航空维修中磁粉检测的磁痕分析

摘 要：磁痕是对缺陷的放大显示，而磁粉性能、磁化规范、磁悬液的浓度和粘度、工件表面情况、裂纹形状等多种因素都会对影响磁痕形态和分布。在实际工作中掌握磁痕形成的成因，并结合磁痕特征正确分辨出缺陷磁痕，是磁粉探伤中关键一步。

关键词：磁粉探伤；缺陷磁痕；航空维修

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.219

0 引言

磁粉检测是利用铁磁性材料被磁化后，其表面和近表面的缺陷（或组织状态变化）处在材料表面空间形成漏磁场吸附磁粉形成磁痕来直接显示出缺陷的轮廓和它的形状、位置。其具有缺陷显示直观，检测灵敏度高，检测效率高、费用低等优点，在航空维修中广泛用于对铁磁性材料工件的裂纹探查。在实际工作中磁痕的形成有多种原因，影响因素也有很多，本文主要结合航空维修使用较多的疲劳裂纹湿法检测对磁痕形成的因素、磁痕特征进行分析研究，以便准确评定出缺陷。

1 磁痕显示分类

在磁粉检测中磁痕主要是由于缺陷漏磁场形成的，但也可能由其他原因形成磁粉聚集，因此磁粉检测的关键就在于判明磁痕的成因。

根据形成原因不同，可以将磁痕显示分为相关显示、非相关显示和伪显示。①由缺陷产生的漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示称为相关显示。②因工件截面变化、材料磁特性差异等产生的漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示称为非相关显示。③对于非因漏磁场而因粘附磁粉形成的磁痕显示称为伪显示。

在航空维修中检测的主要是疲劳裂纹所形成的缺陷，也就是要准确判读出相关显示。而实际检测中的工件形状各异，相关显示、非相关显示和伪显示可能会同时出现，有时还会出现相互重叠的现象。因此，如不能了解磁痕的具体成因和典型相关显示特点，就可能出现误判，轻者为造成不必要的经济损失，重者一旦漏检可能会对航空装备留下安全隐患。

2 磁痕显示的影响因素

2.1 磁化方法和磁化规范

磁化方法和磁化规范对磁痕的影响主要是通过能否够形成漏磁场以及漏磁场的大小其作用的。

①磁化方法。只有在磁力线与缺陷垂直时，产生的漏磁场最大，如果磁力线与缺陷取向平行时，可能无法形成漏磁场。这就要求实际工作中，必须熟知被检工件的主要受力形式，分析出可能存在的缺陷位置和方向，从而确定合理的磁化方法。

②磁化规范。要做到既不漏检，又不影响对缺陷的判读，必须确定合理的磁感应强度。由电磁感应原理可知，磁感应强度受磁化电流的影响。如果磁化电流过小，磁化不充分，零件表面的细小缺陷则不能清晰地显示出来；磁化电流过强，则可能在工件沿着金属流线方向形成漏磁场出现大面积的假象。

2.2 磁粉和磁悬液

磁悬液中的磁粉作为磁粉检测中的检验材料，其自身的性能对磁痕的形成有着较大的影响。不同表面状况的材料对磁悬液的要求也略有不同。如表面粗糙度较大的铸造工件检测是应使用浓度较低、流动性好的磁悬液，而表面光洁的镀件检测时则应使用浓度较流动性稍差的磁悬液。因此选择性能优良对比度强的磁粉、浓度合适的磁悬液才能使清晰的磁痕。

2.3 零件表面状况

磁粉在移动过程中，不仅仅会被漏磁场吸附，还会受到工件的表面粗糙、凹凸不平、或者油污、锈斑等赃物的影响。工件表面的粗糙、锈斑、氧化皮以及覆盖层斑驳处就可能会滞留磁粉；油污、纤维或其他赃物也会粘附磁粉。这些因素形成的假磁痕，通过仔细观察，一般可以判别。

2.4 裂纹形状

实验表明：当其他条件不变时，如果裂纹的高度h与宽度a的比值h/a越大，则磁粉堆积越多，磁痕也就越清晰；反之，则难以形成清晰的磁痕。

3 航空维修中常见磁痕显示及判别

3.1 相关显示及判别

在实际运用中，航空维修中的相关显示主要为疲劳、磨损和腐蚀形成的缺陷形成的磁痕。

相关磁痕显示都沿裂纹走向明显的线状，磁粉堆积浓密，磁痕中部稍粗、端部尖细，形成峰状，并带有尖锐尾巴，一般成不规则分布。在实际工作中先将磁粉擦掉，再施加磁悬液，若重复性良好，可以判断为裂纹缺陷引起的相关显示。

3.2 常见的伪显示与非相关显示判别及处理

3.2.1 常见伪显示及判别、处理方法

（1）工件表面粗糙。这种伪显示的磁痕与工件表面特征有对应关系，且堆积松散、轮廓不清，轻轻吹动即可吹走磁粉。多见于工件表面划痕以及焊缝等部位。

（2）污物和氧化皮。螺栓、轴类工件若在探伤前工件经不适当的清洗有油脂、纤维残留在表面，磁粉就会被粘附聚集。它的磁痕特征同样是磁粉堆积松散，磁痕轮廓不清晰。在将工件清洗干净后重新检测不会再出现这些磁痕。

3.2.2 常见非相关磁痕显示、判别及处理方法

（1）磁极附近。使用磁轭式的设备进行探伤时易形成此类型的非相关显示。在磁轭与工件连接处，磁力线离开工件表面和进入工件表面都会溢出，形成漏磁场，吸附磁粉产生磁痕。这种情况下的磁痕磁粉多而松散，且容易形成过度背景、掩盖相关显示，在实际工作中注意要有一定的检测重叠区。

（2）结构磁痕。在磁化工件的截面突变部位，会有一个内部磁通密度的增加，随后产生局部外极性吸附磁粉形成磁痕。孔洞、齿条、键槽等部位都会引起这种磁痕。在螺杆类工件检测中尤其要注意这类磁痕的特征是较宽且不清晰，与工件的形状之间的关系明显，是有规律地出现在同类工件的同一部位，结合工件的几何形状就可以做出判断。

4 对策建议

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4.1 严格按照工艺规程操作

在磁化时，将零件磁化到饱和或者近饱和状态，使零件达到充分磁化，可以得到较高的灵敏度。在实际工作中应严格按照工艺规定的磁化方法和磁化规范进行检查，在没有规定时应适当考虑工件的材料、磁特性、形状、尺寸、热处理状态和检测方式等因素用经验公式计算确定磁化电流，切勿为了提高检测灵敏度而随意提高电流大小。

4.2 控好磁悬液质量

一是把好磁粉质量关，配置磁悬液时应选用符合国家、行业标准的经验收合格的磁粉，遇有受潮结块或超过保质期严禁使用。二是把好浓度关，循环使用的磁悬液要定期测定测定磁悬液浓度。三是注重磁悬液清洁度比对和日常检查，要根据气候、工作量的变化和磁悬液清洁度的情况，及时更换磁悬液。

4.3 表面清洗

在预处理过程中，应将工件表面的油脂、涂料以及铁锈等去掉，使被检面光洁、干燥、无油污及其他干扰检测的情况。

5 结束语

通过对影响磁痕的相关因素进行充分的认识以及各种类型磁痕特征进行分析，就可以分析出缺陷磁痕显示。在实施磁粉检测过程中， 要将缺陷经磁化形成的磁痕显示能被准确地予以判断，除了要具备相应的理论知识，掌握方法外，还应注重航空维修磁粉检测工作的经验积累，这样才能做到检测检查的全面、有效，确保航空装备质量。

参考文献：

[1]孙金立.无损检测及在航空维修中的应用[J].北京：国防工业出版社，2004.

[2]李家伟.无损检测手册-2版[K].北京：机械工业出版社，2011.