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1、1四、综合题一：四、综合题一：(45(45 分分) )一大型游乐设施传动轴（局部） ，结构尺寸如图 1 所示。材料牌号为 2Cr13，热处 理状态为调质处理（1050油淬，550回火） ，齿轮表面为淬火处理（860油淬） 。 工件为机加工表面，该工件经磁粉检测后需精加工。要求检测该轴外表面各方向缺陷 （不包括轴端面） 。请参照 JB/T4730.42005，采用高等级灵敏度探伤。验收级别为 级，请回答下列问题并填写磁粉检测工艺卡。图图 1:传动轴传动轴现有如下探伤设备与器材：现有如下探伤设备与器材：1、TC-6000 固定式磁粉探伤机、CYD3000 移动式磁粉探伤机、CEW-2000 固定式
2、磁 粉探伤机、CEW-1000 固定式磁粉探伤机，以上探伤机均配置 300100mm 的线 圈，5 匝， 。 2、GD-3 型毫特斯拉计。 3、ST-80（C）型照度计。 4、UV-A 型紫外辐照度计。 5、黑光灯。 6、YC2型荧光磁粉、黑磁粉、BW-1 型黑磁膏、水、煤油、LPW-3 号油基载液。 7、A1、C C 型试片。 8、磁悬液浓度测定管。 9、2-10 倍放大镜。21、为检测传动轴外表面各方向缺陷，在下列磁化方法中应选择哪些磁化方法（在相应 空格内画“” ）？并对未选用的磁化方法说明其理由。 （3 分） 线圈法 触头法 轴向通电法 磁轭法 答：、考虑题目要求检测传动轴外表面各方向
3、缺陷、检测效率，在上述给定的四 种磁化方法中只能选择通电法加线圈法，而不宜选用磁轭法和触头法。 （1 分）、不宜选用磁轭法和触头法的理由为：采用磁轭法和触头法检测该传动轴不 仅检测效率低，而且几乎难以操作。由于题目要求检测传动轴外表面各方向缺 陷，而选择磁轭法和触头法检测该传动轴，就必须进行大致垂直的两个方向的 磁化，且还要考虑相邻两次磁化的重叠，因此检测效率低；另外由于该传动轴 直径较小，检测时磁轭和触头很难与轴外表面紧密接触，实现对工件的有效磁 化，且触头与工件接触时容易打火烧伤工件。因此不宜选用磁轭法和触头法。 （2 分）2、请比较荧光磁粉和非荧光磁粉检测的特点，对于该工件应选择哪种磁粉
4、检测方法更 合适？ （4 分）答：、荧光磁粉：荧光磁粉在紫外光照射下，能发出 510550 nm 为人眼接受最 敏 感的色泽鲜明的黄绿色荧光，所以荧光磁粉的可见度及工件表面的对比度很高， 适用于任何颜色的受检表面，容易观察，探伤灵敏度高，检验速度快。但受光 线亮度的限制，设备、工序较复杂，成本也相对非荧光磁粉高，且有眼睛的防 护问题。 （2 分）、非荧光磁粉：所需设备简单、工序较少，不受光线的限制，成本相对荧光 磁 粉低，但灵敏度也相对荧光磁粉低。 （1 分）、由于该工件要求高等级灵敏度探伤、级合格，因此灵敏度是第一重要的，故该工件选择荧光磁粉探伤更合适 （1 分）33、如选用线圈法磁化，请计
5、算不同直径的 L/D 值、充填因数和磁化次数。 （5 分）答 : 、L/D 值： 90mm 轴 L/D90=（500125500）/90=12.5, 150mm 斜齿轮 L/D150=（500125500）/150=7.5 （2 分） 、充填因数： Y90=（300/2）2/（90/2）2=11.11 为低充填。 Y150=（300/2）2/（150/2）2=4 为中充填。 （充填因数大于 2，小于 10 故线圈法磁化时为中充填） 。 （2 分）、磁化次数： 90mm 段 500 /（100+300） （110%）=1.38 2 次，两段共 4 次 150mm 段 125/（100+300）
6、（110%）=0.347 1 次 （1 分）4、如选用轴向通电法磁化，请计算不同直径的磁化电流。 （2 分）答 : 、 90mm 轴： I90 =（8-15）D90=（8-15）90=(720-1350)A、150mm 斜齿轮: I150 =（8-15）D150 =（8-15）150=(1200-2250)A5、叙述对该工件实施磁粉检测的磁化顺序，并说明其理由。 （4 分）答：、磁化顺序：先轴向通电法后加线圈法磁化。 具体为：先对 90mm 轴进行轴向通电，再对 150mm 斜齿轮进行轴向通电， 然后先对 90mm 轴进行线圈法磁化，再对 150mm 斜齿轮进行线圈法磁化， 即先小直径后大直径
7、，先小规范后大规范。 （2 分）、其理由为：避免先采用大规范后再进行小规范磁化时因磁场过大易产生过度 背景 掩盖相关显示，影响磁痕分析 。同时由于周向磁化较纵向磁化更不宜退 磁，因此先轴向直接通电周向磁化后线圈法纵向磁化更有利于退磁。 （2 分）46、该工件在使用过程中容易在哪个部位产生何种缺陷？并预计缺陷的方向和磁痕特征。（4 分）答：、由于该工件为一带有斜齿轮的传动轴，因此在使用过程中其主要受力部位 是齿轮的齿面，所以容易在齿根部位产生断裂，其缺陷属于疲劳裂纹；此外该 轴受到比较大的扭矩，在 90mm 与 150mm 变径处有应力集中倾向，容易产 生裂纹，其性质也属于疲劳裂纹。 （2 分）
8、 、齿根部位断裂的方向为沿齿条平行方向，大致为纵向缺陷，与几何轴线呈斜 齿轮相同的夹角；变径处疲劳裂纹的走向为圆周方向。 （1 分）、其磁痕特征一般为中间粗，两头尖，磁痕浓密清晰。 （1 分）7、该工件经磁粉检测后是否需要退磁？并简述其理由。 （3 分）答：、该工件经磁粉检测后需要退磁。 （1 分）、因该传动轴经磁粉检测后还要进行精加工，如不退磁则工件的剩磁会吸附 铁屑等，在进行机加工时将影响工件的表面粗糙度和刀具寿命。同时由于该传动轴在使用时其齿轮要与别的齿轮啮合，如不退磁则齿轮处 的剩磁会吸附铁屑等物质，在使用中将严重影响其寿命。 （2 分）58、请自行选择磁粉检测相关参数并填写工艺卡。
9、（20 分）分）磁粉探伤工艺卡磁粉探伤工艺卡产品名称传动轴工件规格150/90125/500mm材料编号2Cr13检测 部位轴外表面 （不包括轴端面）检测 时机热处理后热处理后 (0.5(0.5 分分) )探伤 设备CYD3000 (TC-6000) (1 分分)检测 方法荧光湿式交流连续荧光湿式交流连续 法法( (或非荧光或非荧光) )(2(2 分分) )磁化 方法轴轴向向通通电电法法线线圈圈法法（3 3 分分）紫外光 照度或 工件表 面光照度荧光荧光1000uW/cm1000uW/cm2 2 ( (非荧光非荧光10001000 lx)lx)(1(1 分分) )标准 试片C C8/508/5
10、0 （或或A A1 1 1 15 5/ /1 10 00 0） (1(1 分分) )磁粉 载液YC2 型荧光磁粉、型荧光磁粉、LPW-3 号油基载号油基载 液液 （黑磁粉（黑磁粉+ +水、水、 BW-1 型黑磁膏型黑磁膏+ +水）水） (0.5(0.5 分分) )磁悬液 配置浓 度荧光荧光 0.5-3.00.5-3.0 g/lg/l （或非荧光（或非荧光 10-25g/l10-25g/l） (1(1 分分) )磁悬 液施 加方 法喷喷. .浇磁浇磁 悬液均可悬液均可 (0.5(0.5 分分) )电流 种类交流电交流电(0.5(0.5 分分) )周向磁 化规范按标准计算：按标准计算： I I1
11、1=(720-1350)A=(720-1350)A I I2 2= =（1200-22501200-2250）A A 最终以最终以 C C 型或型或 A A 型试片确型试片确 定定(2(2 分分) )纵向 磁化 规范正中放置正中放置 I I1 1=72510%A=72510%A 偏心放置偏心放置 I I2 2=72010%A=72010%A 最终以最终以 C C 型或型或 A A 型型 试片确定试片确定 (2(2 分分) )检测 方法 标准JB/T4730.42005 (0.5(0.5 分分) )质量 验收 等级级级 (0.5(0.5 分分) )不允 许缺 陷1 1任何裂纹和白点。任何裂纹和白
12、点。 2 2任何线性缺陷磁痕。任何线性缺陷磁痕。 3 3在在 2500mm2500mm2 2评定框内，其中一条矩形边长最大为评定框内，其中一条矩形边长最大为 150mm,150mm,单个圆形缺陷磁痕单个圆形缺陷磁痕 d d2mm2mm，且在评定，且在评定 框内框内1 1 个。个。 4.4. 综合评级超标的缺陷磁痕。综合评级超标的缺陷磁痕。 (2(2 分分) )6示意草图：（画出磁化示意图）(1(1 分分) )编 制MT-(MT-)MT-(MT-)(0.5(0.5 分分) )年 月 日审 核(MT-)(MT-)(0.5(0.5 分分) )年 月 日五、综合题二：（五、综合题二：（25 分）分）一
13、在制钢质无缝气瓶，公称工作压力为 15MPa,公称容积为 70L,盛装介质为氧气, 主体材质为 34Mn2V，气瓶的结构和规格如图 2，34Mn2V 钢经调质处理后的磁滞回路和 磁化曲线见图 3；制造工艺为：落料块料加热冲孔拔伸切口收口整形调质 热处理外表面喷丸螺纹加工水压试验压钢印铆颈圈涂装装阀气密试 验成品入库。根据设计图样要求,气瓶外表面应进行 100%磁粉检测，检测标准为 JB/T4730.4-2005，合格级别为级。图 2：无缝气瓶Br=0.9T Hc=1280A/m H1=2500A/m H2=3600A/m H3=4850 A/m 磁滞回路图 磁化曲线图图 31、根据气瓶的生产工艺,你认为外表面磁粉检测应放在哪道工序之后?并简述理由。 （5 分） 答：磁粉检测应放在外表面喷丸处理后进行。其理由如下：（1 分）71）为保证气瓶水压试验的安全，磁粉检测一般应在水压试验前进行；（1 分） 2）磁粉检测的工序应安排在容易产生缺陷的工序之后，因调质热处理为淬火+高温回 火，气瓶经淬火后容易产生淬火裂纹；（2 分） 3）另外，调质热处理后气瓶表面的氧化皮等杂物，会影响磁粉检测结果的正确性和完 整性，气瓶经外表面喷丸处理后，能够去除表面氧化皮等杂物，使气瓶表面粗
