复杂几何形状工件的磁化技术研究

　　0 引言

　　磁粉探伤是依据漏磁场原理, 检测铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。其检测灵敏度高, 检测结果重复性好, 能直观地显示缺陷的位置、大小、形状和严重程度。磁粉探伤的主要工艺过程包括磁化工件、施加磁粉或磁悬液、磁痕分析与评定 3个步骤。当铁磁性工件被磁化后, 在表面和近表面如有不连续性(材料的均质状态即致密性受到破坏)存在, 使磁力线发生局部畸变而产生漏磁场, 吸附施加在工件表面的磁粉, 形成在合适光照下目视可见的磁痕, 从而显示出不连续性的位置、形状和大小。在磁粉探伤工艺过程中, 对工件进行合理而有效的磁化是十分关键的环节, 磁化方法决定工件磁感应线的方向、分布及密集程度, 最终影响漏磁场的强弱和探伤灵敏度的高低。

　　1 几何形状复杂工件磁化方法的选择

　　根据工件的几何形状、尺寸大小和欲发现缺陷的方向而在工件上建立磁场方向, 一般将磁化方法分为周向磁化、纵向磁化和复合磁化[1]。对工件进行周向磁化, 常用通电法、中心导体法、感应电流法; 对工件进行纵向磁化时常用线圈法、磁轭法; 对于几何形状相对比较简单的工件, 为提高检测效率和检测质量, 通常采取直接通电法、线圈法、磁轭法等磁化方法在工件表面建立复合磁场, 工件表面上磁场分布均匀, 可靠性好, 从而显示工件表面各个方向的缺陷。车轴、轮对及一些销轴类工件均是采用复合磁化法进行磁化的。但对于几何形状比较复杂的工件, 例如车钩零件, 采用上述方法很难进行磁化。首先, 由于工件结构复杂, 变截面多, 最大截面与最小截面尺寸差别较大, 若采用直接通电法进行周向磁化, 变截面部位磁化规范不能兼容, 如果电流在工件内部存在分流, 各支路电流分配难以控制, 有些部位可能因为没有电流通过或电流强度过低而成为检验盲区;当采用磁轭法进行纵向磁化时, 在整个磁路中, 工件各部位磁阻差异大, 磁感应线分布不均匀, 另外,受工件结构和探伤部位分布的限制, 结构复杂工件很难确定有效的通电电极和磁极夹持部位, 容易产生电打火和磁极磁通泄漏。因此, 对于几何形状复杂的工件, 不宜采用通电法、磁轭法等方法进行磁化。

　　2 旋转磁场探伤原理及结构

　　为了解决复杂几何形状工件的磁化难题, 从理论上进行了深入研究, 并经实践证明采用交叉线圈旋转磁场技术进行非接触感应磁化, 可实现复杂几何形状工件全表面复合磁化。该磁化方法是将工件放置于交叉线圈中, 在工件表面建立一个随时间交替变化的旋转磁场, 1 次磁化就可检测出工件表面各个方向的缺陷。