theo quy trình đã được phê duyệt. Kiểm tra bổ sung có thể được yêu cầu nếu bản chất của nó vẫn không chắc chắn.

Loại bỏ dấu hiệu đáng ngờ bằng cách mài không tự động là một hành động khắc phục có thể chấp nhận được. Bất kỳ việc làm lại nào cũng phải tính đến giới hạn kích thước, lớp cứng được chỉ định và các yêu cầu nghiệm thu liên quan.

Sự chấp nhận được xác định như thế nào?

Tiêu chuẩn về phương pháp kiểm tra thiết lập cách thức thực hiện thử nghiệm. Nó không nhất thiết phải thiết lập những chỉ dẫn nào được chấp nhận cho một thành phần cụ thể.

ASTM E3024/E3024M — Thực hành tiêu chuẩn để kiểm tra hạt từ tính cho ngành công nghiệp tổng hợp cung cấp các yêu cầu để áp dụng MPI trong các ứng dụng công nghiệp nói chung.

ISO 9934-1 tương tự đề cập đến các nguyên tắc chung của thử nghiệm hạt từ tính.

Không được coi là thông số kỹ thuật chấp nhận vết nứt phổ biến cho mọi bộ phận được tôi cứng bằng cảm ứng.

Bản vẽ quản lý, đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm hoặc tiêu chuẩn chấp nhận đã được thống nhất phải xác định các giới hạn áp dụng. Một dấu hiệu yêu cầu điều tra thêm không tự động là một bộ phận bị từ chối, giống như một bài kiểm tra MPI đã hoàn thành không tự động thiết lập sự chấp nhận.

6. MPI thiết lập những gì—và những gì vẫn cần được kiểm tra khác?

MPI cung cấp thông tin về sự gián đoạn bề mặt và gần bề mặt có thể phát hiện được. Nó không đo độ cứng hoặc độ sâu của vùng cứng.

Những đặc tính chất lượng này đòi hỏi các phương pháp khác nhau.

Phương pháp kiểm tra	Mục đích chính
Kiểm tra độ cứng	Kiểm tra độ cứng tại các vị trí được chỉ định
Kiểm tra độ sâu trường hợp	Xác định độ sâu của điều kiện cứng được chỉ định
Kiểm tra hạt từ tính	Phát hiện và đánh giá sự gián đoạn bề mặt và gần bề mặt phù hợp
Kiểm tra siêu âm	Điều tra những điểm gián đoạn bên trong nhất định khi áp dụng kỹ thuật siêu âm thích hợp

Một thành phần có thể vượt qua thử nghiệm độ cứng và độ sâu trường hợp nhưng không đạt MPI do vết nứt không thể chấp nhận được. Điều ngược lại cũng có thể: không tìm thấy dấu hiệu hạt từ nào có thể loại bỏ ngay cả khi điều kiện cứng không đáp ứng thông số kỹ thuật.

Phát hiện của MPI có thể hỗ trợ điều tra về chất lượng vật liệu, xử lý nhiệt hoặc các hoạt động sản xuất sau này. Họ không, của riêng họ, xác định tình trạng quá trình nào gây ra vết nứt.

Tương tự, kết quả MPI đạt yêu cầu không chứng minh được rằng công suất cảm ứng, thời gian gia nhiệt, định vị cuộn dây hoặc điều kiện dập tắt đã được kiểm soát chính xác.

Kiểm tra hạt từ tính hữu ích nhất khi mục tiêu kiểm tra được xác định rõ ràng. Chất liệu phải phù hợp, kỹ thuật phải bao gồm những điểm gián đoạn dự kiến, và kết quả phải được đánh giá theo yêu cầu chấp nhận của thành phần.

Đối với các bộ phận thép được tôi cứng bằng cảm ứng, MPI có thể cung cấp bằng chứng quan trọng về tính toàn vẹn bề mặt. Những hạn chế của nó đều quan trọng không kém: nó không thể loại trừ một cách đáng tin cậy các vết nứt sâu bên trong, xác định nguồn gốc vết nứt chỉ từ một chỉ báo hoặc thay thế xác minh độ cứng và độ sâu trường hợp.

Kế hoạch kiểm tra phải phản ánh những ranh giới đó thay vì mong đợi một phương pháp để thiết lập tình trạng hoàn chỉnh của bộ phận đã hoàn thiện.

Chìa khóa mang đi

Kiểm tra hạt từ tính phát hiện sự gián đoạn bề mặt và gần bề mặt trong các bộ phận sắt từ - các vết nứt vỡ bề mặt, các khuyết tật vật liệu có sẵn và các vết nứt mài - nhưng độ nhạy của nó đối với các khuyết tật dưới bề mặt giảm dần theo độ sâu.

Nó không đo độ cứng hoặc độ sâu vỏ, không thể loại trừ một cách đáng tin cậy các vết nứt sâu bên trong, và không thể thiết lập nguồn gốc vết nứt chỉ từ một dấu hiệu.

MPI hữu ích nhất khi mục tiêu thanh tra được xác định rõ ràng: Chất liệu phải phù hợp, từ hóa phải bao gồm các điểm gián đoạn dự kiến, và kết quả phải được đánh giá theo yêu cầu chấp nhận của thành phần.

Câu hỏi thường gặp

Có cần thiết phải kiểm tra hạt từ sau mỗi hoạt động làm cứng cảm ứng không?

KHÔNG.

MPI không bắt buộc đối với mọi phần cứng. Việc nó có được yêu cầu hay không phụ thuộc vào thành phần, điều kiện sử dụng của nó và các yêu cầu kiểm tra vết nứt trong bản vẽ kỹ thuật, đặc điểm kỹ thuật của khách hàng hoặc tiêu chuẩn sản phẩm hiện hành.

Trục truyền tải cao có thể yêu cầu MPI, trong khi bộ phận được làm cứng bằng cảm ứng khác có thể được chấp nhận bằng cách sử dụng kế hoạch kiểm tra khác.

Kiểm tra hạt từ có thể phát hiện các vết nứt bên trong?

Không đáng tin cậy.

MPI nhắm đến các điểm gián đoạn trên bề mặt và, trong điều kiện thích hợp, một số khuyết tật gần bề mặt. Độ nhạy của nó giảm theo độ sâu.

Các vết nứt sâu bên trong thường yêu cầu một phương pháp khác, chẳng hạn như một kỹ thuật kiểm tra siêu âm thích hợp. Kết quả MPI đạt yêu cầu không được coi là bằng chứng cho thấy toàn bộ mặt cắt ngang không có vết nứt.

Kiểm tra hạt từ tính có hoạt động trên thép không gỉ không?

Nó phụ thuộc vào lớp.

Nhiều loại thép không gỉ ferritic và martensitic có tính sắt từ và thường có thể được MPI kiểm tra. Thép không gỉ austenit thông thường thường không có tính sắt từ và thường không phù hợp với MPI tiêu chuẩn.

Đối với vật liệu không sắt từ, Thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng có thể là một phương pháp thay thế cho các điểm gián đoạn trên bề mặt.

Kiểm tra hạt từ tính có thể cho tôi biết nguyên nhân gây ra vết nứt không?

KHÔNG.

MPI tiết lộ vị trí và mức độ rõ ràng của một chỉ dẫn, nhưng nó không xác định được vết nứt hình thành như thế nào.

Một dấu hiệu tuyến tính được tìm thấy sau khi đông cứng có thể là một vết nứt nguội, một khiếm khuyết rèn đã có từ trước hoặc hư hỏng từ hoạt động sau này. Việc xác định nguồn gốc có thể yêu cầu kiểm tra kim loại và xem xét các bước sản xuất trước đó.