CN112666247A - 铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置及方法，该装置包括高导磁硅钢芯棒，第一通磁线圈装置和第二通磁线圈装置对称位于待检测的环形/筒形工件的轴向两端，且均贯穿在高导磁硅钢芯棒上，第一通磁线圈装置/第二通磁线圈装置包括多匝线圈，线圈的两端分别连接出接线端子，第一通磁线圈装置的一个接线端子和第二通磁线圈装置的一个接线端子连接，第一通磁线圈装置的外端子和第二通磁线圈装置的另一接线端子连接到磁粉探伤机。该方法根据环形/筒形工件横截面差值，确定不同的激励电流。本发明提出了适用于检测不等截面的环形/筒形工件内外表面或端面的圆周方向缺陷的新方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置及方法，属于产品性能检测的技术领域。
背景技术
开路感应电流法是将高导磁的硅钢片插入环形或筒形工件内，高导磁的硅钢片瞬间产生激励线圈电流，工件作为变压器的次级负载，通过硅钢片中的磁通的变化，在工件的横截面上产生周向感应电流。工件上的感应电流与磁通量的变化率成正比，只有激磁线圈容量足够大，硅钢片面积也足够大，才能感应产生足够的磁化电流，在工件的内外表面或端面将产生足够大的磁化场。工件表面的磁场强度与环形工件径向尺寸成反比，与宽度方向影响不大。这种开路磁场的方法是快速检测环形或筒形工件的内外表面的圆周方向缺陷的最佳方法。目前国内外没有专用磁粉探伤激励线圈装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置及方法，其具体技术方案如下：
一种铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置，包括高导磁硅钢芯棒，以及贯穿在高导磁硅钢芯棒上的第一通磁线圈装置、第二通磁线圈装置和待检测的环形/筒形工件，所述第一通磁线圈装置和第二通磁线圈装置对称位于待检测的环形/筒形工件的轴向两端，所述第一通磁线圈装置/第二通磁线圈装置包括多匝线圈，以及将所有线圈密封包覆的绝缘外壳，所述线圈的两端分别连接出接线端子，所述接线端子延伸到绝缘外壳外部，第一通磁线圈装置的一个接线端子和第二通磁线圈装置的一个接线端子连接，第一通磁线圈装置的外端子和第二通磁线圈装置的另一接线端子连接到磁粉探伤机。
进一步的，所述第一通磁线圈装置和第二通磁线圈装置均由在结构铜板、结构铝板、铜板或铝板外采用螺距缠绕或者螺旋叠绕多匝线圈而制成，各螺距缠绕或者螺旋叠绕的线圈之间用高强度绝缘材料隔离。
进一步的，所述线圈之间隔离用的高强度绝缘材料选用青壳纸。
进一步的，所述第一通磁线圈装置和第二通磁线圈装置各缠绕4至6匝。
进一步的，所述第一通磁线圈装置、第二通磁线圈装置与高导磁硅钢芯棒之间采用高绝缘材料、高充填因子或窄间隙配合。
进一步的，所述待检测的环形/筒形工件的径向截面壁厚不等，最大壁直径与最小壁直径之比小于1.5:1。
进一步的，所述绝缘外壳还连接有绝缘手柄。
铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测方法，包括以下步骤：
步骤1：第一通磁线圈装置的接线端子和第二通磁线圈装置的接线端子连接，第一通磁线圈装置的接线端子和第二通磁线圈装置的接线端子连接到磁粉探伤机，利用磁粉探伤机给第一通磁线圈装置和第二通磁线圈装置输入激励电流，
步骤2：当待检测的环形/筒形工件的径向截面不变，或者径向截面的最大壁直径与最小壁直径之比小于1.5:1，以单一电流值来磁化，电流值应根据最大截面来确定，进入步骤3；
当待检测的环形/筒形工件的径向截面壁厚不等，最大壁直径与最小壁直径之比大于等于1.5:1，待检测的环形/筒形工件的感应电流不能通过第一通磁线圈装置和第二通磁线圈装置的电流计算得出，必须从磁化磁势图或实际灵敏度要求获得激励电流；
步骤3：计算待检测的环形/筒形工件的感应电流，计算公式为：I=H*P（见ISO 9934标准），I为感应电流(单位为安) ，P为待检测的环形/筒形工件（2）轴向截面周长(单位为毫米) ，H切向场强(单位为千安每米)，式中H取2.4至4.8，设环形/筒形工件壁厚为h，环形/筒形工件轴向长度为w，得I=（2.4-4.8）*2*h*w =（4.8-9.6）*h*w。
进一步的，所述步骤3中：I =（4.8-9.6）*h*w，式中系数取7.2，推出计算感应电流公式：I=7.2*h*w。
铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测方法，待检测的环形/筒形工件包括壁厚不等的多段，分别计算各段环形/筒形工件的感应电流，进行分段检测。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种激励铜板采用螺距缠绕或螺旋叠绕电流法达到最佳的最大安匝数功率，选用高导磁的硅钢片，从而确保环形或筒形工件磁粉检验效果。
本发明的磁粉探伤专用的第一通磁线圈装置/第二通磁线圈装置，即磁粉探伤激励线圈装置，提出了适用于检测环形/筒形工件内外表面或端面的圆周方向缺陷的单线圈或双线圈（仅使用第一通磁线圈装置或第二通磁线圈装置，以及同时使用第一通磁线圈装置和第二通磁线圈装置工作）激励电流检测的新方法，本方法较好地解决了环形/筒形工件所有表面周向缺陷的磁粉检测问题，进一步提高了开路感应电流法探伤的效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，
图2是环形/筒形工件的侧视图，
图3是第一/二通磁线圈装置的侧视图，
图4是本发明的激励线圈装置的螺距缠绕图，
图5是本发明的激励线圈装置的螺旋叠绕图，
图6是本发明的激励线圈装置的立体图，
图7是本发明实施例2的“激励电流、感应电流”曲线图，
图中：1—环形/筒形工件的外径变小的一端，2—环形/筒形工件，3—环形/筒形工件的外径变小的另一端，4—第一通磁线圈装置，5—第二通磁线圈装置，6—高导磁硅钢芯棒，41—线圈，42—结构铜板/结构铝板/铜板/铝板，43—绝缘手柄，44—接线端子，45—青壳纸。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明装置主要包括高导磁硅钢芯棒6和贯穿在其上的待检测的环形/筒形工件2、两个激励线圈装置（即图上的第一通磁线圈装置4的接线端子和第二通磁线圈装置5），待检测的环形/筒形工件2位于两个激励线圈装置中间。图1中给出三段外径不等的筒形工件，分别包括环形/筒形工件的外径变小的一端1、中间的环形/筒形工件2和环形/筒形工件的外径变小的另一端3。每个激励线圈装置均有两个接线端子44，接线端子44为激励线圈内部的线圈41的两端。使用时，将两个激励线圈装置用电线连接，两个激励线圈装置的另一端用磁粉探伤机连接，形成磁场环境，进行磁粉检测。
结合图2可见环形/筒形工件为多段截面不等的规格。结合图3可见，激励线圈装置中部有孔，四周为线圈装置，且将线圈的两端引出，作为接线端子44。参见图6，为激励线圈装置的外部整体结构示意图，为了拿取方便，激励线圈装置外部还设置有绝缘手柄43。
本发明还公开每个激励线圈装置的内部结构，可结合图4和5可见，均由在结构铜板/结构铝板/铜板/铝板42外采用螺距缠绕或者螺旋叠绕多匝线圈而制成，各螺距缠绕或者螺旋叠绕的线圈之间用高强度绝缘材料隔离。高强度绝缘材料选用青壳纸45。
下面给出本装置测试时的两个实施例。
实施例1：
筒形零件尺寸为内径∮100mm、外径∮260mm，∮320mm，∮200mm ，工件长度为800mm，见图1所示。设备：CY-9000A磁粉探伤机，采用开路磁路感应法磁化，开路磁路通磁棒截面45×45×1300mm、激磁电流线圈内径70mm、∮25mm×5000mm长软电缆二根。
步骤一：图1所示，两个激磁电流线圈匝数为5匝，通过调节探伤机磁化电流值，将激励电流分别设定为1000A、2000A、3200A三档，分三段检测：内孔表面、外径∮200mm外表面以及外径∮320mm（包括∮260mm外径）外表面缺陷。
步骤二：开路磁路芯棒为高导磁硅钢芯棒，本实例采用0.3mm高导磁铁芯。芯棒导磁部分采用进口高导磁硅钢片叠制而成，与磁化线圈配套使用，将磁化线圈产生的纵向磁场引磁到工件的内部，从而检测出工件内、外表面的周向缺陷。
实施例2：
设备：CDG-6000A磁粉探伤机，纵向磁化采用开路磁路感应法磁化，开路磁轭材料采用的是B35A150(0.35mm硅钢片)制作、开路磁路通磁棒截面∮45mm×1500mm、线圈外直径189mm、线圈厚度72mm、线圈间距500mm、线圈匝数分别为6匝、芯棒规格∮45×1500mm、∮25mm×15000mm长软电缆一根、互感器3000A/5A一只、JCZ-10磁强仪一个、ZW1602有效值电流表一只。
待测工件为：材质：AISI4130，环内径：140mm，壁厚：67mm，宽度：63mm环形工件。
步骤一：参阅图1安装上述设备，设置高导磁硅钢芯棒，线圈匝数为6，通过调节探伤机磁化电流改变激励安匝值，将激励电流的范围设定为200A-1100A，每提高大约100A记录所测激励电流与感应电流值。本实例对采用开路磁轭磁化进行数据采集，所得数据如表1。
表1为激励电流和感应电流的数值表
步骤二：绘制“激励电流、感应电流”曲线图，如图7所示。得出的磁势图，以便检测时调整电流值。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置，其特征在于：包括高导磁硅钢芯棒（6），以及贯穿在高导磁硅钢芯棒（6）上的第一通磁线圈装置（4）、第二通磁线圈装置（5）和待检测的环形/筒形工件（2），所述第一通磁线圈装置（4）和第二通磁线圈装置（5）对称位于待检测的环形/筒形工件（2）的轴向两端，所述第一通磁线圈装置（4）/第二通磁线圈装置（5）包括多匝线圈，以及将所有线圈密封包覆的绝缘外壳，所述线圈的两端分别连接出接线端子，所述接线端子延伸到绝缘外壳外部，第一通磁线圈装置（4）的一个接线端子和第二通磁线圈装置（5）的一个接线端子连接，第一通磁线圈装置（4）的外端子和第二通磁线圈装置（5）的另一接线端子连接到磁粉探伤机。
2.根据权利要求1所述的铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置，其特征在于：所述第一通磁线圈装置（4）和第二通磁线圈装置（5）均由在结构铜板、结构铝板、铜板或铝板外采用螺距缠绕或者螺旋叠绕多匝线圈而制成，各螺距缠绕或者螺旋叠绕的线圈之间用高强度绝缘材料隔离。
3.根据权利要求2所述的铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置，其特征在于：
当螺距缠绕时，第一通磁线圈装置（4）和第二通磁线圈装置（5）之间连接的内接线端子相连，第一通磁线圈装置（4）、第二通磁线圈装置（5）连接的外接线端子与磁粉探伤机输出连接的接线端子任意连接。
4.当螺旋叠绕时，从线圈内端接出的端子称为内端子，从线圈外端接触的端子称为外端子，第一通磁线圈装置（4）的内端子和第二通磁线圈装置（5）的内端子连接，第一通磁线圈装置（4）的外端子和第二通磁线圈装置（5）的外端子连接到磁粉探伤机。
5.根据权利要求2所述的铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置，其特征在于：所述线圈之间隔离用的高强度绝缘材料选用青壳纸。
6.根据权利要求2所述的铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置，其特征在于：所述第一通磁线圈装置（4）和第二通磁线圈装置（5） 各缠绕4至6匝之间。
7.根据权利要求1所述的铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置，其特征在于：所述第一通磁线圈装置（4）、第二通磁线圈装置（5）与高导磁硅钢芯棒（6）之间采用高绝缘材料、高充填因子或窄间隙配合。
8.根据权利要求1所述的铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测装置，其特征在于：所述绝缘外壳还连接有绝缘手柄。
9.铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：第一通磁线圈装置（4）的接线端子和第二通磁线圈装置（5）的接线端子连接，第一通磁线圈装置（4）的接线端子和第二通磁线圈装置（5）的接线端子连接到磁粉探伤机，利用磁粉探伤机给第一通磁线圈装置（4）和第二通磁线圈装置（5）输入激励电流，
步骤2：当待检测的环形/筒形工件（2）的径向截面不变，或者径向截面的最大壁直径与最小壁直径之比小于1.5:1，以单一电流值来磁化，电流值应根据最大截面来确定，进入步骤3；
当待检测的环形/筒形工件（2）的径向截面壁厚不等，最大壁直径与最小壁直径之比大于等于1.5:1，待检测的环形/筒形工件（2）的感应电流不能通过第一通磁线圈装置（4）和第二通磁线圈装置（5）的电流计算得出，必须从磁化磁势图或实际灵敏度要求获得激励电流；
步骤3：计算待检测的环形/筒形工件（2）的感应电流，计算公式为：I=H*P，I为感应电流(单位为安) ，P为待检测的环形/筒形工件（2）轴向截面周长(单位为毫米) ，H切向场强(单位为千安每米)，式中H取2.4至4.8，设环形/筒形工件（2）壁厚为h，环形/筒形工件（2）轴向长度为w，得I=（2.4-4.8）*2*h*w =（4.8-9.6）*h*w。
10.根据权利要求8所述的铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测方法，其特征在于：所述步骤3中：I =（4.8-9.6）*h*w，式中系数取7.2，推出计算感应电流公式：I=7.2*h*w；
铁磁性产品孔内、外壁周向缺陷的磁粉检测方法，其特征在于：待检测的环形/筒形工件（2）包括壁厚不等的多段，分别计算各段环形/筒形工件的感应电流，进行分段检测。
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