新方法检验冲压模具和磁粉探伤防护探讨Word文档格式.docx

1、被加工的工件也多是铁磁性金属，工件在切断和冷作塑性变形时也会产生磁场，再者，模具与工件是紧密接触的，因而将工件的磁也导入了模具。由于所有模具的主要用料大都是含碳量高的合金钢和进行过淬火或者渗碳、渗氮、调质等硬化热处理工序，其剩磁感应强度和矫顽力较高，以至保磁能力特别强，所以模具在反复冲压过程中特显了自磁化现象。同时，模具在长期使用后会产生金属疲劳，而金属疲劳达到一个极限时，就会出现破裂。自磁化的材质在破裂的位置上会形成一个漏磁场，令该位置可以吸附磁粉，从而可以通过浇洒磁悬液观察到磁痕显示，特别是采用荧光磁粉，在紫外线灯的照射下，会产生人眼可见的黄绿色荧光，从而达到检测出裂纹的目的。过往的做法是

2、需要先将模具拆卸，然后应用磁粉或者其他NDT（无损探伤）方法。拆装影响生产，而且每次校对模具非常费时也影响产品的一致性。在不拆卸的情况下用普通磁粉探伤方法难以全面磁化，内孔和内槽或狭窄的构件也无法检测到；用涡流探伤方法也有很大的局限，同时要求检验人员具有丰富的经验和技巧，内孔和内槽或狭窄的构件同样也无法检测到。五金制品厂有大量的冲压机器，各式各样的冲压机器上又有不同形状的模具，模具的组合通常由一对公母模具组成，公模插入母模压制工件成形为各式各样的、大大小小的五金制成品，母模在冲压的过程中受到扩张的应力，长期的重复使用后会产生疲劳裂纹，如果模具有裂纹（破裂），其冲压出来的制品的形状和尺寸肯定会变

3、形和偏差，严重地影响产品质量甚至造成废品，特别是快速和多件式的冲压机更会在短时间内就造成大量的废品，肯定造成经济损失。如果模具基座突然爆裂，其破碎片迸出，更会造成人命伤亡，不幸地，这些事故却时有发生.如何有效地检出模具的裂纹而不影响生产呢？这一直是令人们费煞思量的问题。今天，我们发现工件在机械式的重复磨擦中自身磁化这一自然现象，而且在有裂纹的位置会产生很强的漏磁场，因而可利用漏磁能吸附磁粉的原理来检测裂纹。传统的磁粉探伤原理一样是利用漏磁场吸附磁粉来检测裂纹，不同的是磁粉探伤需要外加磁场，而我们现在是利用模具在冲压过程中自磁化产生漏磁场吸附磁粉来检测裂纹。通过实际观察，我们还发现由工件自磁化产

4、生的裂纹痕迹是最自然和最真实的，不论模具形状如何复杂，都如实地将有裂纹的痕迹呈现出来，完全不需要考虑磁化方向的问题，因为传统的磁粉探伤方法一定要考虑磁化方向，磁化方向与裂纹方向平行时是无法呈现磁痕的，形状复杂的工件更难以覆盖所有的方向；另外，磁化线圈、磁轭无法靠近或者完全接触工件，大大地降低了真实的磁化强度，磁化强度不足时灵敏度会下降，难保不会漏检，也有可能误将自磁化形成的磁痕迹消除掉反而造成漏检。漏磁也可以应用现在流行的“磁记忆”法，但是这种方法难以使用而且需要由很有经验的操作人员进行，其效率也低，还涉及很复杂的力学问题，以及缺陷定量、定性等等问题。磁粉探伤方法相对简单容易操作，任何人稍作培

5、训就能操作。为什么选择采用荧光磁粉呢？因为荧光磁粉在紫外线灯照射下激发出人眼最敏感的黄绿色荧光（波长510550nm），而且它对一些内孔、内槽和狭窄位置也能有效地检出。我们选择采用罐装油基性的荧光磁悬液（BS4069），效果最好，其灵敏度高、流动性好，而且清洗容易，不影响制品生产。再配备一套便携式紫外线灯，110V或220V交流电源，8001000W/cm2BS4489。在现场若环境光小于20lx可以直接用黑光灯照射检测，有需要时可以黑布帘遮掩。也可以用LED型紫外线灯更加安全、方便、快捷，不需要黑暗的环境也能有效地检测。近年兴起的磁记忆方法就是依据同样的原理13。磁致伸缩是铁磁性材料在受到应

6、力-应变时引起的磁化现象，在应力集中的位置（或有裂纹的位置）出现漏磁场，铁磁性材料在地磁场中因机械应力-应变引起的自发磁化规律见图213。图2 铁磁材料工件在地磁场中因机械应力-应变而产生的磁化He-地磁场；|B|-磁感应；|-应变；Br-剩余磁感应；Br-剩余磁感应增量；-周期性载荷增量，MPa实际上，这就是冲压/锻压模具的“运行磁化”和（铁磁性）制件的“加工磁化”现象4。4.铁磁性金属构件自磁化荧光磁粉探伤法的研究4.1磁记忆检测法的不足根据图1的原理，我建议用磁记忆每天下班时测量模具的磁场强度就可监控模具的使用状况，若每天测量的数据都维持在某一水平就表示正常，如果有一天突然有倍增的高磁场

7、强度，那么模具就很可能有裂纹了！这时可以拆卸模具并进一步用其他NDT方法验证。我曾在一个有裂纹的模具上做过磁记忆，可以很清楚测量到有裂纹的位置其磁场强度百倍于没有裂纹的位置。照说这是很简单易行的，但是操作起来不直观，客户不容易接受，而且需要懂技术的人来做，所以也就没有实际应用和推广。4.2磁粉探伤方法后来我想出一个方法-“铁磁性金属构件自磁化荧光磁粉探伤法”。我们在做磁粉探伤时都知道一定要外加磁化磁场，分连续磁化法和剩磁法，其中剩磁法是先磁化工件，利用工件能保留剩磁和有裂纹的位置形成漏磁场的特性，然后再洒上磁粉来进行检测，这种方法已经使用了很多年了，也是可行的，但是在使用中的模具现场外加磁化不

8、方便。根据这个原理和以上分析，我们知道铁金属在反复的机械式冲压过程中会产生磁化现象，当自磁化到一定的磁场强度时（所以一定要用过一段时间的模具才能使用这个方法），在有裂纹的位置会形成漏磁场，利用该漏磁场会吸附磁粉的特点，就可以像磁粉探伤一样来进行检测了。4.3新方法的优越性1） 不需要拆卸模具（或者简单拆除裸露即可）；2） 不需要外加磁化磁场；3） 任何时间都可以检测，不需要特别停工，只需每天下班时或者例行检修时顺便做，或者对模具（构件）怀疑有异常现象时随时就可以检测，大大地增加了检测量（次数），相对地提高了安全系数；4） 荧光磁粉的灵敏度最高，而且模具的内孔、内槽位置在紫外线灯的照射下也可以检

9、出裂纹来（用手电筒式的LED紫外线灯更加方便）；5） 操作简单，只需要简单的培训就可以操作。4.4新方法的局限性被检工件一定要是高碳钢和合金钢，而且是经过热处理（如渗碳、淬火、正火、渗氮等硬化处理）的模具，即具有高导磁率、高剩磁，才能满足检测需要；一定要是经过多次冲压（磨擦）和使用过的模具（构件）才能有较强的自磁化现象产生；必须在紫外线灯（传统的紫外线灯和最近出现的LED紫外线灯都行）下使用，而如果采用黑磁粉，则由于被检模具多为光洁度高的光亮表面，使用黑磁粉获得的对比度远不如荧光磁粉而不易观察；据我的经验，必须使用油基性荧光磁悬液（BS4069）才能够获得较好的检测效果；检测人员需要经过适当的

10、培训，视力正常，没有荧光色盲；有需要时用其他NDT方法验证。此外，检验员要有一个适当的培训，能正确地分辨假缺陷和非相关显示，常见的非相关显示有：模具本身结构组合处（缝隙）；磨削裂纹（表面均匀的网状裂纹）；划痕。5.结论我做无损探伤近三十年，最近再查看有关磁粉探伤的书籍，还没有看到有人利用过“铁磁性金属构件自磁化荧光磁粉探伤法”，我想将这种方法免费地传授给中国所有的五金行业，因为我看到每天有很多工人站在冲压机前工作，一旦模具爆破，所迸发出的碎片会造成工人伤亡事故，特别是在现在的中国-世界加工厂，每天都有成千上万的工人站在这危险的冲压机前，冒着生命危险在工作，一旦出事故，工人受到伤害，当老板的也头

11、痛，因为出了事故，老板除了要赔偿外，还会停工停产，造成更大的经济损失.为了更好地推广这种新方法的应用，我想通过本文予以披露，使更多的冲压工人及早从中受益，相信本方法在冲压/锻造工业中定能得到推广应用。6.新方法的应用前景本方法不仅适用于五金行业，只要是铁磁性金属在运行中有重复磨擦或者旋转的场合都有可能使用，例如：我在铁路车辆的一个马达轴上，轴承位拆卸后直接喷洒荧光磁悬液就可以清楚看见裂纹，更令人感到惊奇的是意想不到的纵向裂纹出现在轴承的樽径位，通常这些位置多是环向的疲劳裂纹，若按一般正常方法，用磁轭在轴向（纵向）施加磁化，就很可能将这种纵向裂纹给丢失了，除非再做一次周向磁化，否则会造成漏检，所

12、以可以肯定地说铁磁性金属构件自磁化荧光磁粉探伤法的另一优点是能将不同方向的裂纹同时地和如实地显示出来，不会漏检，而且不需要考虑磁化方向（图3）。图3 马达轴承樽径位的纵向裂纹冲压模具也是一样，同时显示不同方向的裂纹，而且是从内径向外扩裂，用荧光磁粉配紫外线灯就很容易将孔内的裂纹显示出来（见图4、5）。图4 冲压模具裂纹图5 冲压模具裂纹2002年5月重庆重型铸造厂的严大卫先生发现石油、天然气钻杆长期使用后检修时，只需直接喷洒磁悬液即可进行磁粉探伤，因为它们早已被强烈磁化了5。最近我发现铁路路轨在长期与车轮磨擦后也自然磁化了，只要喷洒上荧光磁悬液再用紫外线灯照射就可以清楚地看见表面裂纹（见图6、

13、7），在黑暗的隧道里使用荧光磁粉效果更加好。图6 路轨表面裂纹图7 路轨表面裂纹总而言之，铁磁性金属构件自磁化荧光磁粉探伤法还更可以广泛推广到各行各业，崭新的应用领域留待各位读者自己去开拓和研究吧！参考文献1 Doubov AA. Diagnostics of metal and equipment by means of metal magnetic memory A. Proceedings of ChSNDT 7th Conference on NDT and International Research Symposium C. Shantou, China: 1999. 181-18

14、7.2 任吉林、林俊明、池永滨等，金属磁记忆检测技术M.北京：中国电力出版社，2000.3 仲维畅，金属磁记忆法诊断的理论基础-铁磁性材料的弹-塑性应变磁化J.无损检测，2001, 23（10）：424-426.4 仲维畅，“加工磁化”和“运行磁化”原因初探A.中国电力工程学会第二届无损检测年会论文集C.南宁：1981.；磁性无损检测原理（论文集）.2003，南京：南京燃气轮机研究所：1001-10085 仲维畅，“石油、天然气钻杆的自发磁化-金属磁记忆检测与诊断技术原理之五” 磁性无损检测原理（论文集）.南京：1148-11501、荧光带来是紫外光辐射，对眼睛、皮肤都有伤害。使患皮肤癌和白内

15、障的概率增大。 2、是磁粉既电磁波对人体的影响 人体处于电场时，人体的导电性使电流通过皮肤流入大地，而磁场透过人体时有可能对血液之中的铁分子产生影响。电场通过皮肤可能引起湿疹等皮肤疾病。有人说经常使用计算机的女性容易皮肤老化。同样人们认识到电磁波对细胞增值性较快的血球和生殖器、淋巴等组织及对儿童更为有害。我们举磁场对人体的影响为例来看一下电磁波的危害吧。人体处于强磁场中时，体内各种磁性物质将受到磁引力。同时由于磁诱发作用（形成磁场的物体，磁化别的物体）产生磁化现象，即吸引或磁化体内红血球中铁（Fe）等磁性物体，从而影响其余磁性物质。显然，这将有害于身体健康。如果血液或细胞中存在磁性物质，则磁诱

16、发作用将妨碍血液和细胞的正常活动。重金属在体内的积累，和容易受磁诱发作用给身体致命打击。但是，电磁波对人体的影响很难科学地细致的加以探明。因为各种不同环境因素综合作用于人身，而且很难做长期的追踪调查。电磁波对人体的影响通过疫学调查及动物实验获得验证。1979年美国Colorado大学的NWertheimer教授与ELeeper教授做了高压送电线与小孩癌病之间的疫学调查。结果表明，处于强电磁场的小孩白血病的发病率高于其他小孩的发病率3倍以上。所谓疫学调查是比较认为癌发病原因的因素与癌患者增加率的研究方法。比较有名的疫学研究有烟与肺癌，即比较大量吸烟的人群与不吸烟的人群中肺癌患者的数量的多少，这里

17、研究的是烟与肺癌的关系。电磁波与小孩癌病之间关系研究正是利用了这种方法。该报告书不仅对全美而且对欧洲各国产生了很大影响，使人们积极研究ELF电磁波对人体的影响。目前通过各种动物实验，美、欧、日本等国的专家学者认为强电磁波对人体有大危害。1995年11月瑞典与丹麦共同研究组织在欧洲癌杂志上发表了研究结果，该研究报告认为处于5MG以上磁场的儿童白血病发病率高于正常儿童发病率的5倍。各种动物实验表明电磁波（1）使神经传导物质发生变化（2）使鸡、猪、老鼠细胞内及表面的钙含量发生变化，导致畸形胎儿，引发恶性淋巴肿瘤（3）降低老鼠的反应能力，减少睾丸重量，改变大脑化学成分，降低身体增长率。特别第三点将影响

18、孕妇的出产以及儿童生长。电磁波对人体的影响大体可分为热作用，刺激作用及非热作用。长时间的低周波微电磁波，是否影响身体健康成为目前电磁波有害理论的论战焦点。而强电磁波对人体的有害性已得到科学验证，因此世界各国为保护人身健康规定了接触电磁场最长时间限定。1. 热作用 电磁波的热作用可引发生物体组织细胞温度的上升。研究表明3Cm以下波长的微波可透过皮肤1Cm，而0.25-1m的微波可透过皮肤到达人体各器官。被皮肤吸收的微波转换为热，引起身体组织的温度上升。动物实验结果表明生物体的温度升高，引起行动变化，产生异常行动。而且39以上的子宫温度影响生物体的免疫功能。据分析生物体内最容易受到这种热作用的地方

19、是几乎没有血管的眼睛水晶体及睾丸。电磁波对眼睛的最严重危害为水晶体白内障。此时眼球内凸镜由于温度上升产生不透明部分，使人无法看清物体。1-10GHZ的微波容易使人产生这种白内障。有人曾做过这种动物实验，将2450MHZ电磁波（属于微波炉频率范围）照射兔子眼睛10分钟，结果开始出现了白内障现象。男性生殖细胞集合体睾丸温度相对于体温（约36）较低，而且对热非常敏感。温度的上升对进行减数分裂的生殖细胞产生决定性影响。2. 刺激作用 电磁波的刺激作用中有感电效果。电信号调节人体的所有功能。观察神经细胞，肌肉细胞等可以兴奋的人体所有功能最小单位的细胞表明，此类细胞两端的电位差达到一定水准，则向神经系统传

20、达兴奋信号或收缩肌肉。但是，外部流向人体的电流使神经的兴奋传导系统及肌肉运动系统的生物体电路系统产生异常，使人体发生某种变化。这种外部电流刺激神经细胞产生触电感觉，而刺激肌肉则产生肌肉收缩或肌不随意运动。刺激心肌使心室变软，心脏停止搏动，而刺激呼吸肌停止呼吸。3. 非热作用 上面所举的高压送电线电磁场引发小儿白血病等大部分疫学调查结果属于此范畴。对非热作用的影响目前很难加以确认，因此无法明确解释。将小鸡，猫的大脑皮质放在用低周波变调的UHF,VHF中，发现钙离子流出。信息传达，免疫系统功能，细胞增值离不开钙离子。实验结果表明50-60HZ的低周波也使钙离子流出。可见一般家电（60HZ）对人体也

21、有危害。另外一份研究报告表动物体松果体分泌（melatonin）对肿瘤细胞产生抑制作用，而低周波改变松果体的分泌量。ELF,VLF电磁波不仅对人体内细胞膜的钙分布，而且对钾、钠、氯等离子分布也产生影响，从而影响人体激素分泌。如上所述人体细胞利用微弱电信号通过神经传导热、疼痛、视觉等感觉，但细胞间这种交信遇到妨碍时将产生异外的细胞增殖，形成癌。而可以引发交信障碍的外部能量比预想不到的要微弱的多。实际上将电磁波加在实验培养的细胞时，发现细胞间化学物质移动发生变化，遗传因子生成遇到妨碍，激素及化学物质生成发生变化，癌细胞活动增加。对老鼠的实验，发现电磁波对其食欲、呼吸、睡眠等产生了障碍，而人体实验则

22、发现电磁波使脉搏减弱，使脑波产生异常现象。三、加强防护 电磁波有害论受到各种疑问，因为目前人类还无法说明白血病等许多疾病的产生原因，即使现代医学与科学相当发达，但对人体的研究仍远远不够，20世纪初某位学者提出吸烟导致肺癌时也曾遇到包括医生在内的许多学者的疑问。直到30年后，医学界才承认吸烟导致肺癌。对电磁波的研究仅过了20多年，同时电磁波与吸烟不同，其强度、频率、接触时间、波形等较复杂，因此很难证明它与癌之间的关系。与吸烟一样人们应该提高对电磁波危害的认识程度。综合目前的疫学调查，人们无法否认电磁波对人体有影响。因此我们应自主避免接触强电磁场；非接触不可时应该采取适当措施。注：电场的强度用V/

23、M来表示， 磁场的强度用G（高斯）或T（特斯拉）来表示。（1G=1000MG, 1T=104G, 1T=10MG.） （1MG=80MA/M）. 那是紫外灯。它的原理是先让工件充磁，同时浇淋了混有磁粉的煤油。工件因为有了磁性就会吸附了有荧光特性的磁粉，要是工件表面有裂缝的话，磁粉在裂缝表面就会因为裂缝处形成磁极大量积聚磁粉。而那盏紫外灯发出的光中有大量的紫外线。紫外线照射磁粉就会有荧光，磁粉多的地方荧光就比其他地方亮。紫外线伤害主要是对皮肤和眼睛的。还是不要做这工作太久。磁粉本身有没有对人体有害就不知道了，希望对你有帮助。RT射线检测：电磁辐射，杀伤人体细胞，致癌。UT超升波检测：到现在为止还

24、没有发现对人体有什么危害。MT磁粉检测：吸入磁粉会引起沉肺，磁粉入眼会刮伤眼角膜。PT渗透检测：异味，毒气。ET涡流检测：射线检测的优点和局限性射线检测的优点和局限性概括如下10点：1检测结果有直接记录底片由于底片上记录的信息十分丰富，且可以长期保存，从而使射线照相法成为各种无损检测方法记录最真实、最直观、最全面、追踪性最好的检测方法。2可以获得缺陷的投影图像，缺陷定性定量准确各种无损检测方法中，射线照相相对缺陷定性定量是最准的。在定量方面，对体积型缺陷（气孔、夹渣类）的长度、宽尺寸的确定也很准，其误差大致在零点几毫米。但对面积型缺陷（如裂纹、未熔合类），如缺陷端部尺寸（高度和张口宽度）很小，

25、则底片上影像尖端延伸可能辨别不清，此时定量数据会偏小。3体积型缺陷检出率很高，而面积型缺陷的检出率受到多种因素影响体积型缺陷是指气孔、夹渣类缺陷。一般情况下，直径在试件厚度的1%以上的体积型缺陷可以检出。在薄试件中，可检出缺陷的最小尺寸受人眼分辨率的限制，可达0.5mm或更小。面积型缺陷是指裂纹、未熔合类缺陷，其检出率的影响因素包括缺陷形态尺寸、透照厚度、透照角度、透照几何条件、源和胶片种类、像质计灵敏度等。虽然如此，一般可以说厚试件中的裂纹检出率较低，但对薄试件，除非裂纹或未熔合的高度和张口宽度极小，否则只要照相角度适当，底片灵敏度符合要求，裂纹检出率还是足够高的。4适宜检验厚度较薄的工作而

26、不适宜检验较厚工作因为检验厚工作需要高能量的射线探伤设备。300kV便携式X射线机透照厚度一般小于42mm，420kV移动式X射线机和Ir192 射线机透照厚度均小于100mm，对厚度大于100mm的工作照相需使用加速器或Co60，因此是比较困难的。此外，板厚增大，射线照相绝对灵敏度是下降的，也就是说对厚工作采用射线照相，小尺寸缺陷以及一些面积型缺陷漏检的可能性增大。5适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、楱材、锻件检测角焊缝的布置比较困难，摄得底片的黑度变化大，成像质量不够好。不适宜检验板材、楱材、锻件的原因是板材、锻件中的大部分缺陷与板平行，射线照相无法检出。此外楱材、锻件

27、厚度较大，射线穿透比较困难，效果也不好。6有些试件结构和现场条件不适合射线照相由于是穿透法检验，检测时需要接近工作的两面，因此结构和现场条件有时会限制检测的进行。例如有内件的容器，有厚保温层的容器，内部液态或因态介质未排空的容器等均无法检测；采用双壁单影法透照虽可以不进入容器内部，但只适用于直径小的容器，对直径较大（一般大于1000mm）的容器，就很难实施。此外射线照相对源至胶片的距离（焦距）有一定要求，如焦距太短，则底片清晰度会很差。7对缺陷在工作中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难除了一些根部缺陷可结合焊接知识和规律来确定其在工作中厚度方向的位置，很多缺陷无法用底片提供的信息定位。

28、缺陷高度可通过黑度对比的方法作出判断，但精确度不高，尤其是对影像细小的裂纹类缺陷，其黑度测不准，测定缺陷高度的误差较大。8检测成本高射线照相设备和逶照室的建设投资巨大：穿透能力40mm（钢）的300kV便携式X射线机至少需8万元，穿透能力100mm（钢）的420kV移动式X射线机至少需60万元，穿透能力100mm（钢）的Ir192 射线机至少需6万元，穿透能力大于100mm（钢）的Co60至少需50万元，加速器则需100万元以上。透照室按其面积、高度、防护等级等设计条件的不同，建设费用在数十万乃至数百万。此外，与其他无损检测方法相比，射线照相的材料成本（胶片、冲洗药液等）、人工成本也是很高的。9射线照相检测速度慢一般情况下定向X射线机一次透照长度不超过300mm，拍一张片子需10min，射线源的曝光时间一般更长。射线照相从透照开始到评定出结果需数小时。与其他无损检测方法相比，射线照相的检测速度很慢，效率低很。但特殊场合的特殊应用另当别论，例如周向X射线机周向曝光或射线源全景曝光技术应用则可以大大提高检测效