实验一 磁粉检测系统现场教学
一、实验目的
通过现场教学，熟悉磁粉检测系统组成及基本工作原理，以及设备的正确使用方法。 二、实验设备及附件
CT-3000 交直流磁粉探伤机，CT-800退磁机，紫外灯和辐照计，磁强计，试块和试片，磁粉等。
三、实验原理及步骤
1．磁粉检测原理：
铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性因素的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续的位置、大小、形状和严重程度。
2、磁粉检测材料与设备
1）CT-3000 交直流磁粉探伤机
CT-3000是根据磁化原理设计，按照JB/T8290－1998磁粉探伤机标准要求制造。适用于机械、汽车、航空和铁道等行业轴类、齿轮类、盘套类等铁磁性材料表面和近表面的无损检测。能发现裂纹、夹渣等极细微的缺陷。对工件中表面的缺陷检测灵敏度最高，可检测宽度仅为0.1μm的表面裂纹。
设备以小型工业可编程序控制器（PLC）和人机界面（PT）为核心，对系统各个动作进行控制。可自动单周操作，也可手动单步操作。设备对工件可进行周向磁化（采用直接通电法）、纵向磁化（采用线圈和磁轭感应法两种）和复合磁化（采用周向和纵向同时磁化法）。
磁化电流采用交流电和直流电（整流电）两种。交流电源采用大功率可控硅在高压侧调压，利用隔离变压器以低电压大电流方式输出；整流电源采用三相交流变压器将三相交流电转换为低电压大电流，然后再用12只大功率可控硅组成整流、调压及极性变换电路，输出整流电。磁化电流控制采用集成触发电路和PLC控制大功率可控硅导通角来实现。交直流磁化电流均连续可调，交流具有断电相位控制功能，三相全波整流电具有快速断电功能。设备输出交流和直流电压均低于36V安全隔离电压。
主要技术指标：
➢ 磁化方式：周向磁化、纵向磁化和复合磁化三种。
➢ 磁化电源三相四线 380V 50Hz 200A, 能够提供3000A交、直流磁化电流。磁化电流切
换方式采用手动刀开关切换，移动面板指示灯显示。 三相全波整流电：
磁化电流：0～3000A连续可调，电流可预选，数字显示，显示及跟踪误差均≤±5%。 磁化时间：0.5 ～ 20秒可调（磁化时间数字显示），精度0.1秒。 快速断电特性：用快速断电试验器试验磁化结束时亮。
自动衰减式超低频退磁：电流3000A ～ 0，连续可调，电流可预选，电流由预选值自动衰减到零。
退磁电流频率：1～5档可调。
退磁效果：退磁后工件表面上剩磁Br ≤ 0.2mT(2 GS)。 探伤灵敏度：2500A直流显示标准试块5孔。 交流电：
磁化电流：0～3000A连续可调，带断电相位控制功能。 自动衰减式退磁：电流3000A ～ 0，连续可调。
退磁效果：退磁后工件表面上剩磁Br ≤ 0.2mT(2 GS)。
探伤灵敏度：利用交流标准试块应能清晰显示一个孔；A型2号试片磁痕能清晰显示。 ➢ 纵向磁化线圈
磁化线圈：线圈内径φ350mm，宽100mm，匝数8 ，工作电流3000A。 纵向磁化磁势(安匝数)：0～24000AT可调。 中心磁场强度 ≥300 Gs。
磁化线圈移动速度：电动控制，速度84mm/s。 ➢ 纵向磁轭磁化
两端有电极板，能提供纵向磁轭磁化。 磁轭线圈：匝数8 ，工作电流3000A。
纵向磁化磁势(安匝数)：0～24000AT可调。 ➢ 夹持装置：
电极板直径φ200mm，配浸锡铜网板。
o
电极夹头可360连续、电动旋转。 两极间距：0～1000mm可电动调。
工件夹紧方式：可对零件进行电动/气动夹紧方式，无卡滞现象。 ➢ 具体操作方法：
1、接通电源：合上总开关，将钥匙开关转到开的位置，按下电源“启动”按钮，“启动”按钮内指示灯亮，表明设备电源已经接通。
2、选择合适电流：设备有交流电和直流电（整流电）两种。在控制柜面板上可以通过钥匙开关选择电流种类。单击触摸屏电流框，弹出输入小键盘，在键盘上输入电流值，并按“Ent”键，即可输入预先设定的电流值。当磁化或退磁时，可以看到数字电流表指示实际电流大小。
3、磁化：设备对工件可进行周向磁化（采用直接通电法）、纵向磁化（采用线圈和磁轭感应法两种）和复合磁化（采用周向和纵向同时磁化法）。
选择合适磁化方式：在探伤机左侧刀开关为周向交流和直流磁化方式选择开关，开关向上扳即为周向交流磁化。开关向下扳即为周向直流磁化。在探伤机右侧刀开关为纵向磁化方式选择开关，开关向上扳即为线圈磁化。开关向下扳即为磁轭磁化。
4、退磁：在零件完成连续法检测后，可立即进行退磁操作。剩磁法时可通过退磁机退磁比较方便。
5、测量剩磁：退磁后用磁强计测量试块表面的最大磁场强度，零件任何部分剩磁不得超过3GS。如果高于3GS，重新进行上一退磁步骤，直到达到要求为止。
2）CT-800退磁机
CT-800采用大型线圈和断电相位控制装置组合而成，具有交流磁化和退磁功能。
交流磁化：将工件置于移动小车内，再将小车置于线圈中心，启动磁化功能即可。磁化
时调节电位器，观察电流表，选择适当磁场强度，磁场强度约为电流值的5倍。
退磁采用远离和衰减法结合方式。即先远离法：将工件置于移动小车内，再将小车置于线圈中心启动退磁功能，人工拉动小车远离线圈，直到退磁机尾部的行程开关；后衰减法：小车运行到尾部使行程开关动作，退磁机自动转为衰减法退磁，直到退磁结束。退磁的工作时间一般在7秒左右。
主要技术指标：
➢ 电源三相四线 380V 50Hz 65A。 ➢ 退磁机的中心磁场强度 ≥300 Gs。
➢ 退磁机可对零件进行磁化，为保证剩磁稳定，设备内配备断电相位控制器。 ➢ 退磁机线圈内径：350×350×300。 ➢ 退磁机上的行车及轨道最大载重50Kg。
➢ 可对零件进行远离、衰减退磁两种，剩磁Br ≤ 0.2mT(2 GS)。 ➢ 具体磁化和退磁操作方法：
1、接通电源：合上总开关，将钥匙开关转到开的位置，按下电源“启动”按钮，“启动”按钮内指示灯亮，表明设备电源已经接通。
2、选择合适磁化电流：按下“磁化”按钮，调节电位器，观察电流表指示，确定合适磁化电流（中心磁场强度约为电流值的5倍，如300GS时电流值约为60A，注意最大电流为65A）。
3、磁化：选择合适磁化电流后，先把零件放入小车，然后将小车推到线圈内，用右手按住零件，防止零件在磁化过程中移动，用左手按下“磁化”按钮，设备自动对零件进行线圈纵向磁化，可进行剩磁法检测。
4、退磁：选择合适退磁电流后（确定退磁电流方法同磁化电流确定），先把零件放入小车，然后将小车推到线圈内，用右手按住零件，防止零件在退磁过程中移动，用左手按下“退磁”按钮，同时右手按住零件拉动小车向尾部前行，直到尾部触动行程开关为止。行程开关启动后，退磁电流自动衰减至关断，完成退磁操作。
测量剩磁：退磁后用磁强计测量试块表面的最大磁场强度，零件任何部分剩磁不得超过3GS。如果高于3GS，重新进行上一退磁步骤，直到达到要求为止。 ➢
3）主要附件 ➢ A型试片：
试块和试片是磁粉检测必备的测试工具。它可以用来检查和评定磁粉检测系统性能。 检测中，定期用试块和试片来检查探伤设备、磁粉、磁悬浓的检测系统综合使用性能，以及操作方法是否恰当。磁粉检测中常用的试块和试片有:A型试片 、C型试片和B型试块以及磁场指示器等。
A 型试片通用名称的分数中：分子表示槽深，分母表示板厚，尺寸单位为μm。
➢ 直流标准环形试块(Betz 环)：
这种试块是美国ASME 标准提出的，又称 Betz 环。我国标准中也已采用。它是用碳工具钢制成，试块上钻有 1.8 mm的通孔，第一个孔的中心距环边缘的距离为1.8 mm，然后每孔递增 1.8 mm，直到第 12 个孔。
Betz 环使用时，用铜棒为中心导体，芯杆法磁化，通以直流电，用连续法检测。观察试块外缘清晰显示的孔数，该试块
仅适用于直流电或整流电磁化法。山东济宁模具厂B型试块 20号钢 符合JB/T 6066-1992。
➢ 交流标准试块一块：
交流标准环形试块是一个组合件，它由：钢环、胶木衬套和铜棒组成。钢环上有3个φ1的通孔，孔中心距铜棒中心的距离分别为：23.5 mm、23mm、22.5mm。山东济宁模具厂E型试块 10号钢 紫铜 胶木 符合JB/T 6066-1992。
使用时，将铜棒装夹在探伤机两电极间，通电磁
化，观察试块外缘磁痕显示。当磁化电流为750A（交流有效值）时，至少有两个孔的磁痕清晰可见。否则，综合灵敏度不够。
➢ 磁强计：
无锡市捷成检测设备制造有限公司JCZ-10磁强仪快速测量铁磁性材料残余剩磁量，测量范围0—10GS。
➢ 紫外线辐照计：
北京师范大学光电仪器厂UV-A紫外辐照计(单通道)
该仪器适用于光化学、高分子材料老化、探伤、紫外光源、植物栽培、大规模集成电路光刻等领域的紫外辐照度测量工作。
主要性能指标：
* 波长范围及峰值波长：
UV－365探头：λ：(320～400)nm；λP＝365nm * 辐照度测量范围： (0.1～199.9×103)μW/cm2 * 紫外带外区杂光：UV365：小于0.02％ * 准确度：±10％
* 角度响应特性：符合国家二级光照度计标准 * 响应时间：1秒
* 使用环境：温度(0～40)℃；湿度＜85％RH * 尺寸和重量：180mm×80mm×36mm；0.2kg * 电源： 6F22型9V积层电池一只
➢ 紫外线灯：
手提式紫外线灯：
无锡市捷成检测设备制造有限公司Z-125W-A型紫外线灯具有携带方便，A型为国产灯泡，B型为进口灯泡，有电压指示随时可观察，广泛用于荧光磁粉荧光渗透探伤等。
大面积紫外线灯：
射阳普迪美无损检测器材厂UV-400型400W带冷却风扇的大面积照射高强度紫外灯,是渗透检测、荧光探伤首选设备。灯的输出波长320－400nm，中心波长为365nm；紫外辐照度在380mm处照射面积为61x25cm，中心强度能达
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到65000 uw/cm （标准通常规定为800－1000uw/cm）。
➢ 磁粉：
磁粉是显示介质，由工业纯铁粉、羰基铁粉或磁性氧化铁粉(Fe2O3)或四氧化三铁粉(Fe3O4)组成。通常有黑磁粉和荧光磁粉两种。
将磁粉混合在液体中形成的悬浮液简称磁悬液。用来悬浮磁粉的液体叫分散剂，又称载液。载液可以是水或油。磁悬液中磁粉与载液是按一定比例进行混合。
四、实验报告
1、什么是漏磁场和磁痕？磁粉检测时，如何识别缺陷？ 2、说明CT-3000 交直流磁粉探伤机磁化电流种类及应用？ 2、说明CT-3000 交直流磁粉探伤机磁化方式种类及应用？ 3、说明CT-800退磁机的退磁原理？ 4、说明磁粉检测试片和试块的作用？ 5、如何使用紫外线灯？ 6、说明磁粉的种类和作用？
实验二 磁粉检测综合性能实验
一、实验目的
1、掌握用E型交流环形试件进行综合性能试验的方法。 2、掌握用B型直流环形试件进行综合性能试验的方法。 3、了解和比较使用交流电和整流电磁粉检测的检测深度。 4、掌握退磁机的退磁原理及使用方法。 二、实验设备及附件
CT-3000 交直流磁粉探伤机，CT-800退磁机，磁强计，交流和直流标准试块，非荧光磁粉及磁悬液，铜棒。 三、实验原理及步骤
1．实验原理：
磁粉探伤的综合灵敏度是指在选定条件下进行探伤检查时，通过自然缺陷和人工缺陷的磁痕显示情况来评价和确定磁粉探伤设备、磁粉及磁悬液和探伤方法的综合灵敏度。
2、实验步骤： （1）将E型交流标准试件夹在探伤机夹头上，通以交流电700A电流，然后依次将1、2和3孔旋至向上正中位置，进行连续法磁化检查。在试块外部圆周上显示人工孔清晰磁痕的孔数，最少有1个。
孔号 通孔中心距外缘距离（mm） 通孔直径（mm） 1 1.5 2 2.0 φ1 3 2.5 具体操作方法：
1、接通电源：合上总开关，将钥匙开关转到开的位置，按下电源“启动”按钮，“启动”按钮内指示灯亮，表明设备电源已经接通。
2、选择合适电流：在控制柜面板上通过钥匙开关选择交流电。单击触摸屏电流框，弹出输入小键盘，在键盘上输入电流值700A，并按“Ent”键，即可输入预先设定的电流值。
3、选择合适磁化方式：E型交流标准试件人工缺陷为纵向横孔，选择周向交流磁化。将探伤机左侧开关向上扳即为周向交流磁化，此时在移动控制盒面板上周向交流指示灯亮。
4、连续法磁化检查：将E型交流标准试件夹在探伤机夹头上，把试件人工1、2和3孔旋至向上正中位置。在移动控制盒面板上，按下“磁化”按钮对工件进行磁化，通常最少通电两次，两次操作为紧随，每次通电时间不少于0.5秒。施加磁悬液，观察人工孔处圆周表面磁痕，并记录填入表3-1。
5、退磁：在零件完成连续法检测后，可立即进行退磁操作。 6、关断电流：在控制柜面板上通过钥匙开关关断交流电。
通以直流电（整流电）1000A电流，然后依次将1、2和3孔旋至向上正中位置，进行连续法磁化检查。在试块外部圆周上显示人工孔清晰磁痕的孔数，最少有3个。
具体操作方法：
1、选择合适电流：在控制柜面板上通过钥匙开关选择直流电。单击触摸屏电流框，弹出输入小键盘，在键盘上输入电流值1000A，并按“Ent”键，即可输入预先设定的电流值。
2、选择合适磁化方式：E型交流标准试件人工缺陷为纵向横孔，选择周向直流磁化。将探伤机左侧开关向下扳即为周向直流磁化，此时在移动控制盒面板上周向直流指示灯亮。
3、连续法磁化检查：将E型交流标准试件夹在探伤机夹头上，把试件人工1、2和3孔旋至向上正中位置。在移动控制盒面板上，按下“磁化”按钮对工件进行磁化，通常最少通电两次，两次操作为紧随，每次通电时间不少于0.5秒。施加磁悬液，观察人工孔处圆周表面磁痕，并记录填入表3-1。
4、退磁：在零件完成连续法检测后，可立即进行退磁操作。 5、关断电流：在控制柜面板上通过钥匙开关关断直流电。 表3 -1 E型试块试验结果 磁化电流（A） 交流电 700 非荧光 荧光 直流电
（2）将B型直流标准环形试块穿在直径25mm，长412mm的铜棒上，夹在探伤机两夹头上，分别用直流和交流电连续磁化，观察试块圆周上磁痕显示的孔数。
孔号 通孔中心距外缘距离（mm） 磁悬液种类 荧光 应显示孔数 1 1 3 3 实验显示孔数 磁痕线情况 1000 非荧光 1 1.78 2 3.56 3 5.33 4 7.11 5 8.89 6 10.67 7 12.45 8 14.22 9 16.00 10 17.78 11 19.56 12 21.34 具体操作方法：
1、选择合适电流：在控制柜面板上通过钥匙开关选择直流电（或交流电）。单击触摸屏电流框，弹出输入小键盘，在键盘上输入电流值800A（或1400A, 2500A），并按“Ent”键，即可输入预先设定的电流值。
2、选择合适磁化方式：B型直流标准环形试块人工缺陷为纵向横孔，选择周向直流磁化（或周向交流磁化）。将探伤机左侧开关向下扳即为周向直流磁化（或向上扳即为周向交流磁化），此时在移动控制盒面板上周向直流指示灯亮（或周向交流指示灯亮）。
3、连续法磁化检查：将B型直流标准环形试块夹在探伤机夹头上，把试件人工孔旋至向上正中位置。在移动控制盒面板上，按下“磁化”按钮对工件进行磁化，通常最少通电两次，两次操作为紧随，每次通电时间不少于0.5秒。施加磁悬液，观察人工孔处圆周表面磁痕，并记录填入表3-2。
4、退磁：在零件完成连续法检测后，可立即进行退磁操作。
5、关断电流：在控制柜面板上通过钥匙开关关断直流电（或交流电）。
表3-2 B型直流标准试块试验结果 磁化电流 （A） 800 磁悬液种类 荧光 非荧光 荧光 1400 非荧光 荧光 2500 非荧光 5 （3）退磁
经磁粉探伤后, 通常应对被检试件进行退磁处理。将发动机叶片在CT-800退磁机上进行退磁，退磁后用磁强计测量试块表面的最大磁场强度，按照《MH/T3008-2004航空器无损检测 磁粉检验标准》规定在零件任何部分剩磁不得超过3GS。
具体操作方法：
1、接通电源：合上总开关，将钥匙开关转到开的位置，按下电源“启动”按钮，“启动”按钮内指示灯亮，表明退磁机电源已经接通。
2、选择合适磁化电流：按下“磁化”按钮，调节电位器，观察电流表指示，确定合适磁化电流（中心磁场强度约为电流值的5倍，如300GS时电流值约为60A，注意最大电流为65A）。
3、退磁：先把零件放入小车，然后将小车推到线圈内，用右手按住零件，防止零件在退磁过程中移动，用左手按下“退磁”按钮，同时右手按住零件拉动小车向尾部前行，直到尾部触动行程开关为止。行程开关启动后，退磁电流自动衰减至关断，完成退磁操作。
4、测量剩磁：退磁后用磁强计测量试块表面的最大磁场强度，零件任何部分剩磁不得超过3GS。如果高于3GS，重新进行上一退磁步骤，直到达到要求为止。
四、实验报告
1、根据表3－1和3－2的实验结果，按照《MH/T3008-2004航空器无损检测 磁粉检验标准》对检测系统性能进行验收。
2、根据表3－2的实验结果，画出整流电和交流电的磁化电流与探测缺陷深度的曲线（用显示磁痕的孔数换算出相对深度），并加以理论分析。
3、分析退磁机的退磁原理及使用方法。
应显示孔数 1 1 3 3 5 直流磁化显示孔数 交流磁化显示孔数
实验三 A型灵敏度试片使用实验
一、实验目的
1、了解A型灵敏度试片的应用范围。 2、了解A型灵敏度试片的使用方法。
3、了解A型灵敏度试片的刻痕显示与所施加磁场的关系。 二、实验设备及附件
CT-3000 交直流磁粉探伤机，CT-800退磁机，磁强计， A型标准灵敏度试片一套（A1、A2和A3），铜棒，非荧光磁粉及磁悬液，铜棒，带有自然缺陷的飞机发动机叶片，透明胶带纸。
三、实验原理及步骤
1．实验原理：
A型灵敏度试片刻槽即为人工缺陷，当试片随工件磁化时，在刻槽处将产生磁力线弯曲并逸出试片表面形成漏磁场，可用磁粉或磁悬液显示该漏磁场。使用A型灵敏度试片可检查探伤装置或设备、磁粉或磁悬液的综合性以及在连续法探伤中表示出工件表面的磁场强度和方向，确定有效的探伤范围和判定探伤规范和操作方法是否正确等。 A型试片：
试块和试片是磁粉检测必备的测试工具。它可以用来检查和评定磁粉检测系统性能。 检测中，定期用试块和试片来检查探伤设备、磁粉、磁悬浓的检测系统综合使用性能，以及操作方法是否恰当。磁粉检测中常用的试块和试片有:A型试片 、C型试片和B型试块以及磁场指示器等。
A 型试片通用名称的分数中：分子表示槽深，分母表示板厚，尺寸单位为μm。
2、实验步骤
（1）清洗发动机叶片表面油污和杂质。
（2）在发动机叶片外表面上依次贴上A1、A2和A3试片，它们同在一条母线上,相距20～30mm。将试片揩净，使刻槽一面朝向工件外表面。沿试片四边，用透明胶带纸将试片紧贴于工件表面上，注意胶带纸不能掩盖刻槽位置。
（3）将发动机叶片直接夹于探伤机夹头之间。
（4）根据《MH/T3008-2004航空器无损检测 磁粉检验标准》，选择严格规范，确定磁化电流。
（5）选择周向交流磁化方式，根据计算的磁化电流，从低于磁化电流50%开始给叶片通电，并不断地增加电流值，直到高于磁化电流的20 %为止。
可以陆续地依次发现A3，A2和A1的刻槽磁痕，其形状为两半月形(或者中间带有一直线磁痕)则磁场方向即为两半月磁痕的中心连线方向。
（6）记录清晰发现各试片磁痕时的磁化电流。 （7）退磁
经磁粉探伤后, 通常应对被检试件进行退磁处理。将发动机叶片在CT-800退磁机上进行退磁，退磁后用磁强计测量试块表面的最大磁场强度，按照《MH/T3008-2004航空器无损检测 磁粉检验标准》规定在零件任何部分剩磁不得超过3GS。
具体操作方法：
1、接通电源：合上总开关，将钥匙开关转到开的位置，按下电源“启动”按钮，“启动”按钮内指示灯亮，表明退磁机电源已经接通。
2、选择合适磁化电流：按下“磁化”按钮，调节电位器，观察电流表指示，确定合适磁化电流（中心磁场强度约为电流值的5倍，如300GS时电流值约为60A，注意最大电流为65A）。
3、退磁：先把零件放入小车，然后将小车推到线圈内，用右手按住零件，防止零件在退磁过程中移动，用左手按下“退磁”按钮，同时右手按住零件拉动小车向尾部前行，直到尾部触动行程开关为止。行程开关启动后，退磁电流自动衰减至关断，完成退磁操作。
4、测量剩磁：退磁后用磁强计测量试块表面的最大磁场强度，零件任何部分剩磁不得超过3GS。如果高于3GS，重新进行上一退磁步骤，直到达到要求为止。
四、实验报告
1、将测得数据填入下表 试片规格 显示电流（A） A1 (15/100) A2 (30/100) A3 (60/100) 刻槽磁痕 （画图） 2、根据表中的实验结果，对A型灵敏度试片的使用方法加以说明。 3、根据表中的实验结果，对A型灵敏度试片的刻痕显示与所施加磁场的关系加以分析。
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