活塞發動機曲軸磁粉檢測

摘要：本文論述了活塞發動機曲軸檢測技術的重點和難點，以及磁粉檢測工藝方案的制定和檢測過程，通過實際應用證明磁粉工藝（磁化電流、磁化方法和退磁）的合理性。本文也為制定其他零件磁粉檢測工藝提供了參考。

關鍵詞：磁粉檢測 曲軸 退磁

1、概述

依據活塞發動機修理程序，發動機分解以后，首先要對發動機零件進行無損檢測，包括發動機外部的機匣、附件機匣、收油池和發動機內部的曲軸、連桿、齒輪等。檢查零件是否存在裂紋缺陷，以便確定下一步的修理方案。如果有缺陷需要修理，則在隨后的修理工序中還要經過多次的無損檢查，以保證缺陷被徹底去除。或者將存在裂紋缺陷的零件送外委修理。發動機曲軸及其發動機內部的重要承力結構件失效，會導致發動機失效或空中停車等重大飛行安全事故。因此曲軸和其他零件的檢查質量對于保證飛行安全是非常重要的。

2、磁粉檢測工藝

磁粉檢測有多種分類方法，按施加磁粉的時間分類分為剩磁法和連續法，按顯示材料分類分為熒光法和非熒光法，按磁粉分散介質分類分為干法和濕法。發動機曲軸作為發動機的重要承力結構件，磁粉檢測過程中需要能檢出細微的缺陷，為了確保足夠的靈敏度和檢測精度因而選擇熒光連續法，曲軸磁粉檢測都是在發動機大修或檢修時拆下進行的，所以選擇濕法這樣磁懸液可以回收重復使用以便節約成本。

磁化電流是保證磁粉檢查質量的重要因素，然而在發動機修理手冊中沒有提供磁粉檢查的磁化電流。在磁粉檢測過程中電流有交流電、直流電、整流電、沖擊電流。

根據各種電流及民航無損檢測的特點在航空器磁粉檢測中我們選擇整流電，整流電分為單相半波、單相全波、三相半波、三相全波四種類型。在曲軸磁粉檢測中選擇的是三相全波整流電。

根據在工件中建立的磁場方向，磁化方法通常又分為周向磁化、縱向磁化和復合磁化。磁粉檢測中，缺陷能否由磁痕顯示和顯示的清晰度主要取決于其產生漏磁通的多少，即缺陷表面上漏磁場強度的大小。漏磁場強弱的一個重要影響因素是磁場與缺陷主平面的交角：當磁化方向與缺陷主平面垂直時，缺陷漏磁場最強，即檢測靈敏度最高；而當兩者平行時，因為缺陷并不切割磁力線，漏磁場幾乎不存在，缺陷難以檢出。在實際應用中，盡可能選擇與缺陷面垂直的磁化場（最少不低于45°），以確保檢測效果。但由于工件中的缺陷可能有各種取向，有的很難預計，為了發現不同方向的缺陷，應使用不同的磁化方法，以便于在工件中建立不同方向的磁場。根據曲軸過去出現裂紋的情況和各部位的應力分布，曲軸的尺寸大小、外形結構、表面狀態，分析可能產生缺陷的部位和方向，我們選擇的磁化方法為軸向通電法周向磁化和螺管線圈法縱向磁化。

退磁是去除工件中的剩磁，使工件材料磁疇重新恢復到磁化前那種雜亂無章狀態的過程。鐵磁性材料磁化后，工件中仍保留一定的剩磁，剩磁的大小與工件的材質、幾何形狀等因素有關。工件的退磁有多種方法，但所有的方法都是基于同一個原理，即將工件置于幅值足以克服材料矯頑力Hc的方向隨時間交變的磁場中，然后逐漸降低幅值至零。退磁方法按退磁電流分為交流退磁和直流退磁。交流退磁具有趨膚效應，它能夠退磁的深度是有限的。直流退磁可用于一些難以退磁的工件，或經交流電退磁證明不佳的工件。直流退磁效率比較低。使磁化后的工件中的剩磁完全恢復到零將是非常困難的，因此退磁只能是將工件中的剩磁限制在必要的范圍之內。目前民用航空器無損檢測標準中規定0.3mT（3G）這個數值，剩磁低于這個數值試件退磁是合格的，否則為不合格。退磁程度可用袖珍式磁強計測量，要求精密測量時可采用弱磁場測量儀或毫特斯拉計進行。曲軸磁化后我們采用的是直流退磁，曲軸形狀復雜直流退磁能取得較好的效果。

在確定了曲軸磁粉檢測方法、磁化電流和磁化方法后，應確保相關設備和參數符合要求。首先確定設備應處于正常狀態并在有效期內，民航標準中規定磁粉設備必須每半年進行一次校驗。其次確定紫外燈正常，在距離光源380mm處紫外光強度不能低于1000uw/cm2，暗室內可見光應低于20lx，磁懸液濃度應在0.10～0.40ml/100ml范圍內。在曲軸上貼上A型標準試片，觀察其顯示，通過實踐證明通過正確的操作方法可以有效檢出曲軸上每個位置的缺陷，檢測靈敏度符合要求。曲軸檢測的難點在于曲軸尺寸較大需較大電流，曲軸兩端并非實體平面在直接通電時容易由于接觸不良而跳火燒壞零件，退磁過程中在零件突變處經常會出現剩磁過大需要多次退磁并檢測確定。在曲軸密封圈處常會留下劃傷在熒光燈下和裂紋顯示沒什么區別，在檢測過程中要細心的加于確定以免誤判或漏判。

3、結語

磁粉檢測作為一項較為成熟的無損檢測技術和其它無損檢測方法一樣有其優點和局限性，對一個工件實施磁粉檢測需考慮工件本身的材料、熱處理狀態、表面狀態、尺寸、形狀等以便確定其磁粉檢測的工藝。磁粉檢測是根據被磁化工件表面磁粉所形成的痕跡（磁痕）作判斷的。實際上，形成磁痕的原因可以是多方面的，它并不是只有缺陷才會引起磁粉聚集形成磁痕，所以檢測中必須對形成的磁痕做出可靠的分析，檢出缺陷，而又不至于漏判、誤判。通過這些年對曲軸的檢測發現，在曲軸和連桿的連接處易出現磨削裂紋，直接通電時應確保接觸完好以避免燒傷高價零件。

參考文獻：

[1] MH/T 3008-2004 航空器無損檢測 磁粉檢測

[2] 民航無損檢測人員資格鑒定與認證委員會.航空器磁粉檢測[M].中國民航出版社.2009，4