CN210015079U - 转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组由线圈支架顶部环绕至对边底部垂直交叉120°布置，顶置线圈和底置线圈分别水平固定设置在交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组的上下并组成三维旋转磁场，三维旋转磁场倾斜设置在线圈支架的支架立柱上，线圈支架顶部设有固定夹板，固定夹板下方设有磁悬液喷淋管路。本实用新型磁化时，输送装置带动转向架构架在旋转磁场中转动，在被检测工件表面得到的旋转磁场更均匀，探伤时转向架构架实现自动旋转、喷淋及整体磁化。可实现一次通过完成转向架构架的整体探伤，检测效率高。

Description

转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置

技术领域

本实用新型涉及无损检测领域的一种非接触式三维旋转磁场磁粉探伤检测装置，该装置可以满足铁路动车组车辆、地铁及客车车辆转向架构架在制造、检修中焊缝及其它部位表面缺陷的湿法荧光磁粉检测。

背景技术

磁粉探伤是工业无损检测中对铁磁性材料工件表面和近表面进行无损检测的手段，磁粉探伤是利用磁现象来检测材料和工件表面缺陷的方法，将铁磁性工件置于外加磁场中，工件被磁场磁化，磁力线在试件的表面和近表面形成一定的走向，如果工件表面和近表面有裂纹或缺陷，并与磁力线交叉一定角度时，则会引起磁通密度的改变，部分磁力线被扭曲，泄漏到空气当中去形成漏磁通，在缺陷处形成磁极。将一定粘度和导磁性的磁粉(如磁悬液)，喷洒在试件的表面，试件被磁化后，则缺陷的两侧磁极吸附磁粉，磁粉的堆积形成磁痕，磁痕的外观显示出缺陷的长度、走向等一系列轮廓图像，从而达到探伤检查的目的。

铁路车辆的转向架构架主要起传递车体与轮对之间的载荷、为悬挂及辅助系统提供支持等重要作用。转向架构架在车辆制造和检修中为重点进行无损检测的部件，为保证动车组在250千米/小时及更高速度运行时的安全性，转向架构架在制造及检修过程必须进行表面的湿法荧光磁粉探伤检测。目前转向架构架的磁粉检测多采用便携式磁轭探伤器进行磁粉探伤检测表面缺陷，这种检测方式针对体积庞大、结构形状复杂的转向架构架存在检测范围小、容易漏检及检测效率低下等问题，严重影响车辆在高速运行时的安全性。

一般零部件的磁粉检测除了便携式磁轭探伤外还通常采用周向和纵向磁化的复合磁化的形式，周向磁化的方法是将零件施加通电电流，在零件的表面产生于通电电流方向垂直的周向磁场，纵向磁化的方法是将零件放置于螺线管中，在线圈中通以电流时，在线圈内产生与线圈轴平行的纵向磁场。由于转向架构架的体积庞大、结构形状复杂、采用复合磁化方式探伤时要对工件进行通电产生周向磁场，转向架构架如果采用的传统的通电方式就会存在通电位置不好选取，接触面不平整等问题，并且复合磁化时要给零件通电需要2500A以上磁化电流，可能会在电极及零件接点处会产生由于接触不良而产生打火现象，打火现象严重时可能会对零件灼伤，造成零件的报废。

发明内容

本实用新型针对现有铁路动车组车辆、地铁及客车车辆转向架构架磁粉探伤技术中存在的缺陷和不足，提供一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，该装置可有效解决传统磁化方式的不足和检测效率低下等问题。本实用新型对被检测构架形状适应能力强，可满足目前国内动车组CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH6、标准动车组(复兴号)车辆、地铁及客车车辆转向架构架整体磁粉探伤检测的要求。

本实用新型的技术解决方案是：一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，包括线圈支架、交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组、顶置线圈、底置线圈、磁悬液喷淋管路，交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组由线圈支架顶部环绕至对边底部垂直交叉120°布置，顶置线圈和底置线圈分别水平固定设置在交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组的上下并组成三维旋转磁场，三维旋转磁场倾斜设置在线圈支架的支架立柱上，线圈支架顶部设有固定夹板，固定夹板下方设有磁悬液喷淋管路。

交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组通过连接螺栓穿过绝缘套和绝缘垫倾斜3°-10°角度设置在线圈支架的支架立柱上。

所述交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组、顶置线圈、底置线圈采用铜排弯折制作，每组线圈采用双匝或多匝数布置，每匝线圈之间设有匝间隔离垫和绝缘套绝缘，多匝数中间采用连接螺栓紧固连接。

交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组分别接入相位不同的低电压交流电形成平面旋转磁场。

顶置线圈为1-2组，底置线圈为1-2组。

顶置线圈Ⅰ组和底置线圈Ⅰ组、顶置线圈Ⅱ组和底置线圈Ⅱ组接入同相位的低电压交流电，形成上下方向的磁场。

顶置线圈Ⅰ组和底置线圈Ⅱ组，顶置线圈Ⅱ组和底置线圈Ⅰ组交替接入同相位低电压交流电，形成左右倾斜变化的磁场。

交叉线圈Ⅰ组和交叉线圈Ⅱ组、顶置线圈、底置线圈的进出电源铜排接头设有电源线连接孔，并设置在磁化装置的后部。

本实用新型具有如下特点：

1.本实用新型对被检测构架形状适应能力强，可满足目前国内动车组CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH6、标准动车组(复兴号)车辆、地铁及客车车辆的转向架构架磁粉探伤检测的需要，适应范围广。

2.非接触式三维旋转磁场线圈的磁化方式避免了传统复合磁化对零件通电时电极与工件接触可能对被检测工件造成打火灼伤工件的危险，操作安全。探伤工作时磁化装置不与工件接触，磁化效果不受接触情况影响，检测可靠稳定，保证了转向架构架磁粉探伤的效果。

3.三维旋转磁场线圈产生的旋转磁场对复杂的构架零件的磁化时，输送装置带动构架在旋转磁场中转动，在被检测工件表面得到的旋转磁场比传统的通电磁化方式得到的磁场更均匀。

4.由于磁化时旋转磁场线圈本身不与工件接触，使得采用该结构的设备使用寿命长、减少了维修及维护工作。

5.探伤时转向架构架通过输送装置输送至三维旋转磁场磁化装置中实现自动旋转、喷淋及整体磁化。可实现一次通过完成转向架构架的整体探伤，检测效率高。

6.三维旋转磁场磁化装置为倾斜安装的结构形式，转向架构架倾斜一定角度喷淋磁化，可以有效消除磁悬液喷淋后在转向架构架上表面形成的磁悬液堆积，减小对磁痕形成及观察的影响。

附图说明

图1A是本实用新型的整体结构示意图。

图1B是图1A中Ⅰ放大示意图。

图2A是三维旋转磁场结构示意图。

图2B是图2A中Ⅱ放大示意图。

图2C是图2A中Ⅲ放大示意图。

图3是图2的俯视图。

具体实施方式

三维旋转磁场的建立：旋转磁场探伤法的关键是在一定的空间内形成方向随时间不断变化的足够强度的旋转磁场。采用两组或多组相互交叉的磁化线圈分别接入相位不同的交流电，在线圈包容的空间内，各组线圈分别形成的幅值相同，相互呈一定角度，并具有一定的电流相位差的交流磁场发生矢量迭加，从而形成了强弱、方向随时间不断改变的周期性旋转磁场。在旋转磁场附加垂直于旋转磁场的垂向磁场可在工件表面形成三维空间旋转磁场，当零件由输送装置送入在三维空间旋转磁场磁化时，工件表面任何方向的缺陷(裂纹)均能清晰显示出来，使形状复杂的构架零件能够实现非接触式探伤。

如图1、2、3所示，一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，包括线圈支架1、交叉线圈Ⅰ组6和交叉线圈Ⅱ组7、顶置线圈8、9、底置线圈10、11、磁悬液喷淋管路17，交叉线圈Ⅰ组6 和交叉线圈Ⅱ组7由线圈支架1顶部环绕至对边底部垂直交叉120°布置，交叉线圈Ⅰ组6和交叉线圈Ⅱ组7分别接入相位不同的低电压交流电形成平面旋转磁场。顶置线圈8、9为1-2组，底置线圈10、 11为1-2组。顶置线圈Ⅰ组8和顶置线圈Ⅱ组9，底置线圈Ⅰ组10和底置线圈Ⅱ组11分别用L型连接板15水平固定布置在交叉线圈Ⅰ组6和交叉线圈Ⅱ组7的上下两侧，顶置线圈Ⅰ组8和底置线圈Ⅰ组 10、顶置线圈Ⅱ组9和底置线圈Ⅱ组11接入同相位的低电压交流电，形成上下方向的磁场。顶置线圈Ⅰ组8和底置线圈Ⅱ组11，顶置线圈Ⅱ组9和底置线圈Ⅰ组10交替接入同相位低压交流电时形成左右倾斜变化的磁场，这些磁场复合形成三维旋转磁场。三维旋转磁场通过连接螺栓2穿过绝缘套3和绝缘垫4倾斜3°-10°角度设置在线圈支架1的支架立柱5上，所述交叉线圈Ⅰ组6和交叉线圈Ⅱ组7、顶置线圈Ⅰ组8、顶置线圈Ⅱ组9、底置线圈Ⅰ组10和底置线圈Ⅱ组 11采用铜排弯折制作，每组线圈采用双匝或多匝数布置，每匝线圈设有匝间隔离垫4、14和绝缘套3、13绝缘，多匝数中间采用连接螺栓2、12紧固连接。交叉线圈Ⅰ组6和交叉线圈Ⅱ组7、顶置线圈Ⅰ组8、顶置线圈Ⅱ组9、底置线圈Ⅰ组10和底置线圈Ⅱ组11的进出电源铜排接头设有电源线连接孔18，并设置在磁化装置的后部。线圈支架1顶部设置有固定夹板16，磁悬液喷淋管路17设置在固定夹板16下方。

在保证磁化时转向架构架表面磁场强度不低于2400A/m时，三维旋转磁场磁化装置的磁化线圈的匝数根据供电变压器的功率来匹配决定。

三维旋转磁场磁化装置工作电流多在2500A以上，为了保证工作可靠及安全性，磁化装置中所有的线圈的材料均采10-12mm的T2铜排制作。

磁粉探伤时需要在零件表面喷洒磁悬液，为了在探伤时磁悬液喷淋时能充分的覆盖构架，在磁化装置内腔的布置扇形区域的磁悬液喷淋管路17。

为了防止磁化时喷洒磁悬液在转向架构架平面堆积影响磁化效果及磁痕的观察，三维旋转磁场磁化装置倾斜3°-10°安装在线圈支架1上，转向架构架19倾斜3°-10°后由专用输送装置送入在三维旋转磁场磁化装置内腔中匀速转动通过，磁悬液喷淋时残留在探伤转向架件构架19水平表面的磁悬液会顺利流淌，不会产生堆积。

本实用新型工作过程如下：

待检测的转向架构架19由专用的输送装置倾斜3°-10°一半送至的转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置中，转向架构架 19沿中心开始转动、磁悬液喷淋管路17喷洒磁悬液并开始磁化。交叉线圈Ⅰ组6及交叉线圈Ⅱ组7中通入相位不同的低压交流电时在磁化装置中产生水平方向的旋转磁场，顶置线圈Ⅰ组8和底置线圈Ⅰ组 10、顶置线圈Ⅱ组9和底置线圈Ⅱ组11当接入同相位的低压交流电时，形成上下方向的磁场。顶置线圈Ⅰ组8和底置线圈Ⅱ组11，顶置线圈Ⅱ组9和底置线圈Ⅰ组10交替接入同相位低压交流电时形成左右倾斜变化的磁场，当转向架构架19回转一周时即可完成探伤。然后由专用的输送装置将转向架构架19移出旋转磁化装置进行零件表面的磁痕观察，观察磁痕后完成探伤作业。

磁化电流的大小是磁场强度的保证。为了保证不同的构架探伤部位表面磁场达到有效检测磁场强度，采用可控硅模块调整磁化电流。电流可从0A无级调到探伤机的标称值3000A。试验表明，零件探伤时磁化电流峰值调整至2500A-3000A时A1型15/50标准灵敏度试片即可清晰显示。

探伤零件表面的剩磁影响零件应用时的清洁度，剩磁过大会增大磨损。为保证磁化后的零件有较小的剩磁，关闭磁化电源时采用了不等值的衰减措施，在三维旋转磁场磁化线圈中的电流逐级衰减过程中，作用在工件上的交变磁场幅度也逐渐降为零。探伤结束后，可使被检测件各部位剩磁小于0.3mT。

转向架构架检测时要求整体探伤，为了减小庞大的转向架构架全部进入磁化装置磁化所带来问题，在探伤磁化时构架始终有一半进入磁化装置转动磁化，有效减少磁化装置体积及供电电源的消耗。

为使探伤机的开始喷淋、结束喷淋时间、磁化时间和间歇时间长短、磁化时机等的结合能满足探伤的实际需要，保证磁化结束时在探伤件表面缺陷处留下清晰的磁痕，我们通过多次试验，找出来出一个理想的磁化程序，将这个程序输入PLC控制器，磁化装置在PLC的控制下自动完成转向架构架检测时的喷淋、磁化、倾斜、转动及输送等整个探伤过程，减小了影响探伤的人为因素。

Claims (8)

1.一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，其特征在于:包括线圈支架(1)、交叉线圈Ⅰ组(6)和交叉线圈Ⅱ组(7)、顶置线圈(8、9)、底置线圈(10、11)、磁悬液喷淋管路(17)，交叉线圈Ⅰ组(6)和交叉线圈Ⅱ组(7)由线圈支架(1)顶部环绕至对边底部垂直交叉120°布置，顶置线圈(8、9)和底置线圈(10、11)分别水平固定设置在交叉线圈Ⅰ组(6)和交叉线圈Ⅱ组(7)的上下并组成三维旋转磁场，三维旋转磁场倾斜设置在线圈支架(1)的支架立柱(5)上，线圈支架(1)顶部设有固定夹板(16)，固定夹板(16)下方设有磁悬液喷淋管路(17)。

2.根据权利要求1所述的一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，其特征在于：交叉线圈Ⅰ组(6)和交叉线圈Ⅱ组(7)通过连接螺栓(2)穿过绝缘套(3)和绝缘垫(4)倾斜3°-10°角度设置在线圈支架(1)的支架立柱(5)上。

3.根据权利要求1所述的一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，其特征在于：所述交叉线圈Ⅰ组(6)和交叉线圈Ⅱ组(7)、顶置线圈(8、9)、底置线圈(10、11)采用铜排弯折制作，每组线圈采用双匝或多匝数布置，每匝线圈之间设有匝间隔离垫(4、14)和绝缘套(3、13)绝缘，多匝数中间采用连接螺栓(2、12)紧固连接。

4.根据权利要求1所述的一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，其特征在于：交叉线圈Ⅰ组(6)和交叉线圈Ⅱ组(7)分别接入相位不同的低电压交流电形成平面旋转磁场。

5.根据权利要求1所述的一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，其特征在于：顶置线圈(8、9)为1-2组，底置线圈(10、11)为1-2组。

6.根据权利要求5所述的一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，其特征在于：顶置线圈Ⅰ组(8)和底置线圈Ⅰ组(10)、顶置线圈Ⅱ组(9)和底置线圈Ⅱ组(11)接入同相位的低电压交流电，形成上下方向的磁场。

7.根据权利要求5所述的一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，其特征在于：顶置线圈Ⅰ组(8)和底置线圈Ⅱ组(11)，顶置线圈Ⅱ组(9)和底置线圈Ⅰ组(10)交替接入同相位低电压交流电，形成左右倾斜变化的磁场。

8.根据权利要求1所述的一种转向架构架整体探伤用三维旋转磁场磁化装置，其特征在于：交叉线圈Ⅰ组(6)和交叉线圈Ⅱ组(7)、顶置线圈(8、9)、底置线圈(10、11)的进出电源铜排接头设有电源线连接孔(18)，并设置在磁化装置的后部。

Images