北京时代磁粉检验方法是机车和动车车辆零部件的无损检测系统中最广泛使用的方法之一。这是因为多数零件是由结构钢制造的,它们很容易磁化。此外,这种方法能够可靠地探出在运行过程中产生的表面疲劳裂纹。此时在显示细小的缺陷上它能保证很高的灵敏度。
近年来,在国内、外工业的各个领域中这种方法得到了广泛的采用。铁路运输企业也不例外。在铁路运输企业,可以自动进行检验操作的现代化的新无损检测方法(铁磁探伤、涡流探伤、声发射探伤)正在得到广泛的应用。
然而,目前磁粉探伤方法仍旧是基本的方法之一。借助磁粉探伤方法可保证检测最重要的机车车辆零件:轮对车轴、轴承圈、大小齿轮等等。用这种方法可检测150种内燃机车和电力机车的零部件。
最近几年,对磁粉检测工艺和设备进行了改进。交通部机务局的专家们和机务部门的学者们编制并多次修订了机车和动车零件的无损检测规程——ЦТт/18/1,1999《磁粉检测方法》。
为了进行磁粉检测,需要做些什么呢?首先,对每一家企业来说必须制订工艺卡片,在工艺卡片中表明所有的检查工序和执行这些工序的顺序,以及零件报废的判据。对工艺卡片的格式与内容方面的要求均应在规程中列出。
机车车辆零件的磁粉检验按如下2种方法来进行:按剩磁或按作用场。按第一种方法操作时可检查由磁性材料制造的零件:如滚子轴承的套圈、大小齿轮、轴的淬火轴颈。其他的所有零件则使用作用场方法来检查。
在所有方法中,均使用磁粉探伤仪。磁粉探伤仪包括有电源部分(或控制部分)、磁化装置、螺线管、固定的或手动的电磁铁、永久磁铁以及为了磁化复杂形状零件用的带电源电缆的各种感应器。
一些机务段和车辆段以及铁路工厂正越来越广泛采用的磁粉探伤设备。为了检测直齿轮和锥齿轮,以及牵引减速器从动齿轮用的УМД3装置,可以采用检测直径为100~400 mm的轴箱滚动轴承自由环的ТПС-9706装置和检测小零件用的СМК-12检测台。检测复杂零件的外形小巧的МЗД40/120电磁铁是值得大力推荐的。
但是,在修理企业对无损探伤技术手段的更新是相当缓慢的。所作的分析表明,在机务部门使用的40%以上的探伤仪不符合现实要求。老型号磁粉探伤仪正在被性能得到改进的МД—12ПШ、МД—12ПЭ、МД—12ПС、УМДЗ型探伤仪所替代。各种各样具有非标准技术特性的自制磁化装置正在得到广泛采用。
北京时代探伤仪常常不是根据其用途来使用的。例如,具有马鞍形磁化装置的МД—12ПС探伤仪用来检测轮对轴颈或齿轮,这并不完全符合现行技术文件的要求。在某些机务段、车辆段对零件磁化规范和磁性显示剂探测能力的检查设定不够严谨,这是因为没有时间去购买检测这类仪器所必需的设备。
在检测许许多多种零件时,要使用很多探伤仪,这需要花很多力气,自然也要花费很多时间。现在正缺少检测机车轮对、轮对自由轴、自动车钩装置零件、电机等用的机械化装置。较低的机械化水平降低了劳动生产率和检测结果的准确性。所以在研制新的磁粉检测手段时,应该把注意力集中在检查作业的机械化和自动化上。研发由如下通用模块组成的机械化的检测台,可以有效提高磁粉检测方法的效率。
机械部分(为安放、移动被检零件所需的工作台、支柱和夹具。为了夹紧和移动磁化装置所需的托架和滑动架);
电源模块(或控制模块);
磁化装置;
磁性显示剂(磁粉或磁悬液)的涂敷装置;
磁流的测量仪模块;
磁场强度的测量仪模块;
服务装置。

电源模块用于在各种磁化装置中形成交变和脉冲磁流。它应该能够保证接通、断开、平稳或分级调节和显示磁流的大小、自动对被检零件去磁等。磁化电流的形式应根据所采用的检测方法,并考虑零件材料的磁性来选取。磁化电流的调节范围应根据所采用的磁化方法,并考虑零件的形状和尺寸来决定。为了对能检测所有零件的磁粉检测台进行配套,应该建立由4~5个具有不同输出电压、不同功率和电流形式的电源模块组成的标准系列,以便接通各种通用的磁化装置。
根据我们的观点,为磁化齿轮等零件采用诸如双组的可分、不可分螺线管(工作孔径为220 mm和280 mm)这样的通用磁化装置、电磁铁、马鞍装置和感应器是合适的。
在研究磁粉检测方法时,必须对方法的保障能力给予特别的注意。应用最广泛的МД—12ПШ、МД—12ПЭ、МД—12ПС型探伤仪的检定方法,已经送达有关企业,正在完成其他探伤仪的检定方法。为了检定磁性显示剂的探测能力和检测手段的工作能力,以及检定它们的考核方法,已经有了带人造缺陷的企业标准试样。
带人造缺陷的企业标准试样是一种板材和一种长方形或圆柱形的棒料,其长度与横断面最大宽度(或直径)之比不小于5∶1。
为了检定探伤仪的工作能力,可使用零件或零件的一部分。企业标准试样具有由被检零件同样材料制成的镶块,其上带有人造的表面缺陷。在有专门仪器的情况下,只允许使用带人造缺陷(裂纹)的企业标准试样来进行探伤设备工作能力的检定。这种专门仪器可显示磁性显示剂的能力和零件磁化规范的能力。带人造缺陷的企业的标准试样是零件本身或在观察检查时(不使用放大镜)带有不可见缺陷的零件的一部分。这些零件可从报废零件中选取。
在用一种探伤仪检测各种不同的零件时,检测设备的工作能力允许只用一种型号的企业标准试样来进行检查。这种标准试样可由任何一种被检零件或其一部分来制造和选取。
为了检验探伤仪和零件的磁化规范,应该采用ТП2—2У或ИМП—2型便携式的磁感应测量仪(毫特斯拉测量仪)。
北京时代磁粉检测的效果在很大程度上取决于所采用的磁性指示剂的质量。近年来,特别建议采用具有很高灵敏度的《Диагма》型磁显示剂。将这种显示剂做成磁粉状,以便进行干法施涂,或做成磁悬液浓缩剂,颜色为黑色、有色和荧光色。
磁悬液浓缩剂中含有细小的磁性颗粒,因此以这些微粒为基的磁悬液具有很高的灵敏度与经济性。除了磁性颗粒外,磁悬液浓缩剂中还含有调节添加物,以保证它的润湿性、抗凝聚性和抗腐蚀性。在检测经过机器清洗的零件时,建议采用磁悬液浓缩剂为基的水性磁悬液。这种磁悬液借助日用喷雾器很容易喷附到零件上,而在使用以大颗粒磁粉为基的油性磁悬液时是不可能做到这一点的。在检测有很难清洗掉的油污的零件时,应该使用以变压器油与柴油(或煤油)混合物为基的磁悬液。
在检测未加工过的表面粗糙的零件时,使用干性磁粉是合适的。此时,用磁粉探伤法可以探测出比较粗大的缺陷。磁性显示剂应保证与被检表面有必要的对比度,所以在检测加工后表面呈白亮的零件时,建议使用黑色的磁性显示剂;而在检测未加工过的深色表面的零件时建议使用有色的或带荧光的显示剂。
铁路部门的专家学者们还建议使用国外的磁性显示剂。我们曾经对美国的“Circle Sistems”公司生产的磁性显示剂进行过试验,这些显示剂可以用于铁路运输企业。这些显示剂不论在加工过的零件表面上还是在未经加工过的零件表面上,均会在磁性颗粒的密度比较小的情况下形成着色磁粉半圆环。
无损检验的准确性不仅取决于技术手段,而且在相当大的程度上取决于探伤人员的技能水平。正是由于他们要作出零件合格与否的决定,所以必须对这些专家们以及他们的专业素养给予更多的注意。探伤人员应该有可能来检验所有磁粉检验系统的有效性:即包括探伤仪、磁性显示剂、检测技术,包括探伤人员本人。为此,在无损探伤的工作场所,所有的试样都应该是企业标准试样。
正如上面所说的那样,磁粉探伤方法是使用最为广泛的无损探伤方法之一。所以应该尽可能地把注意力放在研制和使用新的检测手段和新的磁粉检测方法上。
这方面最具前途的发展方向是:
1)研制由通用模块(电源模块、磁化装置、涂敷磁悬液的装置等)组成的机械化检测台;
2)采用现代化黑色、有色和荧光磁性显示剂,以保证具有较高的检测灵敏度和生态安全性;
3)为了检验磁性显示剂的检测能力和磁粉检测设备的工作能力,应研制和检定企业标准试样;
4)提高探伤人员的专业素养和工作技能;研制培训用的有关磁粉探伤的直观教具。