ファスナーボルトのねじ山に欠陥がありますか? どのテスト手法が優れていますか?
Aug 06, 2024
ファスナーボルト締結部品としてのボルトは、幅広い用途があります。たとえば、ボルトは鉄道輸送業界で重要な締結方法であり、主にブレーキディスククランプやギアボックスなどの重要な部品の締結に使用されます。もちろん、製造工程中のボルトの熱処理やねじ加工は、熱処理割れ、不規則なナイフマーク、形状欠陥などの重大な品質問題を引き起こす可能性があります。締結ボルトに欠陥があるかどうかを誰もが迅速かつ正確に見つけられるように、Xiaoruiは次のテキストでどのテスト手法が優れているかを説明します。
以下は、ボルトねじに対するより適切な検出方法を得るために、疲労試験後のボルトねじに対する浸透試験、磁粉探傷試験、渦電流試験によるプロセスと検出感度の比較です。
1. 侵入テスト
浸透試験は、毛細管現象の原理に基づいて、非多孔質材料の表面開口部欠陥を検査する非破壊検査技術です。動作原理は、検査する試料の表面に染料を含む浸透溶液を塗布し、毛細管現象により表面開口部欠陥に浸透することです。次に、表面の余分な浸透溶液を除去して乾燥させ、現像液を塗布します。欠陥に浸透した浸透溶液は、毛細管現象によりワークピースの表面に再浸透し、拡大表示を形成します。欠陥表示に基づいて、ワークピースの表面開口部欠陥の品質評価が行われます。以下は、テストプロセスの簡単な説明です。
（１）試験材料：疲労試験済みの不良18CrNi4WAボルト４本を選択し、それぞれ１番、２番、３番、４番と番号を付ける。
（２）浸透検出システム：溶媒除去型染料浸透法－溶媒懸濁造影剤。
（３）浸透試験のプロセスには、事前洗浄、浸透剤の塗布、浸透剤の除去、および画像化が含まれます。
事前洗浄：洗浄剤を使用して、4 つのテスト ボルトのねじ部分の油汚れを徹底的に除去します。洗浄後、十分に乾燥させて次のプロセスに備えます。実験に使用したボルトのねじ山の間隔が非常に狭いため、洗浄剤の洗浄効果があまり良くない可能性があります。したがって、洗浄時間を適切に延長して、ねじ山または開口部の欠陥の油汚れやその他の汚染物質が徹底的に洗浄され、貫入試験の有効性が確保されるようにすることができます。
浸透剤を塗布する: ねじ部分に浸透剤を均一にスプレーし、ねじ部分が浸透剤で完全に濡れている必要があります。小さな疲労亀裂に対する浸透効果を確保するには、浸透時間を少なくとも 20 分にする必要があります。浸透プロセス全体を通して、テスト対象の表面で浸透剤が湿った状態を保つ必要があります。
浸透剤の除去：浸透剤の除去は浸透試験の重要なステップであり、不十分な洗浄は関連する表示の背景の過度のマスキングを引き起こす可能性があります。また、過度の洗浄は欠陥に浸透した浸透剤をすべて除去し、浸透試験の失敗につながる可能性があります。ボルトのねじ山から浸透剤を除去するプロセスについては、まず清潔で糸くずの出ない布を使用して余分な浸透剤を取り除き、次に軸のない紙を使用して一定の厚さの角を折り、ねじ山部分に挿入して拭きます。ねじ山部分は淡いピンク色のベースカラーになっているはずです。
イメージング: テストボルトは、スプレー缶の湿式溶剤ベースのイメージング剤を使用します。イメージング剤を塗布する前に、スプレー缶を 3-5 分間振って、缶の底に沈殿した粉末を溶剤に均一に分散させる必要があります。塗布されたイメージング剤は、ねじ山部分に均一な薄い膜を形成するはずで、イメージング時間は通常 5-10 分です。
（４）テスト結果：４つのテストのうち１つと４つだけボルト欠陥が見られました（図1と図2を参照）。図1に示す表面欠陥は、2番目のねじ位置にある点状の欠陥と線状の欠陥です。経験上、実際の欠陥は、点と線がつながっていない線状の欠陥である可能性があります。これは、中間洗浄中に点と線の間の欠陥に浸透剤が浸透したことが原因である可能性があります。図2に示す欠陥は、2番目のねじ位置にある線状の欠陥です。線状の欠陥の右側の表面表示は、浸透剤の除去が不十分なために生じた誤表示のはずです。ボルト2＃と3＃のねじ部分に欠陥がないのは、浸透剤の除去が不十分で、背景の欠陥が過度に隠されているためである可能性があります。
2. 磁性粒子検査
磁性粒子検査技術は、強磁性材料またはワークピースに電流を流したり磁場内に置くことで直接磁化させる技術です。特定の条件下では、欠陥部位に漏れ磁場が発生し、磁性粒子または磁性懸濁液がワークピースの表面に塗布されます。欠陥部位の漏れ磁場は磁性粒子を引き寄せ、磁性粒子の堆積を形成します。磁性粒子の堆積の位置、形状、サイズに基づいて、欠陥の性質とサイズを判断できます。
残留磁気法はこれに使用されたボルト磁性粒子試験試験。例えば、一方では、連続法で電磁誘導を検出し、磁気懸濁液を注ぐ場合、通電時間が長いと、間隔の狭いねじ部に吸着する磁性粒子が多くなり、過度の背景が形成されやすくなります。残留磁化法を使用してワークピースの磁化を検出した後、{0}}回の磁気懸濁液を注ぎ、ワークピースを十分に濡らします。このとき、ねじ部は過度の背景磁気マークを生成せず、観察しやすくなります。一方、このテストでのボルトの残留磁気誘導強度は0.8Tを超え、保磁力は1kA / mを超えているため、残留磁気法を使用して検出できます。
2.1 テストプロセス:
（１）試験方法：残留磁性湿式蛍光磁性粒子試験。
（２）試験装置：CJW-1000ボルト磁気粒子探傷器。
（３）試験サンプル：疲労試験を実施したボルトサンプル４個。
（４）紫外線照射量：2600μW/cm2。
（５）蛍光磁気懸濁液濃度：0.1mL/100mL。
（６）感度検証を行う。
2.2 磁性粒子検査プロセス
（１）ボルトのねじ部の油汚れや不純物をきれいに除去します。
（２）探傷器の電源を入れ、磁性懸濁液を１０分間よく撹拌する。濃縮沈殿管に磁性懸濁液１００ｍｌを注入し、４０分間放置する。その後、沈殿管内の磁性粉の体積を読み取る。
（３）紫外線照度計をネジ部に当てて紫外線の強さを確認します。
（４）ボルトを締め、軸方向の磁化をオフにし、縦方向の磁化をオンにします。電源オン時間は0.25〜1秒です。
（５）磁化を止めてボルトを取り外します。ボルトのねじ部に磁気サスペンションを塗布します。ボルト2-3 回注ぎ、ねじ部分が十分に濡れていることを確認します。
（6）ボルトを水平に10秒間放置し（ねじ部に残留する磁性懸濁液を流し去る）、紫外線下で磁気トレース表示を観察する。
（７）磁気トレースサイズの減磁を測定する。
2.3 テスト結果
図 3 と 4 に示すように、4 つのテスト ボルトのうち 1 # と 4 # にのみ欠陥が見られます。図 3 は、2 番目のねじ位置で約 8 mm と 12 mm の線状表示を示しています。図 4 は、2 番目のねじ位置で約 8 mm の線状表示を示しています。ボルト 2 # と 3 # には欠陥の磁気マークは見つかりませんでした。これは、欠陥のサイズが小さく、磁性粉の蓄積を吸着するのに十分な漏れ磁場が形成されなかったためと考えられます。
3. 渦電流検査
渦電流検査の原理は、交流電流が流れるコイルが導体に近づき、交流電流によって発生する交流磁場がワークに渦電流を誘導することです。ワークの特性や欠陥の有無は渦電流の位相と大きさに影響を与え、それが磁場に影響を与えてコイルの電圧とインピーダンスの変化を引き起こします。コイルの電圧やインピーダンスの変化を測定することで、ワークの欠陥の有無を分析できます。検出コイルがワークに接触したり媒体と結合したりする必要がなく、検出速度が速いことが検出の特徴です。
3.1 試験方法
マルチ周波数渦電流探傷器を使用して、ボルトスレッド領域。
3.2 テスト結果
（１）渦電流試験パラメータ
磁化装置：TEDDY+A渦電流探傷装置（図5参照）。
プローブ：配置型特殊ボルトねじ検出プローブ（図6参照）。
励起周波数：100kHz〜500kHz。
感度調整: 同じ材質のボルトテストブロックのねじ部に、深さ 0.3 mm の人工亀裂が入っています。
（２）渦電流検査結果
1番、3番、4番のボルトのねじ部分の渦電流試験の結果は、図7～9のとおりです。図の左側は、深さ0.3 lmmの人工亀裂を示しており、右側は試験ボルトの欠陥を示しています。
4. テストの結論
疲労試験を受けた 4 本のボルトのねじ部に対して、浸透磁粉探傷試験と渦電流試験を実施しました。その結果、ボルト 1 #、3 #、4 # に欠陥が検出されました。その中で、ボルト 1 # と 4 # の 3 つの検出方法すべてにおいて、ボルト 3 # は渦電流試験でのみ欠陥信号を示しました。
（1）浸透試験：点欠陥と線欠陥を検出します（図1を参照）。これらは実際には線欠陥であるはずですが（図3で検証）、完全な欠陥形態を表示できないため、検出感度が低くなります。また、浸透試験のプロセスが多く、ボルト1本の試験時間は30分近くかかります。また、ねじの根元にある余分な浸透液を除去するのは非常に困難です。不完全な除去は、過剰なバックグラウンドを引き起こし、感度を低下させる可能性があります（図1を参照）。
（２）磁性粒子試験：ねじ部の欠陥が明確に見えるボルトボルト 1 # と 4 # には磁気痕跡が見られますが、ボルト 2 # と 3 # には磁気痕跡が見られません。これは欠陥のサイズが小さく、磁性粒子の蓄積を吸着するのに十分な漏れ磁場が形成されなかったためと考えられます。また、ボルトのねじ部分には残留磁気法を使用する必要があります。残留磁気法では、ボルトの保磁力が 1 kA/m、残留磁場強度が 0.8 T 以上である必要があるため、この方法では一部のボルトをテストできません。
（3）渦電流検査：上記2つの方法では検出できない欠陥を、高い検出感度と結合媒体を必要とせずに検出できます。高効率で高速で、30秒で検出を完了できます。渦電流検査は電気信号を使用して欠陥を特徴付けるため、表示された結果をデジタル化、保存、再現することができ、データを簡単に自動化してテストできます。
まとめると、ボルトのねじ位置での渦電流検査は、感度が比較的高く、検出速度が速いため、ボルトのねじ位置の表面欠陥を検出する方法として優先的に採用できます。
