CN101393168B - 一种磁粉探伤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁粉探伤装置，包括被检测工件两端面位置分布的叉形电流线圈，叉形电流线圈对被检测工件呈两面包容状，被检测工件端面位置的叉形电流线圈为由中心向外放射状的多条导体线组成，左右端面位置的叉形电流线圈分别固定在探伤设备的两个固定座上，两个固定座可相对移动，左右端面位置的叉形电流线圈通过可开合的接线端子相连接，所述接线端子闭合时将叉形电流线圈连接为电流通路。本发明克服了穿棒法对大型环形、盘形或空心工件检测的不足，使磁化效果理想、检测结果准确可靠，适应批量检测，特别适应内、外直径之差较大的环形、盘形或空心工件的检测。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种磁粉探伤机的磁化装置，特别是磁粉探伤机的磁化线圈。
背景技术
磁粉探伤是利用磁现象检测工件表面及近表面缺陷的，它是漏磁检测方法中最常用的一种。磁粉探伤的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用。铁磁材料或工件磁化后，在表面及近表面的缺陷处磁力线发生变形，逸出工件表面形成磁极并形成可检测的漏磁场。此时，在工件表面上撒上磁粉或浇上磁悬液，磁粉粒子便会吸附在缺陷区域，显示出缺陷的位置、形状和大小，这就是磁粉探伤的基本原理。磁力线与缺陷垂直时，漏磁场最强，也最有利于缺陷的检出；而若与裂纹平行，则无漏磁场产生，缺陷不可能被检出。为了发现所有的缺陷，于是发展了各种不同的磁化方法，以便在工件上建立各种不同方向的磁场。根据在工件上建立磁场的方向，一般可分为周向磁化、纵向磁化和多向磁化。周向磁化系指给工件直接通电，或者使电流流过贯穿工件中心孔的导体，旨在工件中建立一个环绕工件的并与工件轴垂直的闭合磁场，磁力线具有闭合的形状。周向磁化主要用于发现与工件轴向平行的缺陷，即与电流方向平行的缺陷。纵向磁化系指将电流通过环绕的线圈，使工件沿纵向方向磁化的方法，工件中的磁力线平行于线圈的轴心线。纵向磁化主要用于发现与工件轴向垂直的缺陷。利用电磁轭磁化使磁力线平行于工件轴向亦属于纵向磁化这一类。多向磁化系指通过复合磁化使之在工件中产生一个大小及方向随时间成圆形或螺旋形变化的磁场。因为磁场的方向在工件上不断地变化着，所以可检查出不同方向的缺陷。磁化电源通常由变压器次级产生的低电压大电流提供。
对于环形、盘形或空心工件的周向磁化，通常采用穿棒法或电缆缠绕法，纵向磁化通常采用磁轭及线圈法进行磁化。穿棒法是将一通电导体穿入环形、盘形或空心工件的方法，又称做中心导体法或电流贯通法。这种方法主要用于检测沿工件轴向的纵向缺陷，可以同时发现工件内外表面的轴向缺陷及两端面的径向缺陷。由于穿棒法的磁场强度与工件的直径成反比，靠近中心孔表面的磁场比外侧表面磁场强，磁场分布很不均匀，特别是内、外直径之差较大的环形、盘形或空心工件，其磁场分布内强外弱的现象更加严重；而且对于外径较大的环形、盘形或空心工件，工件外侧要达到足够的磁场，穿棒电流要很大，耗能、磁化精度难以控制。
电缆缠绕法是用软电缆缠绕环形、盘形或空心工件通电磁化的方法，采用这种方法磁化时，只要电缆缠绕均匀，工件上的磁场分布比较均匀，可形成沿工件圆周方向的周向磁场，用于发现与磁化电流平行的径向缺陷，也可同时发现工件内外表面的轴向缺陷及两侧面的径向缺陷。它的缺点是人工缠绕繁琐，而且人工缠绕的一致性差，工作效率低，不适用于批量检测。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供了一种磁粉探伤机的开合式叉形线圈，以克服上述环形、盘形或空心工件的周向磁化时采用穿棒法或电缆缠绕法的不足之处。
(二)技术方案
为了解决此技术问题，本发明采取以下方案：
本发明提供一种磁粉探伤装置，包括被检测工件两端面位置分布的叉形电流线圈，叉形电流线圈对被检测工件呈两面包容状，被检测工件端面位置的叉形电流线圈为由中心向外放射状均匀分布的多条导体线组成，左右端面位置的叉形电流线圈分别固定在探伤设备的两个固定座上，两个固定座可相对移动，左右端面位置的叉形电流线圈通过可开合的接线端子相连接，所述接线端子闭合时将叉形电流线圈连接为电流通路。所述叉形电流线圈的多条导体线为3条以上。
其中，所述磁粉探伤装置还包括环形电流线圈，所述环形电流线圈位于被检测工件的端面，由内向外呈逐渐向外扩展的环形，所述环形的最内端和最外端分别设有内径端子和外径端子，内径端子和外径端子与磁化电源连接，形成电流通路。
其中，所使用的磁化电源为具有A、B、C三相的交流电源，叉形电流线圈连接A、B两相，环形电流线圈连接B、C两相或A、C两相。
其中，被检测工件两端面设置两个环形电流线圈，两个环形电流线圈上各有一个端子相连接，两个环形电流线圈上各另外一个端子连接三相磁化电源的B、C两相或A、C两相，两个环形电流线圈形成一个电流通路。
其中，所述磁粉探伤装置还包括铁芯探测磁棒，能够插入被检测工件的孔心，所述接线端子为由小气缸驱动啮合压紧机构啮合。
其中，所述接线端子设置于被检测工件的外径面，被检测工件左端面的叉形电流线圈的中心处每两条相邻的导体线间隔地依次设置为连接和不连接，被检测工件右端面的叉形电流线圈的中心处每两条相邻的导体线间隔地依次与左端面相对应地设置为不连接和连接，使两个端面的叉形电流线圈整体形成一个电流通路。
其中，所述接线端子设置于被检测工件的外径面和内径面，被检测工件两个端面相对应的两条导体线通过外径面和内径面的接线端子形成一个电流通路，多条左右端面对应的导体线对形成多个电流通路。
(三)有益效果
1、克服了穿棒法检测外径较大的环形、盘形或空心工件时磁场分布不均、严重内强外弱，磁化效果不甚理想，而且耗能大的缺点。
2、克服了电缆缠绕法人工缠绕繁琐、工作效率低，不适用于批量检测的弱点。
3、叉形线圈开合移动，增加了灵活性；叉尖触头处的啮合面采用小气缸驱动啮合机构啮合，保证啮合面接触良好可靠。
4、磁场分布较均匀，提高了检测精度。
附图说明
图1：本发明实施例1的磁粉探伤装置与被检测工件
图2：图1中虚线所包围部分的由小气缸驱动啮合压紧机构
图3：左右叉形电流线圈中心处相间隔的连接和不连接以形成一个共同的电流通路的连接形状示意图
图中，1、固定座，2、铁芯探测磁棒，3、环形电流线圈，4、接线端子，5、连接磁化电源的接头，6、啮合压紧机构，7、叉形电流线圈，8、压紧片，9、口字形支架，10、压紧气缸。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，被检测工件为直径1250mm、厚度210mm、内孔230mm的环形工件，例如机车车轮、轮心等环形工件，磁粉探伤装置有两组6匝由规格为10×30mm的铜棒或铜排制成的叉形电流线圈7，其形状为叉形、其每匝投影为U形，两组叉形电流线圈7分别固定在被检测工件两侧、厚度为15mm的两块环氧树脂板内侧，环氧树脂板通过固定座1与探伤装置的活动机构连接，既起固定作用又起匝间绝缘作用，两组叉形电流线圈7结构为开合式，两块环氧树脂板外侧还固定有环形电流线圈3，固定座1上还固定有铁芯探测磁棒2。左右两侧的叉形电流线圈7通过被检测工件外径面处的接线端子4相连接，接线端子4的连接处装有压紧气缸10驱动的啮合压紧机构6，啮合压紧机构6的口字形支架9内装有左叉形线圈叉尖，叉尖为斜面接触片，口字形支架9内还装有压紧片8；右叉形电流线圈触头为斜面叉尖。当右叉形电流线圈的叉尖插入左叉形线圈触头处口字形支架9内，小气缸动作，驱动啮合压紧机构使叉形电流线圈的叉尖斜面啮合，保证啮合面接触良好可靠。上述左叉形电流线圈的叉臂长60mm，叉背杆长600mm，右叉形电流线圈的叉臂长550mm，叉背杆长600mm，左叉形电流线圈的叉尖触头处共装有11只口字形支架，共采用11只小气缸驱动啮合压紧机构啮合，线圈之间的角度为60度。在使用时，工件由托辊支撑，夹持机构保证工件稳定；含有铁芯的纵向线圈的接线端子与纵向磁化变压器输出相连；叉形电流线圈的左叉形电流线圈接线端子及右叉形电流线圈接线端子分别与磁化电源的B、C相相连。检测时，纵向磁化变压器给纵向线圈中通入磁化电流，根据电磁感应原理，该磁化电流在工件上产生环绕工件径向的磁力线，可发现与工件圆周方向一致的缺陷；周向磁化变压器给叉形线圈中通入磁化电流，根据电磁感应原理，该磁化电流在工件上产生沿圆周方向的磁力线，可以同时发现工件内外表面的轴向缺陷及两端面的径向缺陷。纵向磁场和周向磁场在时间相位上错开一定角度的交变磁场迭加于工件上，其矢量在工件表面形成转速和电流同步，峰值轨迹与幅值相关的椭圆形旋转磁场，对工件进行复合磁化，该磁场可检测工件表面任意方向的缺陷。由于周向磁化采用叉形线圈，线圈均匀地缠绕在工件上，因此周向磁场分布均匀，克服了传统的穿棒法磁化大型环形工件时磁场分布内强外弱的现象。
实施例2
被检测工件为直径2530mm、厚度110mm、内孔1850mm特大环形工件，例如变桨轴承内外圈等环形工件，磁粉探伤装置有两组8匝由规格为15×40mm的铜棒或铜排制成的叉形电流线圈，其形状为叉形、其每匝投影为U形，两组叉形电流线圈分别固定在被检测工件两侧、厚度为15mm的两块环氧树脂板内侧，环氧树脂板通过固定座1与探伤装置的活动机构连接。上述叉形电流线圈的叉臂长80mm，叉背杆长850mm，右叉形线圈的叉臂长450mm，叉背杆长1350mm，左叉形线圈的叉尖触头处共装有15只口字形支架，共采用15只小气缸驱动啮合压紧机构啮合，线圈之间的角度为45度。
本发明适用于其他类似的环形、盘形或空心工件的检测。实际应用中，叉形电流线圈的尺寸可以调整，材料也可以采用其他导体，叉形电流线圈的臂长、匝数、线圈之间的角度也可以由其他组合；叉形电流线圈的截面、臂、叉尖触头也可以采用其他形状；压紧啮合机构也可以采用其他结构的连接形式。
Claims (8)
1.一种磁粉探伤装置，包括被检测工件两端面位置分布的叉形电流线圈，其特征在于：叉形电流线圈对被检测工件呈两面包容状，被检测工件端面位置的叉形电流线圈为由中心向外放射状均匀分布的多条导体线组成，左右端面位置的叉形电流线圈分别固定在探伤设备的两个固定座上，两个固定座可相对移动，左右端面位置的叉形电流线圈通过可开合的接线端子相连接，所述接线端子闭合时将叉形电流线圈连接为电流通路。
2.根据权利要求1所述的磁粉探伤装置，其特征在于：所述磁粉探伤装置还包括环形电流线圈，所述环形电流线圈位于被检测工件的端面，由内向外呈逐渐向外扩展的环形，所述环形的最内端和最外端分别设有内径端子和外径端子，内径端子和外径端子与磁化电源连接，形成电流通路。
3.根据权利要求1所述的磁粉探伤装置，其特征在于：所述叉形电流线圈的多条导体线为3条以上。
4.根据权利要求2所述的磁粉探伤装置，其特征在于：所使用的磁化电源为具有A、B、C三相的交流电源，叉形电流线圈连接A、B两相，环形电流线圈连接B、C两相或A、C两相。
5.根据权利要求4所述的磁粉探伤装置，其特征在于：被检测工件两端面设置两个环形电流线圈，两个环形电流线圈上各有一个端子相连接，两个环形电流线圈上各另外一个端子连接三相磁化电源的B、C两相或A、C两相，两个环形电流线圈形成一个电流通路。
6.根据权利要求1所述的磁粉探伤装置，其特征在于：所述磁粉探伤装置还包括铁芯探测磁棒，能够插入被检测工件的孔心，所述接线端子为由小气缸驱动啮合压紧机构啮合。
7.根据权利要求1所述的磁粉探伤装置，其特征在于：所述接线端子设置于被检测工件的外径面，被检测工件左端面的叉形电流线圈的中心处每两条相邻的导体线间隔地依次设置为连接和不连接，被检测工件右端面的叉形电流线圈的中心处每两条相邻的导体线间隔地依次与左端面相对应地设置为不连接和连接，使两个端面的叉形电流线圈整体形成一个电流通路。
8.根据权利要求1所述的磁粉探伤装置，其特征在于：所述接线端子设置于被检测工件的外径面和内径面，被检测工件两个端面相对应的两条导体线通过外径面和内径面的接线端子形成一个电流通路，多条左右端面对应的导体线对形成多个电流通路。
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