活塞发动机曲轴磁粉检测

摘要：本文论述了活塞发动机曲轴检测技术的重点和难点，以及磁粉检测工艺方案的制定和检测过程，通过实际应用证明磁粉工艺（磁化电流、磁化方法和退磁）的合理性。本文也为制定其他零件磁粉检测工艺提供了参考。

关键词：磁粉检测曲轴退磁

1、概述

依据活塞发动机修理程序，发动机分解以后，首先要对发动机零件进行无损检测，包括发动机外部的机匣、附件机匣、收油池和发动机内部的曲轴、连杆、齿轮等。检查零件是否存在裂纹缺陷，以便确定下一步的修理方案。如果有缺陷需要修理，则在随后的修理工序中还要经过多次的无损检查，以保证缺陷被彻底去除。或者将存在裂纹缺陷的零件送外委修理。发动机曲轴及其发动机内部的重要承力结构件失效，会导致发动机失效或空中停车等重大飞行安全事故。因此曲轴和其他零件的检查质量对于保证飞行安全是非常重要的。

2、磁粉检测工艺

磁粉检测有多种分类方法，按施加磁粉的时间分类分为剩磁法和连续法，按显示材料分类分为荧光法和非荧光法，按磁粉分散介质分类分为干法和湿法。发动机曲轴作为发动机的重要承力结构件，磁粉检测过程中需要能检出细微的缺陷，为了确保足够的灵敏度和检测精度因而选择荧光连续法，曲轴磁粉检测都是在发动机大修或检修时拆下进行的，所以选择湿法这样磁悬液可以回收重复使用以便节约成本。

磁化电流是保证磁粉检查质量的重要因素，然而在发动机修理手册中没有提供磁粉检查的磁化电流。在磁粉检测过程中电流有交流电、直流电、整流电、冲击电流。

根据各种电流及民航无损检测的特点在航空器磁粉检测中我们选择整流电，整流电分为单相半波、单相全波、三相半波、三相全波四种类型。在曲轴磁粉检测中选择的是三相全波整流电。

根据在工件中建立的磁场方向，磁化方法通常又分为周向磁化、纵向磁化和复合磁化。磁粉检测中，缺陷能否由磁痕显示和显示的清晰度主要取决于其产生漏磁通的多少，即缺陷表面上漏磁场强度的大小。漏磁场强弱的一个重要影响因素是磁场与缺陷主平面的交角：当磁化方向与缺陷主平面垂直时，缺陷漏磁场最强，即检测灵敏度最高；而当两者平行时，因为缺陷并不切割磁力线，漏磁场几乎不存在，缺陷难以检出。在实际应用中，尽可能选择与缺陷面垂直的磁化场（最少不低于45°），以确保检测效果。但由于工件中的缺陷可能有各种取向，有的很难预计，为了发现不同方向的缺陷，应使用不同的磁化方法，以便于在工件中建立不同方向的磁场。根据曲轴过去出现裂纹的情况和各部位的应力分布，曲轴的尺寸大小、外形结构、表面状态，分析可能产生缺陷的部位和方向，我们选择的磁化方法为轴向通电法周向磁化和螺管线圈法纵向磁化。

退磁是去除工件中的剩磁，使工件材料磁畴重新恢复到磁化前那种杂乱无章状态的过程。铁磁性材料磁化后，工件中仍保留一定的剩磁，剩磁的大小与工件的材质、几何形状等因素有关。工件的退磁有多种方法，但所有的方法都是基于同一个原理，即将工件置于幅值足以克服材料矫顽力Hc的方向随时间交变的磁场中，然后逐渐降低幅值至零。退磁方法按退磁电流分为交流退磁和直流退磁。交流退磁具有趋肤效应，它能够退磁的深度是有限的。直流退磁可用于一些难以退磁的工件，或经交流电退磁证明不佳的工件。直流退磁效率比较低。使磁化后的工件中的剩磁完全恢复到零将是非常困难的，因此退磁只能是将工件中的剩磁限制在必要的范围之内。目前民用航空器无损检测标准中规定0.3mT（3G）这个数值，剩磁低于这个数值试件退磁是合格的，否则为不合格。退磁程度可用袖珍式磁强计测量，要求精密测量时可采用弱磁场测量仪或毫特斯拉计进行。曲轴磁化后我们采用的是直流退磁，曲轴形状复杂直流退磁能取得较好的效果。

在确定了曲轴磁粉检测方法、磁化电流和磁化方法后，应确保相关设备和参数符合要求。首先确定设备应处于正常状态并在有效期内，民航标准中规定磁粉设备必须每半年进行一次校验。其次确定紫外灯正常，在距离光源380mm处紫外光强度不能低于1000uw/cm2，暗室内可见光应低于20lx，磁悬液浓度应在0.10～0.40ml/100ml范围内。在曲轴上贴上A型标准试片，观察其显示，通过实践证明通过正确的操作方法可以有效检出曲轴上每个位置的缺陷，检测灵敏度符合要求。曲轴检测的难点在于曲轴尺寸较大需较大电流，曲轴两端并非实体平面在直接通电时容易由于接触不良而跳火烧坏零件，退磁过程中在零件突变处经常会出现剩磁过大需要多次退磁并检测确定。在曲轴密封圈处常会留下划伤在荧光灯下和裂纹显示没什么区别，在检测过程中要细心的加于确定以免误判或漏判。

3、结语

磁粉检测作为一项较为成熟的无损检测技术和其它无损检测方法一样有其优点和局限性，对一个工件实施磁粉检测需考虑工件本身的材料、热处理状态、表面状态、尺寸、形状等以便确定其磁粉检测的工艺。磁粉检测是根据被磁化工件表面磁粉所形成的痕迹（磁痕）作判断的。实际上，形成磁痕的原因可以是多方面的，它并不是只有缺陷才会引起磁粉聚集形成磁痕，所以检测中必须对形成的磁痕做出可靠的分析，检出缺陷，而又不至于漏判、误判。通过这些年对曲轴的检测发现，在曲轴和连杆的连接处易出现磨削裂纹，直接通电时应确保接触完好以避免烧伤高价零件。

参考文献：

[1] MH/T 3008-2004 航空器无损检测 磁粉检测

[2] 民航无损检测人员资格鉴定与认证委员会.航空器磁粉检测[M].中国民航出版社.2009，4

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