CN203350227U - 交直流纵向闭路磁化式探伤机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无损检测技术领域，公开一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，包括：轴向伸缩的磁化夹头、低碳钢制成的导轨、交流周向磁化变压器、直流纵向磁化线圈及磁化铁芯、两只交流纵向磁化线圈、交流纵向变压器、交流纵向磁化电流互感器，所述两只交流纵向磁化线圈分别套置在前后磁化夹头芯轴的轴颈上，并且分别固定在前后磁化夹头的芯轴上；所述交流纵向磁化变压器输出端通过绝缘电缆与两只交流纵向磁化线圈串联连接；本实用新型能够在一台探伤机上实现多种磁化方式，具有检测灵敏度高、磁通损失小、磁化效果好的优点，降低工人在检测大型零件时的劳动强度；及操作方便，检测效率高、改装简单，制造成本低，适宜对现有的设备进行改造及推广。

Description

交直流纵向闭路磁化式探伤机

【技术领域】

本实用新型属于无损检测技术领域，尤其涉及到一种交直流纵向闭路磁化式探伤机。

【背景技术】

磁粉检测是目前无损检测行业公认的一种经济可行的检测铁磁性金属零部件表面及近表面缺陷的方法，它是根据电磁原理用磁粉探伤机对铁磁性金属零部件进行磁化，在探伤机磁化磁场的直接作用或工件磁化后所具备的剩磁的作用下对施加在工件表面的磁粉产生作用，如果工件表面存在缺陷就会产生漏磁场，使磁粉发生聚集堆积作用，形成缺陷磁痕，检验人员可以依据磁痕特征和验收标准对缺陷进行评估和判定。

磁粉检测的核心关键技术就是磁化方法，通过研制适当的磁化装置来实现所需的磁化方法，利用磁化装置使工件表面产生有效的磁场，确保有危害性的缺陷部位的漏磁场具备可靠的吸附磁粉的能力，保证检测的最终效果，防止漏检的发生，是磁粉探伤机设计的终极目标。 

在我国，目前常见的可同时对工件实现周向磁化和纵向磁化的固定式磁粉探伤机所采用的复合磁化装置，结构形式主要有如下几种：

1、“交流轴向通电周向磁化装置”加“直流电磁轭纵向整体磁化”，结构见图1。该结构形式的磁化原理是：对工件1周向磁化的实现是通过磁化夹头2a和2b沿工件的轴向按照检测规范要求通以一定大小的交流电，由于电磁感应作用，在工件表面产生沿着工件圆周方向的磁场；对工件的纵向磁化属于闭路磁轭磁化，直流纵向磁化线圈4a和4b通电后，产生沿工件1纵向的磁场，对工件实现纵向磁化，该磁场通过前磁化夹头2a、工件1、后磁化夹头2b、后线圈铁芯3b、导磁导轨5、前线圈铁芯3a、前磁化夹头2a形成闭合磁路。

这种结构形式的复合磁化装置的特点在于：纵向磁化磁通损失小，对工件磁化效果好；采用这种磁化技术的设备，纵向磁化线圈4a和4b分别置于磁化夹头2a和2b两侧，便于工件的快速装夹和卸下，操作方便，检测效率高，适用于大批量工件的检测。由于采用直流进行纵向磁化，所以磁化深度较深，有利于发现距工件表面较深的近表面不开口的缺陷。因此这种结构形式的复合磁化装置在对于机械加工的中小型零件，尤其是铸造类零件的磁粉检测中，其检测效果较好，并得到广泛的推广和应用。

然而，其不足之处在于：由于纵向磁化线圈置于磁化夹头2a和2b两侧,距离工件较远，对工件中部的磁化效果较差，随着零件长度的增加，设备检测灵敏度显著下降，因此这种磁化装置仅适用于中、小型零件的检测，对于长度1000mm以上的大型工件的检测能力不足；由于纵向磁化采用直流电，磁场渗入工件深度较深，工件剩磁较大，造成退磁难度增大；最为关键的一点是，对于表面结构复杂以及截面变化较多的零件，其导磁效果较差，且零件长度增长时，零件中部的横向缺陷的检测灵敏度明显下降；由于有导磁导轨结构，制造成本较高。

2、“交流轴向通电周向磁化装置”加“交流或直流线圈磁化”，结构见图2。这种磁化技术的设备的磁化原理是：对工件1周向磁化的实现是通过磁化夹头2a和2b沿工件的轴向按照检测规范要求通以一定大小的交流电，由于电磁感应作用，在工件表面产生沿着工件圆周方向的磁场；对工件的纵向磁化属于开路磁化，纵向磁化线圈8a和8b通电后，产生沿工件1纵向的磁场，由于床身结构中没有导磁导轨，无法形成闭合磁路，只在纵向线圈产生磁场的作用下，对工件进行纵向磁化。

这种复合磁化装置结构的特点在于：纵向磁化线圈8a和8b分别置于磁化夹头2a和2b两端，便于工件的快速装夹和卸下，操作方便，检测效率高，适于大批量工件的检测；由于没有导磁导轨，所以该装置结构简单，制造成本较低。基于以上几点，目前企业的实际生产检验中应用最多的是这种复合磁化装置。

然而，其不足之处在于：床身结构中没有导磁导轨，无法形成闭合磁路，对工件进行纵向磁化属于开路磁化，所以磁通损失较大，在当线圈直径比夹头铁芯大时，导入铁芯的磁场减少，磁化效果变差，加之这种结构由于线圈在夹头两端，使工件中部的磁化效果较差，因此对于长度大于500mm的零件的检测能力不佳，且随着零件长度的增加，设备检测灵敏度会显著下降。

3、“交流轴向通电周向磁化装置”加“中置可移动交流或直流磁化线圈磁化”，结构见图3。采用这种磁化技术的设备的磁化原理是：对工件1周向磁化的实现是通过磁化夹头2a和2b沿工件的轴向按照检测规范要求通以一定大小的交流电，由于电磁感应作用，在工件表面产生沿着工件圆周方向的磁场；对工件的纵向磁化属于开路磁化，纵向磁化线圈12通电后，产生沿工件1纵向的磁场，由于床身结构中没有导磁导轨，无法形成闭合磁路，只在纵向线圈产生磁场的有效区域，对工件进行纵向磁化。

这种复合磁化装置结构的特点在于：纵向磁化线圈12安装在两夹头2a和2b中间，可以沿工件轴向移动，能对工件进行分段局部检测，适合用于对长轴类或形状复杂零件的检测。由于没有导磁导轨，所以该装置结构简单，制造成本较低。

然而，其不足之处在于：床身结构中没有导磁导轨及导磁铁芯，无法形成闭合磁路，对工件进行的纵向磁化属于开路磁化，磁通损失较大，而且完全依赖于工件本身的感应作用，当线圈直径远大于工件直径时，磁化效果很差；由于纵向磁化线圈12中置，从而造成工件装夹和取下操作不便，探伤效率低，不适合进行大批量零件的检测。因此，这种结构形式的复合磁化装置结构只应用于大型轴类零件的检测和小批量零件的抽检。

从以上各种磁化装置的结构特点可知：

A:现有各种复合磁化装置虽然都具有一定的适用性和有益效果，但是由于上述各种装置都分别存在一些难以克服的不足之处，使得各自在实际应用存在一定的局限性，甚至在检测过程中发生零件缺陷的漏检。

B:为了实现对不同类型工件以及同一工件不同部位的磁粉检测，往往需要采用不同的磁化装置，这样势必加大设备的投资并增加检测过程和辅助工作所需的时间，造成检测效率降低。

因此，在生产、研制产品零部件品种较多的企业，尤其是规模较小的企业，如何能够利用有限的资金投入实现对各种不同类型零件进行有效的磁粉检测，保证产品质量，并提高检测效率，急需寻求一种有效的磁化设备解决方案。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，具有保留其原有的检测功能，还可实现交流闭路磁轭磁化功能，即满足在同一台磁粉探伤机上实现多种磁化方法组合应用的需要，适应不同类型工件的磁粉检测，且可达到降低设备购置费用，有效提高设备利用率的目的。

为了实现本发明所述的发明目的，本实用新型采用技术方案如下：

一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，包括：轴向伸缩的长度的磁化夹头、剩磁低的低碳钢制成的导轨、交流周向磁化变压器、直流纵向磁化线圈及磁化铁芯、传动和工件夹紧机械机构和控制电柜，所述传动和工件夹紧机械机构，包括：具有使工件粗定位和预夹紧的右磁化夹头底座移动机械传动机构，具有使工件的精定位和最终夹紧的右磁化夹头夹紧精定位控制机构；还包括：两只交流纵向磁化线圈、交流纵向变压器、交流纵向磁化电流互感器，所述两只交流纵向磁化线圈分别套置在前后磁化夹头芯轴的轴颈上，并且分别固定在前后磁化夹头的芯轴上； 所述交流纵向磁化电流互感器的感应线圈套在交流纵向磁化电流变压器次级输出其中一端的铜排上，且铜排位于交流纵向磁化电流互感器的感应线圈中心位置，并固定在床身上；所述交流纵向磁化变压器输出端通过绝缘电缆与两只交流纵向磁化线圈串联连接；交流纵向磁化变压器输入端与控制电柜内的交流纵向磁化控制系统的输出端相连；交流纵向磁化电流互感器输出端通过电缆与控制电柜内的交流纵向磁化控制系统的反馈端相连；

其中，所述磁化夹头的芯轴轴向伸出长度为70～80mm，磁化夹头的芯轴直径为100～180mm；且交流纵向磁化线圈内孔与磁化夹头的芯轴之间设置有绝缘缓冲垫。

一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，所述的交流纵向磁化线圈内孔与磁化夹头的芯轴间的绝缘缓冲垫为橡胶皮垫。 

一种实现交直流纵向闭路磁化功能的探伤机，所述的交流纵向磁化线圈，采用通电时防止线圈过热的紫铜材料铜板，铜板截面积大于50mm×5mm；每只交流纵向磁化线圈的绕制匝数：为2～5匝；纵向磁化线圈总匝数设置为4～10匝，最大工作电流3000～5000A，磁势为10000～30000AT；且交流纵向磁化线圈由绝缘材料固封成型的绝缘外壳；交流纵向磁化线圈的绝缘外壳的内孔直径为110～190mm，交流纵向磁化线圈绝缘外壳轴向宽度尺寸为60～70mm。

一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，所述交流纵向磁化控制系统，包括：交流纵向磁化主电路、控制电流电路、保护电路、反馈指示电路，所述交流纵向磁化控制电流电路采用可控硅调压控制电路，可控硅调压控制电路控制的交流纵向磁化主电路与交流纵向变压器相连，交流纵向变压器输出端通过交流纵向磁化电流互感器与反馈指示电路的电流表相连。

一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，所述控制电柜上设置有电气控制面板,包括：交流周向磁化电流表、直流纵向磁化电流表、交流纵向磁化电流表、磁化控制按钮、退磁控制按钮、复位按钮、紧急停止按钮、磁化方式选择开关、检验方法选择开关、交直流选择开关、交流周向磁化电流调节旋钮、直流纵向磁化电流调节旋钮、交流纵向磁化电流调节旋钮、电源指示灯。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的交直流纵向闭路磁化式探伤机，具有在同一台探伤机上根据检测零件的特征和缺陷的类型自由选择灵活实现多种磁化方式，包括：

（1）“交流轴向通电周向磁化”加“直流电磁轭整体闭路磁化”复合磁化；

（2）“交流轴向通电周向磁化”加“交流电磁轭整体闭路磁化”复合磁化；

（3）交流轴向通电周向磁化；

（4）直流电磁轭整体闭路纵向磁化；

（5）交流电磁轭整体闭路纵向磁化；

2、本实用新型采用了交流闭路磁轭磁化，增加设计的2个交流纵向磁化线圈直接安装于磁化夹头芯轴上，根据通电线圈产生的磁场强度分布规律的原理可知，磁场强度随着与距磁化线圈中心的距离增加而减小，由于交流纵向磁化线圈较之原直流纵向磁化线圈更加接近工件，从而能够增加磁化线圈的有效磁化区域，有效改善长度较长零件的磁化效果； 

3、本实用新型增加的交流闭路磁轭磁化功能，由于交流电的趋肤效应，较之原直流闭路磁轭磁化，其磁化深度小，工件剩磁减小，可以大大减小工件的退磁难度，一般情况下，在本机上退磁即可使剩磁下降到工艺要求的范围内，而不需调运到专门的退磁机上退磁，这样，可以大大降低工人在检测大型零件时的劳动强度；

4、本实用新型采用了交流闭路磁轭磁化，增加设计的交流纵向磁化线圈通电后，产生沿工件纵向的磁场，对工件实现交流纵向磁化，该磁场通过左磁化夹头、工件、右磁化夹头、右线圈铁芯、导磁导轨、左线圈铁芯、左磁化夹头形成闭合磁路，同时，由于交流电的趋肤效应，可使纵向磁场有效的分布于工件表面，适应工件表面的复杂变化，所以对于零件表面结构复杂，截面变化较多的零件，较之原直流闭路磁轭磁化，其检测灵敏度可以大幅提高；

5、本实用新型采用了交流闭路磁轭磁化，增加设计的交流纵向磁化线圈通电后，产生沿工件纵向的磁场，对工件实现交流闭合磁路纵向磁化，增加的交流闭路磁轭磁化功能，较之目前普遍采用的交流开路磁化有磁通损失小，磁化效果好的优点，可以有效提高检测灵敏度； 

6，本实用新型是在交直流磁粉探伤机的基础上增加交流闭路磁轭磁化功能，所以保留了原探伤机的所有优点，仍可适用于中小型铸造类零件的探伤，而且新增的交流纵向磁化线圈分别置于磁化夹头两端，仍然具有便于工件的快速装夹和卸下，操作方便，检测效率高的优点；

7、本实用新型具有简单易行，制造成本低，可满足在资金有限但需要增加检测零件种类和检测部位的情况下，对现有的设备进行改造，不需再购置其他设备，可以节约投资，适宜推广。

【附图说明】

图1为交流轴向通电周向磁化装置加直流电磁轭整体磁化示意图；

图2为交流轴向通电周向磁化装置加交流或直流线圈磁化示意图；

图3为交流轴向通电周向磁化装置加中置可移动交流或直流磁化简图；

图4为本实用新型的探伤机磁化功能整体结构示意图；

图5为本实用新型增加的交流纵向磁化功能结构示意图；

在图中：1、工件；2a、左磁化夹头；2b、右磁化夹头；2c、右磁化夹头夹紧精定位控制机构；2d、右磁化夹头底座移动机械传动机构；3a、左线圈铁芯；3b、右线圈铁芯；4a、直流纵向磁化左线圈；4b、直流纵向磁化右线圈； 5、导磁导轨；6、直流电源；7、交流周向磁化变压器；8a、交（直）流纵向开路磁化左线圈；8b、交（直）流纵向开路磁化右线圈；9a、左磁化夹头底座；9b、右磁化夹头底座；10、纵向开路磁化用交（直）流电源；11、中置可移动线圈纵向开路磁化用交（直）流电源；12、中置可移动纵向磁化线圈；13、交流纵向磁化变压器；14a、交流纵向磁化左线圈；14b、交流纵向磁化右线圈；

图6为本实用新型的电气控制电路逻辑框图，虚线框内为增加交流闭路磁化功能的实现电路部分。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本实用新型并不局限于下面的实施例，公开本实用新型的目的旨在保护公开范围内的一切变化和改进。

一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，包括：轴向伸缩的长度的磁化夹头2a和2b、剩磁低的低碳钢制成的导轨5、交流周向磁化变压器7、直流纵向磁化线圈4a和4b及磁化铁芯3a和3b、传动和工件夹紧机械机构、控制电柜，所述传动和工件夹紧机械机构，包括：具有使工件1粗定位和预夹紧的右磁化夹头底座移动机械传动机构2d，具有使工件1的精定位和最终夹紧的右磁化夹头夹紧精定位控制机构2c；还包括：两只交流纵向磁化线圈、交流纵向变压器、交流纵向磁化电流互感器，所述两只交流纵向磁化线圈14a和14b分别套置在前后磁化夹头2a和2b芯轴的轴颈上，并且分别固定在前后磁化夹头2a和2b的芯轴上； 所述交流纵向磁化电流互感器的感应线圈套在交流纵向磁化电流变压器次级输出其中一端的铜排上，且铜排位于交流纵向磁化电流互感器的感应线圈中心位置，并固定在床身上；所述交流纵向磁化变压器13输出端通过绝缘电缆与两只交流纵向磁化线圈串联连接；交流纵向磁化变压器13输入端与控制电柜内的交流纵向磁化控制系统的输出端相连；交流纵向磁化电流互感器输出端通过电缆与控制电柜内的交流纵向磁化控制系统的反馈端相连；

其中，所述磁化夹头2a和2b的芯轴轴向伸出长度为70～80mm，磁化夹头2a和2b的芯轴直径为100～180mm；且交流纵向磁化线圈内孔与磁化夹头的芯轴之间设置有绝缘缓冲垫。

所述的交流纵向磁化线圈内孔与磁化夹头的芯轴间的绝缘缓冲垫为橡胶皮垫，橡胶皮总厚度为10mm。

所述的交流纵向磁化线圈14a和14b，采用通电时防止线圈过热的紫铜材料铜板，铜板截面积为50mm×5mm、60mm×6mm或60mm×8mm；每只交流纵向磁化线圈的绕制匝数：为2～5匝；纵向磁化线圈总匝数设置为4～10匝，最大工作电流3000～5000A，磁势为10000～30000AT；且交流纵向磁化线圈由绝缘材料固封成型的绝缘外壳；交流纵向磁化线圈的绝缘外壳的内孔直径为110～190mm，交流纵向磁化线圈绝缘外壳轴向宽度尺寸为60～70mm。

所述交流纵向磁化控制系统，包括：交流纵向磁化主电路、控制电流电路、保护电路、反馈指示电路，所述交流纵向磁化控制电流电路采用可控硅调压控制电路，可控硅调压控制电路控制的交流纵向磁化主电路与交流纵向变压器相连，交流纵向变压器输出端通过交流纵向磁化电流互感器与反馈指示电路的电流表相连。

所述控制电柜上设置有电气控制面板,包括：交流周向磁化电流表、直流纵向磁化电流表、交流纵向磁化电流表、磁化控制按钮、退磁控制按钮、复位按钮、紧急停止按钮、磁化方式选择开关、检验方法选择开关、交直流选择开关、交流周向磁化电流调节旋钮、直流纵向磁化电流调节旋钮、交流纵向磁化电流调节旋钮、电源指示灯。

下面结合图1、图4和图6，具体说明实施步骤如下：

1）选定一台交直流磁粉探伤机，型号为CEW-4000型，该探伤机为上世纪80年代原上海探伤机厂制造的产品，其磁化功能组成结构见图1，该探伤机应已经具有如下基本条件： 

1-1）具有能够轴向伸缩具有一定长度的磁化夹头2a和2b；

1-2）具有导磁效果好且剩磁低的低碳钢制成的导轨5；

1-3）具有交流周向磁化变压器7；

1-4）具有直流纵向磁化线圈4a和4b及磁化铁芯3a和3b；

1-5）具有必要的传动和工件夹紧机械机构：2d为右磁化夹头底座移动机械传动机构，采用齿轮与齿条啮合传动，通过手轮操作使右磁化夹头底座左右移动，实现工件1的粗定位和预夹紧，2c为右磁化夹头夹紧精定位控制机构，采用丝杆螺母配合传动，通过手轮操作使右磁化夹头伸出或缩回，实现工件1的精定位和最终夹紧； 

2）、设计、制作交流纵向磁化变压器：

如图4所示，根据原交直流磁粉探伤机的规格容量、检测范围以及使用需求，增加设计、制作合适规格的交流纵向磁化变压器13：

2-1)  确定初级电压：初级电压为380V；

2-2） 确定次级电压：次级空载电压为19V；

2-3） 确定交流纵向磁化变压器容量：根据原交直流磁粉探伤机的规格容量、检测范围、实际使用需求，将交流纵向磁化变压器输出最大电流确定为3000A,容量确定为57KVA；

2-4） 制作：按照参数要求进行交流纵向磁化变压器的制作；

3）设计、制作交流纵向磁化线圈：

如图4所示，根据原交直流磁粉探伤机的规格容量、检测范围以及使用需求，以及设计选择的交流纵向磁化变压器13的变压比和负载容量，增加设计、制作交流纵向磁化线圈14a和14b；

3-1） 确定线圈数量：交流纵向磁化线圈的设计数量为2只，分别用以安装在磁化夹头2a和2b的铁芯上；

3-2） 确定线圈铜板的材料及规格：交流纵向磁化线圈绕制所用铜板的材料选用紫铜，铜板截面积为50mm×5mm，可防止线圈通电时过热；

3-3） 确定线圈匝数：根据已确定的交流纵向磁化变压器的最大输出负载电流3000A，确定每只线圈的绕制匝数为3匝，这样，纵向磁化线圈总匝数为6匝，线圈最大工作电流为交流纵向磁化变压器所提供的3000A，使最终获得的交流纵向磁化线圈的最大磁势为18000AT；

3-4） 确定线圈安装尺寸：交流纵向磁化线圈14a和14b绕制好后用绝缘材料固封成型，根据原交直流磁粉探伤机磁化夹头2a与2b的芯轴直径尺寸来确定线圈的绝缘外壳内径尺寸，芯轴直径尺寸为140mm，成型后线圈的绝缘外壳的内孔尺寸确定为150mm，以保证纵向磁化线圈14a和14b其绝缘外壳内径尺寸能够使磁化夹头2a与2b的芯轴顺利穿过，并为线圈内孔与芯轴之间加垫绝缘缓冲垫留出10mm左右的间隙；根据磁化夹头2a与2b的芯轴轴向伸出长度来确定线圈绝缘外壳轴向宽度尺寸，磁化夹头的芯轴轴向最大伸出长度为70mm，为使安装结构紧凑，线圈成型后轴向宽度尺寸确定为60mm；

3-5） 线圈制作：按照参数要求进行交流纵向磁化线圈的制作；

4）设计实现交流纵向闭路磁化功能的电气控制电路：

4-1）确定交流纵向闭路磁化控制电路所需电源负荷容量为57KVA。由于原探伤机的控制电源负荷总容量32KVA,新增电源负荷容量57KVA，这样总电源负荷约为90KVA；

4-2）确定磁化电流调节实现电路： 

交流纵向磁化电流调节电路采用可控硅调压控制技术,如图6所示，安装于电气控制面板的交流纵向电流指示电流表通过交流纵向互感器进行电流采样，并通过电气控制面板的控制旋钮及开关实现； 

4-3)确定保护电路的设置：

a、电气系统总电源控制开关的设置：

选择与电气系统总容量匹配的空气断路器作为总电源控制开关，本实施例选择动作电流为250A的自动空气断路器，保证在系统发生过压、过流及短路故障时能够可靠动作，切断电源，确保设备及操作人员的安全；

b、控制回路的短路保护：

在控制回路加装合适动作电流的熔断器；

c、交流纵向磁化与直流纵向磁化的功能选择联锁保护电路；

采用二位选择开关实现交流纵向磁化与直流纵向磁化功能选择的联锁保护，确保交流纵向磁化与直流纵向磁化不能同时被选择；

d、可控硅过流保护电路：

采用快速熔断保险作为可控硅过流保护；

e、可控硅过压保护电路：

采用阻容元件与可控硅进行并联作为可控硅过压保护；

4-4）电气控制面板、电气安装盘和安装柜的设计和制作：设计和制作电气控制面板，满足新增功能的控制需求；

所述电气控制系统：具有PLC可编程序控制器的控制系统，交流纵向磁化控制电流调节电路、交流周向磁化电流调节电路、直流纵向磁化电流调节电路、磁悬液搅拌和喷淋控制电路；及电气控制系统的保护电路；

交流纵向磁化电流调节电路、交流周向磁化电流调节电路、直流纵向磁化电流调节电路均采用可控硅调压控制电路；其中控制系统的保护电路，包括：

a、电气系统总电源控制开关的设置：选择与电气系统总容量匹配的空气断路器作为总电源控制开关，实现系统过压、过流及短路故障保护；

b、各控制回路的短路保护：在各控制回路加装合适动作电流的熔断器；

c、交流纵向磁化与直流纵向磁化的功能选择联锁保护电路：采用二位选择开关实现交流纵向磁化与直流纵向磁化功能选择的联锁保护；

d、可控硅过流保护电路：采用快速熔断保险作为可控硅过流保护；

e、可控硅过压保护电路：采用阻容元件与可控硅进行并联作为可控硅过压保护。

5）电气控制系统安装

5-1）电气配盘：

按照电气原理图、电气元件安装盘布置图完成电气配盘。

5-2）安装电气控制面板：

将电气控制面板电气元件按设计位置安装固定；按照原理图用设计规格的绝缘导线完成电气元件之间的连接，与电气配电盘元件的连接通过配电盘的输出接线端子进行连接；

6）安装交流纵向变压器：

将交流纵向磁化变压器安装于探伤机床身合适位置，使输出铜排朝向设备后侧便于引出电缆以使电缆布置于不影响设备操作的区域；

7）安装交流纵向磁化电流互感器：

使交流纵向磁化电流互感器的感应线圈穿过交流纵向磁化电流变压器次级输出其中一端的铜排，且使铜排位于线圈中心位置，确定好位置后用角钢制作调整支架，将电流互感器通过支架固定于床身上；

8）安装交流纵向磁化线圈：

8-1） 将探伤机的前后磁化夹头拆下；

8-2） 将两个交流纵向磁化线圈按照正确出线方向分别套在前后磁化夹头芯轴的轴颈上；

8-3） 将磁化夹头装回探伤机，在磁化线圈内孔与芯轴之间加垫橡胶皮作为绝缘缓冲垫。通过此方式将两个交流纵向磁化线圈安全可靠地分别固定在前后磁化夹头的芯轴上，防止它们之间产生轴向及周向的相对运动；

9）探伤机床身部分布线：

10）控制电柜总电源及接地系统的安装：

11）调试：

验证交流纵向磁化功能的实现情况和效果，通过改造，除了保留原探伤机的所有功能以外，实现了增加交流闭路磁轭磁化功能的目的，见图5，交流纵向磁化线圈14a和14b通电后，产生沿工件1纵向的磁场，对工件1实现交流纵向闭路磁轭磁化，该磁场通过左磁化夹头2a、工件1、右磁化夹头2b、右线圈铁芯3b、导磁导轨5、左线圈铁芯3a、左磁化夹头2a形成了闭合磁路。

以下再通过2个改造效果验证例来进一步说明该发明的有益效果：

改造效果验证例1：

某驱动轮轴，其总长度为925mm，直径最大处为φ100mm。

改造前使用交直流磁粉探伤机探伤，存在2个突出问题：

（1）由于零件长度较长，零件中部磁化效果较差，A₁ -30/100标准灵敏度试片显示模糊。

（2）由于采用直流纵向磁化，磁化深度较深，加之工件尺寸较大，造成工件剩磁较大，退磁困难，需要通过专门的退磁机进行退磁。

使用改造后的探伤机对该零件进行探伤，有效解决了上述2个问题：

（1）因为增加设计的2个交流纵向磁化线圈直接安装于磁化夹头芯轴上，较之原直流纵向磁化线圈更加接近工件，能够增加磁化线圈的有效磁化区域，有效改善长度较长零件的磁化效果；加上由于交流电的趋肤效应，可使纵向磁场有效的分布于工件表面，对其齿条和花键结构内的缺陷有较高的检出灵敏度。在零件中部粘贴A₁ -30/100标准灵敏度试片，采用周向1200A,纵向2600A的磁化电流进行磁化后，人工槽磁痕显示清晰完整。经过批量检测验证，证明改造后的探伤机能够有效检测出分布于该种零件各部位的表面缺陷，对于长度较长的零件检测能力有显著提高。

（2）同时，正是因为增加的纵向磁化线圈采用交流电，由于交流电的趋肤效应，磁化深度小，工件剩磁减小，大大减小了工件的退磁难度，在本机上退磁即可使剩磁下降到工艺要求的范围内，大大降低了检测劳动强度。

改造效果验证例2：

某连杆，其长度为310mm，大头孔直径φ76mm，小头孔直径为φ40mm，最大截面处长径为120mm，最小截面处长径为30mm，大头孔采用分体结构，用螺栓紧固。

改造前使用交直流磁粉探伤机探伤，存在如下问题：由于零件表面结构复杂，大头孔采用分体结构，截面变化较多，且截面尺寸变化大，端部与导磁夹头之间接触面积小，造成纵向磁化的导磁效果差，磁通损失严重，零件中部的检测灵敏度很低，将C型8/50标准灵敏度试片贴于零件杆部中间部位，用理论计算的标准磁化规范进行磁化，横向的人工刻槽显示模糊。为使横向的人工刻槽显示清晰而加大纵向磁化电流，则造成工件剩磁变大，退磁困难，而且会对周向磁化磁场产生干扰作用，影响纵向的人工刻槽磁化显示效果。

使用改造后的探伤机对该零件进行探伤，有效解决了上述问题：

本交流闭路磁轭磁化装置，在交流电的趋肤效应，可使纵向磁场有效地分布于工件表面，适应工件表面的复杂变化，所以对于零件表面结构复杂，截面变化较多的零件，其检测灵敏度大幅提高，采用周向600A,纵向1500A的磁化电流进行磁化后，贴于杆部的C型8/50标准灵敏度试片，无论是横向还是纵向的人工槽磁痕均显示清晰完整。而且磁化后工件剩磁较小，退磁容易。

为了公开本实用新型的目的而在本文中选用的改造实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本实用新型旨在包括一切属于本构思和本实用新型范围内的实施例的所有变化和改进。本实用新型未详述部分为现有技术。

Claims (5)

1.一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，包括：轴向伸缩的长度的磁化夹头（2a、2b）、剩磁低的低碳钢制成的导轨（5）、交流周向磁化变压器（7）、直流纵向磁化线圈（4a、4b）及磁化铁芯（3a、3b）、传动和工件夹紧机械机构和控制电柜：所述传动和工件夹紧机械机构，包括：具有使工件（1）粗定位和预夹紧的右磁化夹头底座移动机械传动机构（2d），具有使工件（1）的精定位和最终夹紧的右磁化夹头夹紧精定位控制机构（2c）；其特征在于：还包括：两只交流纵向磁化线圈、交流纵向变压器、交流纵向磁化电流互感器，所述两只交流纵向磁化线圈（14a、14b）分别套置在前后磁化夹头（2a、2b）芯轴的轴颈上，并且分别固定在前后磁化夹头（2a、2b）的芯轴上； 所述交流纵向磁化电流互感器的感应线圈套在交流纵向磁化电流变压器次级输出其中一端的铜排上，且铜排位于交流纵向磁化电流互感器的感应线圈中心位置，并固定在床身上；所述交流纵向磁化变压器（13）输出端通过绝缘电缆与两只交流纵向磁化线圈串联连接；交流纵向磁化变压器（13）输入端与控制电柜内的交流纵向磁化控制系统的输出端相连；交流纵向磁化电流互感器输出端通过电缆与控制电柜内的交流纵向磁化控制系统的反馈端相连；

其中，所述磁化夹头（2a、2b）的芯轴轴向伸出交流纵向磁化线圈的长度为70～80 mm，磁化夹头（2a、2b）的芯轴直径为100～180mm；且交流纵向磁化线圈内孔与磁化夹头的芯轴之间设置有绝缘缓冲垫。

2.根据权利要求1所述的一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，其特征在于：所述的交流纵向磁化线圈内孔与磁化夹头的芯轴间的绝缘缓冲垫为橡胶皮垫。

3.根据权利要求1所述的一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，其特征在于：所述的交流纵向磁化线圈（14a、14b），采用通电时防止线圈过热的紫铜材料铜板，铜板截面积大于50mm×5mm；每只交流纵向磁化线圈的绕制匝数：为2～5匝；纵向磁化线圈总匝数设置为4～10匝，最大工作电流3000～5000A，磁势为10000～30000AT；且交流纵向磁化线圈由绝缘材料固封成型的绝缘外壳；交流纵向磁化线圈的绝缘外壳的内孔直径为110～190mm，交流纵向磁化线圈绝缘外壳轴向宽度尺寸为60～70mm。

4.根据权利要求1所述的一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，其特征在于：所述交流纵向磁化控制系统，包括：交流纵向磁化主电路、控制电流电路、保护电路、反馈指示电路，所述交流纵向磁化控制电流电路采用可控硅调压控制电路，可控硅调压控制电路控制的交流纵向磁化主电路与交流纵向变压器相连，交流纵向变压器输出端通过交流纵向磁化电流互感器与反馈指示电路的电流表相连。

5.根据权利要求1所述的一种交直流纵向闭路磁化式探伤机，其特征在于：所述控制电柜上设置有电气控制面板,包括：交流周向磁化电流表、直流纵向磁化电流表、交流纵向磁化电流表、磁化控制按钮、退磁控制按钮、复位按钮、紧急停止按钮、磁化方式选择开关、检验方法选择开关、交直流选择开关、交流周向磁化电流调节旋钮、直流纵向磁化电流调节旋钮、交流纵向磁化电流调节旋钮、电源指示灯。

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