CN103123335A - 一种大型环形件磁粉探伤磁化装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型环形件磁粉探伤磁化装置及其制作方法，在磁粉探伤磁化固定座的两端设置有接触式缠绕线圈，磁粉探伤磁化固定座右端面上设置的接触式缠绕线圈穿过被检测大型环形件的零件孔与磁粉探伤磁化固定座左端面接触式缠绕线圈的啮合压紧机构相连接，“一字”形可移动磁轭穿过被检测大型环形件的零件孔与“U字”形固定磁轭相连接组成闭路磁轭，闭路磁轭的激励线圈端子接磁化电源，被检测工件本身作为次级线圈，通过将环形工件作为闭路磁轭的次级绕组，检测零件时磁化效果理想、检测结果准确可靠；本发明不仅具有结构简单，安全可靠的优点，而且设计巧妙、操作简单、测量方便、可对工件整体磁化，检测结果准确可靠等优点。

Description

一种大型环形件磁粉探伤磁化装置及其制作方法

技术领域

本发明的一种大型环形件磁粉探伤磁化装置及其制作方法，属于利用磁粉探伤磁化装置检测大型零件的技术领域。 

背景技术

目前，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,于是延伸、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。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。

人工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。

对于环形、盘形或空心工件的纵向磁化，通常采用线圈法或磁轭法。这种方法主要用于发现与工件轴向垂直的缺陷。线圈法通常是将工件放在通有电流的螺管线圈内磁化的方法，这种方法主要用于发现与线圈轴向垂直的缺陷。它的缺点是在对环形、盘形或空心工件的磁化时，工件两端呈磁极，会产生退磁场，与工件的长度和直径之比（L/D）有密切关系，L/D愈小愈难磁化。另一方面，这种方法对环形、盘形或空心工件的内孔不能磁化，存在肓区。

磁轭法又称极间法，是利用电磁轭对工件磁化的方法，这种方法将工件作为磁路的一部分，容易发现与两极连线垂直的缺陷。这种方法适用于对工件的局部磁化，不适应对环形、盘形或空心工件的整体磁化，所以现有的利用磁粉探伤磁化装置检测大型零件还是不够完善。

发明内容

本发明的发明目的是：提供一种结构简单、安全可靠、操作方便、准确性高，将环形工件作为闭路磁轭的次级绕组，可对工件整体磁化，检测零件时磁化效果理想、检测结果准确可靠的一种大型环形件磁粉探伤磁化装置及其制作方法，以克服现有技术的不足。 

本发明是这样实现的：一种大型环形件磁粉探伤磁化装置的制作方法，包括可相对移动的磁粉探伤磁化固定座和磁粉探伤磁化机架，在磁粉探伤磁化固定座的两端设置有接触式缠绕线圈，接触式缠绕线圈的两个接线端子连接磁化电源，接触式缠绕线圈对被检测大型环形件两端面呈扩散状，由中心向外放射状的多条导体线组成，磁粉探伤磁化固定座右端面上设置的接触式缠绕线圈穿过被检测大型环形件的零件孔与磁粉探伤磁化固定座左端面接触式缠绕线圈的啮合压紧机构相连接，在磁粉探伤磁化机架上设置有“一字”形可移动磁轭和“U字”形固定磁轭，在“一字”形可移动磁轭和“U字”形固定磁轭上缠绕有激励线圈，“一字”形可移动磁轭穿过被检测大型环形件的零件孔与“U字”形固定磁轭相连接组成闭路磁轭，闭路磁轭的激励线圈端子接磁化电源，被检测工件本身作为次级线圈，通过将环形工件作为闭路磁轭的次级绕组，可对工件整体磁化，检测零件时磁化效果理想、检测结果准确可靠。

一种大型环形件磁粉探伤磁化装置，包括可相对移动的磁粉探伤磁化固定座和磁粉探伤磁化机架，在磁粉探伤磁化固定座的两端设置有接触式缠绕线圈，在接触式缠绕线圈上设置有能与磁化电源相连接的接线端子，在接触式缠绕线圈对被检测大型环形件两端面呈扩散状，由中心向外放射状的多条导体线组成，在接触式缠绕线圈上设置有能够相互啮合的触头，磁粉探伤磁化固定座右端面上设置的接触式缠绕线圈穿过被检测大型环形件的零件孔与磁粉探伤磁化固定座左端面接触式缠绕线圈的触头相啮合连接；磁粉探伤磁化机架上设置有“一字”形可移动磁轭和“U字”形固定磁轭，在“一字”形可移动磁轭和“U字”形固定磁轭上缠绕有激励线圈，“一字”形可移动磁轭穿过被检测大型环形件的零件孔与“U字”形固定磁轭相连接组成闭路磁轭。 

被检测工件左端面的接触式缠绕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接触式缠绕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，使两个端面的缠绕线圈整体形成一个电流通路。

触头由小气缸驱动啮合压紧机构啮合，每组触头啮合后与对应的导体线相连接，多条对应的导体线形成一个闭合的电流通路。

接触式缠绕线圈的多条导体线为3条以上。

所使用的磁化电源为具有A、B、C三相的交流电源，开合式缠绕线圈两个端子连接A、B两相，开合式闭路磁轭的初级激励线圈两个端子连接B、C两相或A、C两相。

由于采用了上述技术方案，将待检测的大型环形工件放在托辊上，托辊由转动机构驱动，使工件旋转，在检测时，将磁粉探伤磁化固定座右端面上设置的接触式缠绕线圈穿过被检测大型环形件的零件孔与磁粉探伤磁化固定座左端面接触式缠绕线圈的触头相啮合连接，“一字”形可移动磁轭穿过被检测大型环形件的零件孔与“U字”形固定磁轭相连接组成闭路磁轭，闭路磁轭的激励线圈端子接磁化电源，被检测工件本身作为次级线圈，通过将环形工件作为闭路磁轭的次级绕组，可对工件整体磁化，由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有结构简单，安全可靠的优点，而且设计巧妙、操作简单、测量方便、可对工件整体磁化，检测零件时磁化效果理想、检测结果准确可靠等优点。

附图说明。

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本磁粉探伤磁化装置检测大型环形件时的结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为压紧气缸、口字形支架和压紧片的连接结构示意图；

附图标记说明：1-磁粉探伤磁化固定座，2-接触式缠绕线圈，3-接线端子，4-触头，5-“一字”形可移动磁轭，6-“U字”形固定磁轭，7-激励线圈，8-大型环形件，9-左缠绕线圈，10-右缠绕线圈，11-压紧气缸，12-口字形支架，13-压紧片，14-磁粉探伤磁化机架，15-托辊。

具体实施方式。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的限制。

本发明的实施例：一种大型环形件磁粉探伤磁化装置的制作方法，包括可相对移动的磁粉探伤磁化固定座，在磁粉探伤磁化固定座的两端设置有接触式缠绕线圈，接触式缠绕线圈的两个接线端子连接磁化电源，接触式缠绕线圈对被检测大型环形件两端面呈扩散状，由中心向外放射状的多条导体线组成，磁粉探伤磁化固定座右端面上设置的接触式缠绕线圈穿过被检测大型环形件的零件孔与磁粉探伤磁化固定座左端面接触式缠绕线圈的啮合压紧机构相连接，在磁粉探伤磁化固定座上设置有“一字”形可移动磁轭和“U字”形固定磁轭，在“一字”形可移动磁轭和“U字”形固定磁轭上缠绕有激励线圈，“一字”形可移动磁轭穿过被检测大型环形件的零件孔与“U字”形固定磁轭相连接组成闭路磁轭，闭路磁轭的激励线圈端子接磁化电源，被检测工件本身作为次级线圈，通过将环形工件作为闭路磁轭的次级绕组，可对工件整体磁化，检测零件时磁化效果理想、检测结果准确可靠。

一种大型环形件磁粉探伤磁化装置，包括可相对移动的磁粉探伤磁化固定座1和磁粉探伤磁化机架14，在磁粉探伤磁化固定座1的两端设置有接触式缠绕线圈2，在接触式缠绕线圈2上设置有能与磁化电源相连接的接线端子3，在接触式缠绕线圈2对被检测大型环形件两端面呈扩散状，由中心向外放射状的多条导体线组成，在接触式缠绕线圈2上设置有能够相互啮合的触头4，磁粉探伤磁化固定座1右端面上设置的接触式缠绕线圈2穿过被检测大型环形件的零件孔与磁粉探伤磁化固定座1左端面接触式缠绕线圈2的触头4相啮合连接；磁粉探伤磁化机架14上设置有“一字”形可移动磁轭5和“U字”形固定磁轭6，在“一字”形可移动磁轭5和“U字”形固定磁轭6上缠绕有激励线圈7，“一字”形可移动磁轭5穿过被检测大型环形件的零件孔与“U字”形固定磁轭6相连接组成闭路磁轭。

被检测工件左端面的接触式缠绕线圈2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接触式缠绕线圈2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，使两个端面的缠绕线圈整体形成一个电流通路。

触头4由小气缸驱动啮合压紧机构啮合，每组触头啮合后与对应的导体线相连接，多条对应的导体线形成一个闭合的电流通路。

接触式缠绕线圈2的多条导体线为3条以上。

所使用的磁化电源为具有A、B、C三相的交流电源，开合式缠绕线圈两个端子连接A、B两相，开合式闭路磁轭的初级激励线圈两个端子连接B、C两相或A、C两相。

如图1所示，当大型环形件8为直径1150mm、长度1020mm、内孔730mm的环形工件，例如机车电机壳等环形工件，磁粉探伤磁化装置包括接触式缠绕线圈2及开合式闭路磁轭，接触式缠绕线圈2有两组4匝由规格为15×40 mm 的铜棒或铜排制成的左缠绕线圈9、右缠绕线圈10，其形状为叉形，两组缠绕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，环氧树脂板通过磁粉探伤磁化固定座1与探伤装置的运动机构连接，既起固定作用又起匝间绝缘作用，左缠绕线圈9、右缠绕线圈10的结构为开合式，左缠绕线圈9、右缠绕线圈10通过被检测工件外径面处的导体线相连接，触头啮合处装有压紧气缸11驱动的啮合压紧机构，啮合压紧机构的口字形支架12内装有左缠绕线圈触头，触头一侧为斜面接触片，口字形支架12内还装有压紧片13，右缠绕线圈10触头也为斜面，当右缠绕线圈10的触头插入左缠绕线圈9触头4处口字形支架12内，压紧气缸11动作，驱动啮合压紧机构使缠绕线圈的触头啮合，保证啮合面接触良好可靠，上述左缠绕线圈的臂长60mm，背杆长600mm，右缠绕线圈的臂长1650mm,背杆长600 mm，左缠绕线圈的叉尖触头处共装有8只口字形支架，共采用8只小气缸驱动啮合压紧机构啮合，线圈之间的角度为90度。

开合式闭路磁轭是由穿过被检测工件中心的“一字”形可移动磁轭5与“U字”形固定磁轭6组成，与变压器类似，“U字”形固定磁轭6的两磁柱上分别绕匝数相同的初级激励线圈，被检测环形工件本身作为次级线圈，两组激励线圈串联后共50匝接磁化电源；“一字”形可移动磁轭5与“U字”形固定磁轭6由硅钢片叠成，磁通量大小与磁轭的截面成正比，磁轭截面积根据工件环向截面确定，上述磁轭截面积为150×150，“一字”形与“U字”形磁轭截面相等；“U字”形磁轭的两磁柱的距离根据工件长度确定，上述“U字”形磁轭的两磁柱（中心的距离为1400 mm。

大型环形件8由托辊15支撑，托辊15由转动机构驱动，使工件旋转，在检测时，接触式缠绕线圈2的接线端子分别与磁化电源的A、B相相连；开合式闭路磁轭的初级激励线圈端子接磁化电源B、C两相或A、C两相。当开合式缠绕线圈通入周向磁化电流时，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（周向磁场，可发现与工件轴向一致的缺陷；当开合式闭路磁轭的初级激励线圈通入纵向磁化电流时，根据电磁感应原理，在次级绕组（即环形工件上产生沿圆周方向的感应电流，该感应电流在工件上产生与工件轴向一致的磁力线（纵向磁场，可发现与工件圆周方向一致的缺陷；当开合式缠绕线圈与开合式闭路磁轭的初级激励线圈同时通相位差120时，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，由于周向磁化采用开合式缠绕线圈，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；由于纵向磁化采用开合式闭路磁轭，巧妙地将工件作为闭路磁轭的次级绕组，可对工件整体磁化，因此纵向磁场分布均匀，克服了线圈法磁化时，工件两端呈磁极，会产生退磁场，工件内孔不能磁化，存在肓区的缺点；克服了磁轭法不能对工件整体磁化的缺点。

本发明适用于各类大形环形、盘形或空心工件的检测，实际应用中，接触式缠绕线圈2及开合式闭路磁轭的尺寸可以调整，材料也可以采用其他材料，开合式缠绕线圈的臂长、匝数、线圈导体之间的角度也可以由其他组合；开合式缠绕线圈的截面、臂、触头也可以采用其他形状；开合式闭路磁轭的截面、初级激励线圈匝数也可以由其他组合；压紧啮合机构也可以采用其他结构的连接形式。

Claims (6)

1.一种大型环形件磁粉探伤磁化装置的制作方法，包括可相对移动的磁粉探伤磁化固定座和磁粉探伤磁化机架，其特征在于：在磁粉探伤磁化固定座的两端设置有接触式缠绕线圈，接触式缠绕线圈的两个接线端子连接磁化电源，接触式缠绕线圈对被检测大型环形件两端面呈扩散状，由中心向外放射状的多条导体线组成，磁粉探伤磁化固定座右端面上设置的接触式缠绕线圈穿过被检测大型环形件的零件孔与磁粉探伤磁化固定座左端面接触式缠绕线圈的啮合压紧机构相连接，在磁粉探伤磁化机架上设置有“一字”形可移动磁轭和“U字”形固定磁轭，在“一字”形可移动磁轭和“U字”形固定磁轭上缠绕有激励线圈，“一字”形可移动磁轭穿过被检测大型环形件的零件孔与“U字”形固定磁轭相连接组成闭路磁轭，闭路磁轭的激励线圈端子接磁化电源，被检测工件本身作为次级线圈，通过将环形工件作为闭路磁轭的次级绕组，可对工件整体磁化。

2.一种大型环形件磁粉探伤磁化装置，包括可相对移动的磁粉探伤磁化固定座（1）和磁粉探伤磁化机架（14），其特征在于：在磁粉探伤磁化固定座（1）的两端设置有接触式缠绕线圈（2），在接触式缠绕线圈（2）上设置有能与磁化电源相连接的接线端子（3），接触式缠绕线圈（2）对被检测大型环形件两端面呈扩散状，由中心向外放射状的多条导体线组成，在接触式缠绕线圈（2）上设置有能够相互啮合的触头（4），磁粉探伤磁化固定座（1）右端面上设置的接触式缠绕线圈（2）穿过被检测大型环形件的零件孔与磁粉探伤磁化固定座（1）左端面接触式缠绕线圈（2）的触头（4）相啮合连接；磁粉探伤磁化机架（14）上设置有“一字”形可移动磁轭（5）和“U字”形固定磁轭（6），在“一字”形可移动磁轭（5）和“U字”形固定磁轭（6）上缠绕有激励线圈（7），“一字”形可移动磁轭（5）穿过被检测大型环形件的零件孔与“U字”形固定磁轭（6）相连接组成闭路磁轭。

3.根据权利要求2所述的大型环形件磁粉探伤磁化装置，其特征在于：被检测工件左端面的接触式缠绕线圈（2）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接触式缠绕线圈（2）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，使两个端面的缠绕线圈整体形成一个电流通路。

4.根据权利要求2所述的大型环形件磁粉探伤磁化装置，其特征在于：触头（4）由小气缸驱动啮合压紧机构啮合，每组触头啮合后与对应的导体线相连接，多条对应的导体线形成一个闭合的电流通路。

5.根据权利要求2所述的大型环形件磁粉探伤磁化装置，其特征在于：接触式缠绕线圈（2）的多条导体线为3条以上。

6.根据权利要求2所述的大型环形件磁粉探伤磁化装置，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，开合式缠绕线圈两个端子连接A、B两相，开合式闭路磁轭的初级激励线圈两个端子连接B、C两相或A、C两相。

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