Liegt ein Gewindefehler an der Befestigungsschraube vor? Welche Prüftechnik ist besser?
Aug 06, 2024
Befestigungsschrauben, als Verbindungselemente, haben ein breites Anwendungsspektrum. Beispielsweise sind Bolzen eine wichtige Verbindungsmethode in der Schienenverkehrsindustrie und werden hauptsächlich zum Verbinden wichtiger Komponenten wie Bremsscheibenklemmen und Getriebe verwendet. Natürlich kann die Wärmebehandlung und Gewindebearbeitung von Bolzen während des Herstellungsprozesses zu ernsthaften Qualitätsproblemen wie Wärmebehandlungsrissen, unregelmäßigen Messerspuren, Formfehlern usw. führen. Damit jeder schnell und genau feststellen kann, ob die Befestigungsbolzen Mängel aufweisen, erklärt Ihnen Xiaorui im folgenden Text, welche Testtechnik besser ist.
Nachfolgend werden der Prozess und die Nachweisempfindlichkeit durch Penetrationsprüfung, Magnetpulverprüfung und Wirbelstromprüfung des Schraubengewindes nach der Ermüdungsprüfung verglichen, um eine geeignetere Nachweismethode für das Schraubengewinde zu erhalten.
1. Penetrationstests
Penetrationsprüfungen sind eine zerstörungsfreie Prüftechnik, die auf dem Prinzip der Kapillarwirkung basiert und zur Prüfung von Oberflächendefekten in nicht porösen Materialien dient. Das Funktionsprinzip besteht darin, eine farbstoffhaltige Eindringlösung auf die Oberfläche der zu prüfenden Probe aufzutragen, die durch Kapillarwirkung in die Oberflächendefekte eindringt. Anschließend wird überschüssige Eindringlösung von der Oberfläche entfernt und getrocknet und ein Entwickler aufgetragen. Die Eindringlösung, die in die Defekte eindringt, dringt durch Kapillarwirkung wieder in die Oberfläche des Werkstücks ein und bildet eine vergrößerte Darstellung. Anhand der Defektdarstellung wird die Qualität der Oberflächendefekte des Werkstücks beurteilt. Im Folgenden finden Sie eine kurze Beschreibung des Prüfverfahrens.
(1) Prüfmaterialien: Wählen Sie vier defekte 18CrNi4WA-Schrauben aus, die einem Ermüdungstest unterzogen wurden und jeweils mit 1 #, 2 #, 3 # und 4 # nummeriert sind.
(2) Penetrationsnachweissystem: Farbstoffpenetrationsmethode mit Lösungsmittelentfernung - Bildgebungsmittel in Lösungsmittelsuspension.
(3) Der Penetrationsprüfprozess umfasst die Vorreinigung, das Aufbringen des Eindringmittels, das Entfernen des Eindringmittels und die Bildgebung.
Vorreinigung: Entfernen Sie Ölflecken gründlich mit einem Reinigungsmittel von den Gewindeteilen der 4 Prüfschrauben. Trocknen Sie sie nach der Reinigung gründlich ab, um sie für den nächsten Vorgang vorzubereiten. Aufgrund des sehr geringen Abstands zwischen den im Experiment verwendeten Schraubengewinden ist die Reinigungswirkung des Reinigungsmittels möglicherweise nicht sehr gut. Daher kann die Reinigungszeit entsprechend verlängert werden, um sicherzustellen, dass die Ölflecken und andere Verunreinigungen an den Gewinde- oder Öffnungsfehlern gründlich gereinigt werden, um die Wirksamkeit des Penetrationstests sicherzustellen.
Eindringmittel auftragen: Sprühen Sie das Eindringmittel gleichmäßig auf den Gewindebereich. Der Gewindebereich sollte vollständig vom Eindringmittel benetzt sein. Die Infiltrationszeit sollte mindestens 20 Minuten betragen, um eine gute Infiltrationswirkung bei kleinen Ermüdungsrissen sicherzustellen. Während des gesamten Infiltrationsprozesses sollte sichergestellt werden, dass das Eindringmittel auf der geprüften Oberfläche feucht bleibt.
Eindringmittel entfernen: Das Entfernen des Eindringmittels ist ein wichtiger Schritt bei Penetrationstests. Unzureichende Reinigung kann zu einer übermäßigen Hintergrundmaskierung zugehöriger Anzeigen führen. Übermäßige Reinigung kann auch das gesamte Eindringmittel entfernen, das in den Defekt eingedrungen ist, was zum Scheitern des Penetrationstests führt. Beim Entfernen des Eindringmittels aus Bolzengewinden verwenden Sie zunächst ein sauberes und fusselfreies Tuch, um überschüssiges Eindringmittel zu entfernen. Falten Sie dann eine Ecke mit einer bestimmten Dicke von wellenlosem Papier und stecken Sie es zum Abwischen in den Gewindebereich. Der Gewindebereich sollte eine hellrosa Grundfarbe haben.
Bildgebung: Der Testbolzen verwendet ein Bildgebungsmittel auf der Basis eines feuchten Lösungsmittels aus einer Sprühdose. Vor dem Auftragen des Bildgebungsmittels muss die Sprühdose 3-5 Minuten lang geschüttelt werden, um das Pulver, das sich am Boden der Dose im Lösungsmittel abgesetzt hat, gleichmäßig zu verteilen. Das aufgetragene Bildgebungsmittel sollte einen gleichmäßigen dünnen Film auf dem Gewindebereich bilden, und die Bildgebungszeit beträgt im Allgemeinen 5-10 Minuten.
(4) Testergebnisse: Nur 1 # und 4 # der 4 TestBolzenzeigte Defekte (siehe Abbildung 1 und Abbildung 2). Die in Abbildung 1 gezeigten Oberflächendefekte sind punktförmige und linienförmige Defekte an der zweiten Gewindeposition. Erfahrungsgemäß kann der tatsächliche Defekt ein linienförmiger Defekt sein, bei dem die Punkte und Linien nicht miteinander verbunden sind. Dies kann daran liegen, dass das Eindringen des Eindringmittels in den Defekt zwischen den Punkten und Linien bei der Zwischenreinigung weggespült wird. Der in Abbildung 2 gezeigte Defekt ist ein linienförmiger Defekt an der zweiten Gewindeposition; die Oberflächenanzeige auf der rechten Seite des linienförmigen Defekts dürfte eine Fehlanzeige sein, die durch unzureichende Entfernung des Eindringmittels verursacht wird. Das Fehlen von Defekten in den Gewindeteilen der Schrauben 2# und 3# kann an einer unzureichenden Entfernung des Eindringmittels liegen, wodurch übermäßige Hintergrunddefekte maskiert werden.
2. Magnetpulverprüfung
Bei der Magnetpulverprüfung werden ferromagnetische Materialien oder Werkstücke direkt magnetisiert, indem Strom durchgeleitet oder in ein Magnetfeld gebracht wird. Unter bestimmten Bedingungen wird an der Defektstelle ein Streumagnetfeld erzeugt und magnetische Partikel oder magnetische Suspensionen werden auf die Oberfläche des Werkstücks aufgebracht. Das Streumagnetfeld an der Defektstelle zieht die magnetischen Partikel an und bildet eine magnetische Partikelanhäufung. Anhand der Lage, Form und Größe der magnetischen Partikelanhäufung können Art und Größe des Defekts bestimmt werden.
Hierzu wurde die Restmagnetismusmethode verwendetBolzenMagnetpulverprüfung. Wenn beispielsweise die kontinuierliche Methode zur Erkennung elektromagnetischer Induktion und das Eingießen einer magnetischen Suspension verwendet werden, werden bei langer Elektrifizierungszeit mehr magnetische Partikel an den Gewindeteilen mit kleinem Abstand adsorbiert, wodurch leicht ein übermäßiger Hintergrund entstehen kann. Nachdem die Restmagnetisierungsmethode zur Erkennung der Magnetisierung des Werkstücks verwendet wurde, wird {{0}} Mal Magnetsuspension eingegossen, um das Werkstück vollständig zu benetzen. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt das Gewindeteil keine übermäßigen magnetischen Hintergrundmarkierungen, was die Beobachtung erleichtert. Andererseits ist die Restmagnetinduktionsintensität der Schraube in diesem Test größer als 0,8 T und die Koerzitivkraft größer als 1 kA/m, sodass die Restmagnetisierungsmethode zur Erkennung verwendet werden kann.
2.1 Testvorgang:
(1) Prüfverfahren: Restmagnetismus-Messverfahren mit Hilfe der nassen fluoreszierenden Magnetpulverprüfung.
(2) Prüfgerät: CJW-1000 Bolzen-Magnetpulver-Fehlerdetektor.
(3) Prüfmuster: 4 Schraubenproben, die einem Dauerfestigkeitstest unterzogen wurden.
(4) Ultraviolettbestrahlungsstärke: 2600 μ W/cm2.
(5) Konzentration der Fluoreszenzmagnetsuspension: 0,1 mL/100 mL.
(6) Führen Sie eine Sensitivitätsüberprüfung durch.
2.2 Verfahren der Magnetpulverprüfung
(1) Reinigen Sie den Gewindeteil der Schraube von Ölflecken und Verunreinigungen.
(2) Schalten Sie den Fehlerdetektor ein und rühren Sie die magnetische Suspension 10 Minuten lang gründlich um. Injizieren Sie 100 ml der magnetischen Suspension in das Konzentrations-Niederschlagsröhrchen und lassen Sie sie 40 Minuten lang stehen. Lesen Sie dann das Volumen des magnetischen Pulvers im Niederschlagsröhrchen ab.
(3) Platzieren Sie das UV-Strahlungsintensitätsmessgerät auf dem Gewindeteil, um die Intensität des ultravioletten Lichts zu überprüfen.
(4) Klemmen Sie den Bolzen fest, schalten Sie die axiale Magnetisierung aus und die longitudinale Magnetisierung ein, mit einer Einschaltzeit von 0.25~1 s.
(5) Beenden Sie die Magnetisierung und entfernen Sie den Bolzen. Bringen Sie eine magnetische Suspension auf den Gewindeteil desBolzenDurch 2-3-maliges Gießen wird eine ausreichende Benetzung des Gewindeteils sichergestellt.
(6) Lassen Sie die Schraube zehn Sekunden lang waagerecht liegen (damit die im Gewindebereich vorhandene magnetische Restsuspension abfließen kann) und beobachten Sie die Anzeige der magnetischen Spur unter ultraviolettem Licht.
(7) Messen Sie die Entmagnetisierung der magnetischen Spurgröße.
2.3 Testergebnisse
Nur 1 # und 4 # der 4 getesteten Schrauben weisen Defekte auf, wie in den Abbildungen 3 und 4 dargestellt. Abbildung 3 zeigt lineare Anzeigen von ungefähr 8 mm und 12 mm an der zweiten Gewindeposition. Abbildung 4 zeigt eine lineare Anzeige von ungefähr 8 mm an der zweiten Gewindeposition. An den Schrauben 2 # und 3 # wurden keine defekten magnetischen Markierungen gefunden, was daran liegen kann, dass die geringe Größe des Defekts nicht genügend Streumagnetfeld bildet, um die magnetische Pulveransammlung zu absorbieren.
3. Wirbelstromprüfung
Das Prinzip der Wirbelstromprüfung besteht darin, dass sich eine von Wechselstrom durchflossene Spule einem Leiter nähert und das durch den Wechselstrom erzeugte magnetische Wechselfeld im Werkstück Wirbelstrom induziert. Die Eigenschaften des Werkstücks und das Vorhandensein oder Fehlen von Defekten können die Phase und Stärke der Wirbelströme beeinflussen, die wiederum das Magnetfeld beeinflussen und Änderungen der Spannung und Impedanz der Spule verursachen. Durch Messen der Änderungen der Spulenspannung oder Impedanz kann das Vorhandensein oder Fehlen von Defekten im Werkstück analysiert werden. Das Erkennungsmerkmal besteht darin, dass die Erkennungsspule das Werkstück nicht berühren oder mit dem Medium gekoppelt werden muss und die Erkennungsgeschwindigkeit hoch ist.
3.1 Prüfverfahren
Verwenden Sie einen Mehrfrequenz-Wirbelstromprüfer zur Durchführung von Wirbelstromprüfungen anBolzenThread-Bereich.
3.2 Testergebnisse
(1) Parameter der Wirbelstromprüfung
Magnetisierungsgerät: Wirbelstrom-Fehlerdetektor TEDDY+A (siehe Abbildung 5).
Sonde: Platzierungstyp: Spezialsonde zur Erkennung von Bolzengewinden (siehe Abbildung 6).
Anregungsfrequenz: 100 kHz~500 kHz.
Empfindlichkeitseinstellung: Der Bolzenprüfkörper aus dem gleichen Material weist im Gewindeteil einen künstlichen Riss mit einer Tiefe von 0,3 mm auf.
(2) Ergebnisse der Wirbelstromprüfung
Die Wirbelstromprüfung der Gewindeteile der Schrauben mit den Nummern 1 #, 3 # und 4 zeigt die Ergebnisse wie in den Abbildungen 7 bis 9 dargestellt. Die linke Seite der Abbildung zeigt einen künstlichen Riss mit einer Tiefe von 0.3 Imm, während die rechte Seite einen Defekt in der Testschraube zeigt.
4. Testfazit
An den Gewindeteilen von vier Schrauben, die einem Ermüdungstest unterzogen wurden, wurden magnetische Durchdringungspulver- und Wirbelstromtests durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass bei den Schrauben 1 #, 3 # und 4 # Defekte festgestellt wurden. Alle drei Nachweismethoden für die Schrauben 1 # und 4 # zeigten, dass bei den Wirbelstromtests nur die Schraube 3 # Defektsignale aufwies.
(1) Penetrationsprüfung: Erkennen von Punkt- und Linienfehlern (siehe Abbildung 1), bei denen es sich eigentlich um Linienfehler handeln sollte (wie in Abbildung 3 verifiziert), aber die vollständige Fehlermorphologie nicht angezeigt wird, führt zu einer geringen Erkennungsempfindlichkeit. Darüber hinaus gibt es viele Penetrationsprüfungsverfahren, und die Prüfzeit für eine Schraube beträgt fast 30 Minuten. Es ist auch sehr schwierig, überschüssige Penetrationsflüssigkeit an der Gewindewurzel zu entfernen. Eine unvollständige Entfernung kann leicht zu übermäßigem Hintergrund führen und die Empfindlichkeit verringern.
(2) Magnetpulverprüfung: In den Gewindeteilen sind deutlich Defekte zu erkennen.Bolzen1 # und 4 #, aber bei den Schrauben 2 # und 3 # werden keine magnetischen Spuren angezeigt. Dies kann an der geringen Größe der Defekte liegen, die kein ausreichendes Streumagnetfeld bildeten, um die Ansammlung magnetischer Partikel zu absorbieren. Darüber hinaus sollte für den Gewindeteil der Schraube die Restmagnetismusmethode verwendet werden. Die Restmagnetismusmethode erfordert eine Schraubenkoerzitivkraft von 1 kA/m und eine Restmagnetfeldstärke von über 0,8 T, sodass einige Schrauben mit dieser Methode nicht getestet werden können.
(3) Wirbelstromprüfung: Sie kann Defekte erkennen, die mit den beiden oben genannten Methoden nicht erkannt werden können, und zwar mit hoher Erkennungsempfindlichkeit und ohne erforderliches Koppelmedium. Die Erkennung kann mit hoher Effizienz und hoher Geschwindigkeit in 30 Sekunden abgeschlossen werden. Bei der Wirbelstromprüfung werden elektrische Signale zur Charakterisierung von Defekten verwendet, sodass die angezeigten Ergebnisse digitalisiert, gespeichert und reproduziert werden können und die Daten für die Prüfung problemlos automatisiert werden können.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wirbelstromprüfung an Bolzengewindestellen eine relativ hohe Empfindlichkeit und schnelle Erkennungsgeschwindigkeit aufweist und als Methode zur Erkennung von Oberflächenfehlern an Bolzengewindestellen bevorzugt werden kann.
