陳士華 徐 凱 徐 云

(中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011)

軌道交通作為大運(yùn)力運(yùn)輸方式，在人們?nèi)粘３鲂泻拓浳镞\(yùn)輸中發(fā)揮了不可替代的作用，為了保證其運(yùn)行安全，通常都需要對新制和檢修車輛的零部件進(jìn)行檢測，磁粉探傷是檢測鐵磁性工件表面和近表面缺陷的一種檢測手段，普及度高[1]。為了確保軌道交通鐵磁性產(chǎn)品濕法磁粉探傷質(zhì)量，使表面和近表面缺陷磁痕能夠清晰顯示，軌道交通產(chǎn)品磁粉探傷標(biāo)準(zhǔn)無一例外都對磁粉檢測用磁懸液濃度有規(guī)定，例如Q/CRRC J 47.3—2019《動車組齒輪磁粉檢測》中規(guī)定：采用油基磁懸液時(shí)，熒光油基磁懸液的推薦配制比例為1 g/L～3 g/L，磁懸液體積濃度推薦值為0.1 mL/100 mL～0.6 mL/100 mL，其他軌道交通產(chǎn)品磁粉探傷標(biāo)準(zhǔn)、磁粉探傷規(guī)程、磁粉探傷作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定均與之大致相同。

開工前性能校驗(yàn)是磁粉探傷必不可少的校準(zhǔn)過程，包括磁化方式、磁場強(qiáng)度、A1型靈敏度試片顯示情況查驗(yàn)和磁懸液濃度測量等。由于磁粉探傷過程中每個(gè)工件均會帶走磁懸液中的少量磁粉，隨著探傷數(shù)量的增加，帶走磁粉的量會逐漸增加，磁懸液濃度則會逐漸降低，可能會給磁粉探傷質(zhì)量帶來隱患。近年來工藝管理上還對磁粉探傷結(jié)束時(shí)，A1型靈敏度試片顯示情況和磁懸液濃度再次測量進(jìn)行了強(qiáng)制規(guī)定，這一措施對于保障磁粉探傷質(zhì)量具有十分重要的意義，如果探傷結(jié)束后核查發(fā)現(xiàn)A1型靈敏度試片不完整清晰顯示，或者磁懸液濃度低于標(biāo)準(zhǔn)下限值，全天所有產(chǎn)品必須100%重新探傷，不僅影響產(chǎn)品既定流轉(zhuǎn)節(jié)奏，還造成工時(shí)浪費(fèi)。因此，有必要重視探傷過程中磁懸液濃度變化情況，定時(shí)檢查磁懸液濃度，而常規(guī)錐形長頸沉淀管測量一次的時(shí)間較長，一般的水劑磁懸液需要靜置30 min，油劑磁懸液需要靜置45 min才可以看出磁懸液沉淀濃度，對于每班8 h工作時(shí)間而言顯得比較長，因此研究一種快速估算磁懸液濃度的方法，對于保障磁粉探傷質(zhì)量具有重要意義。

1 探傷過程中磁懸液濃度快速估算方法思路

鑒于A1型靈敏度試片人工刻槽磁痕顯示濃密程度與磁懸液濃度成正相關(guān)，本文通過調(diào)整磁粉探傷機(jī)縱、橫向磁化參數(shù)，使得工件表面任意方向的磁場強(qiáng)度均達(dá)到產(chǎn)品磁粉檢測文件技術(shù)要求的規(guī)定值，按照連續(xù)法磁粉探傷操作的要求，磁化工件的同時(shí)，分別向工件表面施加濃度不同的新制磁懸液，觀察并拍照記錄不同磁懸液濃度下A1-15/50型靈敏度試片顯示情況，匯總后形成一張A1-15/50型靈敏度試片磁痕顯示與磁懸液濃度對應(yīng)關(guān)系的統(tǒng)計(jì)表，制定了“磁懸液濃度-試片顯示對照表”圖譜，并在實(shí)物檢測過程中得到了廣泛應(yīng)用。

2 試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)材料和設(shè)備

試驗(yàn)使用的材料和設(shè)備包含探傷使用的熒光磁粉、油劑載液、1 L燒杯、攪拌儀、錐形長頸沉淀管、A1-15/50靈敏度試片、白光照度計(jì)、紫外輻照計(jì)、CJW-4000型磁粉探傷機(jī)、數(shù)碼相機(jī)或手機(jī)等。

2.2 配置不同濃度的熒光磁懸液，測量磁懸液沉淀濃度

按照配置濃度0.5 g/L、1 g/L、1.5 g/L、2 g/L、3 g/L各配置1 L熒光磁懸液，如圖1所示，使用圖2所示的攪拌儀將每種磁懸液攪拌5 min，使用錐形長頸沉淀管測量磁懸液沉淀濃度，如圖3所示，熒光磁懸液配置濃度-沉淀濃度對照如表1所示。

圖1 不同濃度磁懸液各1 L

圖2 磁懸液攪拌5 min

圖3 磁懸液沉淀濃度測量

表1 熒光磁懸液配置濃度-沉淀濃度對照表

2.3 磁懸液濃度-試片顯示對照表制作

(1)“磁懸液濃度-試片顯示對照表”包含三部分內(nèi)容：A1-15/50試片磁痕顯示、配置濃度(g/L)、沉淀濃度(mL/100 mL)，后兩項(xiàng)數(shù)據(jù)已知，配上相應(yīng)濃度的試片磁痕顯示照片即可。

(2)選定鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械QS-650清篩機(jī)挖掘鏈鏈銷作為試驗(yàn)工件，在其外圓面粘貼A1-15/50試片，然后將鏈銷夾持到交流磁粉探傷機(jī)電極上(見圖4)，將靈敏度試片朝上便于觀察和拍照記錄。

(3)調(diào)整周向磁化電流450 A，用特斯拉計(jì)測量確認(rèn)周向磁場強(qiáng)度2 400 A/m后，調(diào)整縱向磁化電流8 000 AT，用特斯拉計(jì)測量確認(rèn)縱向磁場強(qiáng)度2 400 A/m。

(4)首先將沉淀濃度0.05 mL/100 mL的磁懸液攪拌均勻，施加磁懸液到試片表面并同時(shí)磁化2 s，停止施加磁懸液后，再磁化2 s，觀察試片磁痕顯示并拍照(見圖5)，將數(shù)據(jù)和照片填入表2中，每次測試后都要將試片磁痕擦凈并退磁。

圖4 鏈銷夾持到磁粉探傷機(jī)上

圖5 鏈銷外圓面試片磁痕顯示

(5)按照沉淀濃度由低向高的順序，依次測試余下4個(gè)磁懸液的試片磁痕顯示，將試片顯示拍照，并將數(shù)據(jù)和照片都填入表2中，“磁懸液濃度-試片顯示對照表”制作完成。

從表2可以看出，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的磁懸液濃度范圍內(nèi)，隨著磁懸液濃度增加，試片人工刻槽顯示和試片人工刻槽周圍背景上吸附的磁粉增加。

表2 磁懸液濃度-試片顯示對照表

3 磁懸液濃度快速估算應(yīng)用案例

日常磁粉探傷過程中，判斷磁懸液的濃度，可以擦凈工件表面油漬后粘貼A1-15/50靈敏度試片，將工件夾持到磁粉探傷機(jī)電極上，按照上述磁場強(qiáng)度以及磁懸液施加時(shí)間進(jìn)行磁粉探傷操作，獲得試片磁痕顯示，把試片磁痕顯示與表2“磁懸液濃度-試片顯示對照表”中的試片顯示磁痕照片對比，即可判斷此時(shí)的磁懸液沉淀濃度。另外，如果想提高現(xiàn)有磁懸液的濃度，可以先測量磁懸液體積，然后按照探傷過程中磁懸液濃度快速估算方法測試目前的磁懸液濃度，查表2求得期望配置濃度與目前配置濃度磁粉含量差值，用該差值乘以磁懸液體積，即可計(jì)算出需要添加多少克磁粉。

(1)應(yīng)用案例1

磁懸液濃度快速估算應(yīng)用案例1，如表3所示。

表3 應(yīng)用案例1

(2)應(yīng)用案例2

磁懸液濃度快速估算應(yīng)用案例2，如表4所示。

表4 應(yīng)用案例2

(3)應(yīng)用案例3

磁粉添加量應(yīng)用案例，如表5所示。

表5 應(yīng)用案例3

4 結(jié)論

(1) 通過制作“磁懸液濃度-試片顯示對照表”，可以看出在一定的條件(如磁化方式、磁場強(qiáng)度、靈敏度試片型號、磁粉、載液、磁懸液施加時(shí)間、白光照度、紫外輻照度等)下，A1型靈敏度試片人工刻槽的磁痕顯示濃密程度以及試片人工刻槽周圍背景磁粉聚集濃密程度，與磁懸液沉淀濃度有確定的對應(yīng)關(guān)系。

(2) 按照探傷過程中磁懸液濃度快速估算方法，探傷過程中只需2～5 min的時(shí)間即可對磁懸液沉淀濃度進(jìn)行快速估算，由于時(shí)間短，可以做到每小時(shí)測量一次。如果發(fā)現(xiàn)低于正常濃度，可立即進(jìn)行糾正，以防損失擴(kuò)大；相比傳統(tǒng)的錐形長頸沉淀管測量方法，不僅大大提高了工作效率，而且避免了磁懸液沉淀濃度低于標(biāo)準(zhǔn)下限值后100%復(fù)檢的現(xiàn)象。

(3)磁粉添加估算功能。如果想添加適量的磁粉將目前磁懸液沉淀濃度提高到預(yù)期沉淀濃度，首先按照探傷過程中磁懸液濃度快速估算方法估算目前磁懸液沉淀濃度，參照表2，求出預(yù)期沉淀濃度與目前沉淀濃度對應(yīng)的配置沉淀濃度差值，然后乘以磁懸液體積，即可知道需要添加的磁粉，方便易行。