공구강의 자분탐상검사

무엇을 찾아내며, 어디까지 도달하는가

이 방법은 부품을 자화시켜 불연속부에서 표면으로 자속이 누설되도록 하고, 그 누설 부위에 철분이 침착하여 윤곽을 나타내게 합니다. 가장 크고 중요한 불연속부 그룹은 표면에 노출된 것이며, 표면 균열은 같은 크기의 내부 결함보다 사용 수명에 더 큰 손상을 주기 때문에 가장 중요합니다. 공구강에서 이 방법은 이음(seam), 겹침(lap), 담금질 균열 및 연삭 균열을 찾아내며, 사용 중 발생하는 피로 균열도 검출합니다.

불연속부는 자장이 그를 따라가는 것이 아니라 가로지를 때, 깊이가 표면에 직각 방향으로 진행될 때, 표면에서의 열림이 좁을 때, 그리고 길이가 폭에 비해 클 때 가장 쉽게 발견됩니다. 많은 초기 피로 균열과 미세 연삭 균열은 깊이가 0.025 mm 미만이고 표면 열림은 그 10분의 1 정도에 불과하며, 이러한 균열은 습식법으로 쉽게 발견됩니다. 일반적으로 깊이가 표면 열림의 최소 5배 이상인 표면 불연속부는 검출 가능하며, 더 깊은 균열로 인한 이득은 약 6.4 mm를 넘으면 감소합니다.

실제 균열의 두 가지 특징은 이 방법에 불리하게 작용하며, 보고서가 깨끗하게 돌아왔을 때 알아둘 가치가 있습니다. 압축 응력에 의해 균열 면이 서로 눌려 있는 균열은 거의 공극이 없어 자속 누설이 거의 없으므로 전혀 지시를 나타내지 않을 수 있으며, 이는 연삭이나 열처리로 남은 얕은 균열에서 흔합니다. 예각으로 나타나는 단조 또는 압연 겹침도 약하게 누설되며, 이러한 종류의 겹침에는 높은 감도가 필요하며, 일반적으로 습식 형광 자분을 사용한 직류 자화가 요구됩니다.

균열에는 습식 자분, 거친 표면과 내부 결함에는 건식 자분

습식 자분은 피로 균열과 같은 미세 불연속부에 선택되며, 건식 자분은 매우 거친 표면과 표면 아래 결함에 선택되며, 일반적으로 휴대용 장비와 함께 사용되고 기류에 의해 운반됩니다. 색상은 기술적인 문제라기보다 실용적인 문제입니다. 검정색은 밝은 표면에서 두드러지고, 빨간색은 밝게 연마된 표면에서 두드러지며, 자외선 아래의 형광 자분은 모든 것 중에서 가장 높은 대비를 제공합니다.

형광 방식에는 고유한 수치가 있습니다. 유용한 블랙 라이트 대역의 피크는 약 365 nm에 위치하며, 그 파장의 빛은 피부와 눈을 손상시키는 유해한 단파 자외선이 아닙니다. 항공기 품질 형광 검사의 경우 공작물 표면에서의 최소 강도는 제곱센티미터당 1000 마이크로와트이며, 고강도 125 W 전구는 380 mm에서 제곱센티미터당 최대 5000 마이크로와트에 도달합니다. 배스 강도는 램프만큼 중요합니다. 약한 배스는 미세 지시를 완전히 놓칠 수 있고 과도한 배스는 배경에 묻어버릴 수 있기 때문이며, 교반된 배스 100 mL에 대한 침강 시험이 이를 일정하게 유지하는 일반적인 방법입니다.

교류는 표면에서 멈춘다

50 또는 60 Hz의 교류는 표피 효과에 의해 표면 근처에 국한되므로, 표면에 열려 있거나 그 아래 수천분의 1인치에 불과한 불연속부를 검출합니다. 더 낮은 주파수에서는 표피 효과가 약해지고 자력선이 더 깊이 도달합니다. 직류는 원형 자화 하에서 표면의 최대값에서 중심의 0까지 직선 기울기로 전체 단면을 더 균일하게 자화합니다. 실제로 직류는 기계 가공 및 연삭된 축, 캠 및 기어와 같은 완성 부품에 사용되며, 교류는 실제로 표면을 파괴하는 미세 균열에 사용되고 직류는 바로 아래에 있는 매우 미세한 비금속 스트링거에 더 적합합니다.

교류의 또 다른 결과는 전류 설정을 읽을 때 간과하기 쉽습니다. 자화 강도는 사인파의 피크를 따르며, 이는 교류 전류계에 표시된 값의 1.41배이므로 교류 전류계 판독값은 직류 판독값과 직접 비교할 수 없습니다.

깊이 한계를 설정한 공구강 시험

이 방법이 어느 깊이까지 도달하는지에 대한 가장 명확한 공개 측정은 공구강 자체에서 이루어졌습니다. 0.40 퍼센트 탄소를 함유한 미경화 O1 공구강 링을 외경 127 mm, 내경 32 mm, 두께 22 mm로 제작하고, 직경 1.8 mm의 구멍 12개를 원통면에 평행하게 그 표면 아래 깊이를 증가시키며 관통시켰습니다. 구멍의 중심선 깊이는 1.8 mm에서 21.3 mm까지 1.8 mm 간격으로 분포했습니다. 중앙 도체, 건식 자분 및 연속 자화를 사용하였고, 각 구멍이 판독 가능한 지시를 나타낼 때까지 전류를 증가시켰습니다.

O1 공구강 링에 드릴된 구멍이 건식 자분, 중앙 도체 및 연속 자화로 판독 가능한 자분 지시를 나타낸 임계 전류. ASM Handbook, Volume 17의 Magnetic Particle Inspection에서 재현. 교류 열을 먼저 읽어야 하는데, 이는 전류를 아무리 많이 가해도 5.33 mm 깊이에서 이 방법이 실패함을 보여주기 때문입니다. 습식 자분의 경우 수준이 더욱 높아지며, 출처에 따르면 구멍 1에는 약 440 A의 직류가, 구멍 3에는 약 910 A가 필요합니다.

동일한 링을 63 HRC로 경화하고 시험을 반복하였으며, 그 경도의 대가는 전류 수준에서 확인할 수 있습니다. 전류를 높여도 깊은 구멍은 회복되지 않는데, 한계는 전류량이 아니라 전류 유형에 의해 설정되기 때문입니다.

O1 공구강 링을 63 HRC로 경화한 후 동일 링에 드릴로 뚫린 두 구멍의 깊이를 지시하는 데 필요한 전류로, ASM Handbook, Volume 17의 Magnetic Particle Inspection에서 재현한 것이다. 경화된 부품은 어닐링된 부품보다 더 많은 전류가 필요하며, 구멍 3에서 직류 전류 값은 약 2700 A이다.

부품의 자화 방법

전류는 불연속부와 평행한 방향으로 흘려야 하며, 이렇게 하면 형성된 자장이 균열을 가로지른다. 부품 길이 방향으로 전류를 흘리면 원주 방향 자장이 형성되어 종방향 결함을 찾을 수 있고, 부품 주위에 코일이나 솔레노이드를 두면 종방향 자장이 형성되어 횡방향 결함을 찾을 수 있다. 결함의 방향을 알 수 없는 경우에는 두 자화 방향을 차례로 사용해야 하며, 두 번의 촬영 사이에 프로드나 요크를 90도로 재배치한다. 공개된 방법과 그 경계는 다음과 같다.

자기 입자 검사를 위해 부품을 자화하는 방법의 일반적인 적용, 장점 및 한계를 ASM Handbook Volume 17의 Magnetic Particle Inspection Table 1에서 요약한 내용입니다. 봉재나 빌렛과 같은 긴 솔리드 부품에서는 양단에 접촉하면 전체 길이가 한 번에 원형 자화되며, 코일에서는 부품을 중앙에 위치시켜 한 번에 효과적으로 자화되는 길이가 최대한 크게 해야 합니다.

전류, 그리고 자기를 다시 끄는 방법

원형 자화의 경우 전류는 부품의 직경에서 설정됩니다. 코일에서 종방향 자화의 경우 암페어 턴 수치에서 설정되며, 이는 길이 대 직경 비율에 따라 증가합니다. 짧은 부품의 끝단에 있는 극이 인가된 자기장과 상충하기 때문이며, 이 효과는 비율 10:1 미만에서 상당하고 3:1 미만에서 매우 큽니다. 부품 주위의 코일은 자체 양쪽으로 약 150~230mm를 자화하므로, 대략 305~460mm보다 긴 부품은 코일을 통과해 이동하거나 코일을 부품을 따라 이동해야 합니다.

부품 자화를 위한 전류 규칙, ASM Handbook Volume 17의 Magnetic Particle Inspection에서 재현. 직경은 부품 외주 상의 임의의 두 점 사이의 최대 거리입니다.

완성된 부품은 이후에 소자를 해야 하며, 그렇지 않으면 후속 가공 중에 칩이 부착됩니다. 소자 방법의 선택은 부품의 크기, 경도 및 생산 속도에 달려 있으며, 교류 요크가 일부 경우에 소자기로 사용될 수 있습니다. 공개된 적용 가능성은 아래와 같으며, A는 적용 가능, N은 적용 불가를 의미합니다.

부품 크기, 금속 경도 및 생산 속도에 기반한 소자 방법의 적용 가능성, ASM Handbook Volume 17의 Magnetic Particle Inspection Table 2에서 재현. A는 적용 가능, N은 적용 불가. 요크가 국부 영역에만 사용된다고 기재된 경우, 출처는 중간 크기 부품에 대한 요크를 국부 작업으로 제한합니다.

부품은 입자가 적용되는 동안에만 자화 상태로 유지되거나(연속법), 이후에 입자를 끌어당길 충분한 잔류 자기를 남기는(잔류법) 두 가지 방법 중 하나입니다. 충분한 보자력을 가진 금속만 잔류법에 맡길 수 있으며, 잔류 자기장은 표면 불연속에만 신뢰할 수 있습니다. 연속법은 모든 자화 가능한 금속에 작용하며 보자력이 거의 없는 저탄소 강 또는 철에는 필수적입니다. 매우 미세한 불연속에 대한 최대 감도는 부품을 습식 배스에 담그고, 담그는 동안 짧은 시간 전류를 통과시키며, 부품을 꺼내고 배스가 배수되는 동안 전류를 켜둔 상태로 유지함으로써 얻어집니다.

등급 및 재고

자기 입자는 공구강 주문을 검사하는 일련의 방법 중 하나이며, 다른 방법들은 옆에 있습니다 비파괴 검사 방법 선택 페이지. 동일한 방법이 봉재와 빌렛에 어떻게 적용되는지, 투자율 시스템이 도달하는 심 깊이를 포함하여 설명되어 있습니다 봉재 및 빌렛 검사 페이지.

이 방법이 찾는 균열은 이전에 시작된 파손 시퀀스의 끝이기도 하며, 그 전에 일어나는 변화는 다음에 설명되어 있습니다 탈탄 및 제거 가공 페이지. 부품이 이미 파손된 경우, 균열이 파단면에 남긴 흔적을 다음의 도움으로 판독합니다 파단면 특징 차트, 그리고 더 넓은 파손 조사는 다음에 설명되어 있습니다 공구 및 다이 파손 분석 페이지.

출처: ASM Handbook, Volume 17, Nondestructive Evaluation and Quality Control, ASM International, 1989.