非接触涡流探伤专用检具

　　我厂是生产各类船舶、机车和电厂用气阀的大型专业厂,生产的几种机型进、排气阀的基体材料为4Cr14Ni14W2Mo,阀面堆焊Stillile12 YJ3合金粉末(气阀母材和阀面堆焊材料都属奥氏体不锈钢)。用户要求机加工后在阀面(4~8mm)进行涡流探伤。

　　采用7505涡流探伤仪和点探头,用左手旋转气阀,右手持探头接触阀面进行探伤(图1)。该法探伤的弊病是①仪器零位调节困难,不够准确。②手持探头接触试件的轻重和探头与阀面接触角度都会影响探伤结果。③由于气阀探伤面较窄,探伤时气阀旋转晃动,手持探头又摆动,边缘效应报警或缺陷报警难以区分。④探头与阀面直接接触,探头磨损严重,探伤成本高。⑤探伤重复性差,由于人为因素过多,工厂探伤结果与用户用同样方式探伤结果不一致,因而发生纠纷,被用户退货。

　　针对上述问题,设计了气阀探伤专用检具,以解决操作上的人为因素,达到非接触探伤目的。

　　1　理论依据

　　涡流检测基于电磁感应原理,检测中,无论是激励电磁场影响试件,还是涡流的变化,探头检测到的都是一种电磁波。从物理学可知,电磁波不仅具有波动性,而且是一种粒子流,具有双重性,所以可进行非接触检测。但是,电磁波的强度随距离增加而急剧减弱,使涡流检测具有一种“间距效应”[1],此间距为探头至试件表面的距离,间距增大,涡流检测灵敏度降低。

　　涡流检测时,探头放在试件表面会得到一个较大的信号,而当探头慢慢离开试件时,指示值逐渐减小,这一现象称为提离效应[1]。如图2所示,间距愈小,信噪比愈大,灵敏度愈高。要在探头与试件表面之间建立一个恒定的输出,应从机械上或电气上想办法。机械上一般采用浮动探头(弹簧)或探头自动跟踪的办法,也有采用同极性磁铁互相排斥的原理,使探头浮动。

　　2　专用检具

　　2.1　设计要求

　　在设计上首先要考虑探头不与阀面直接接触,其探头与阀面之间的间距又可任意调节,同时探头的收放要保持距离不变,在沿阀面的移动过程中不仅保持距离不变,而且不能摇摆;其次要操作方便,装卸工件快捷,旋转不晃动,且轻便、灵活。

　　2.2　结构及制作

　　该检具由九部分组成(图3)。工作台为铸造件,所有部件均安装其上。调整支架由两件不同直径的管材组成,其上有螺旋抱紧箍,便于调整高低,随气阀的长短而定。上下活动顶针均装有滚动轴承,并由弹簧支撑,使气阀旋转时灵活、轻便、装卸工件快捷。将上顶针的尾柄向上提,压缩弹簧,即可装卸工件,上下顶针均装入顶针套内。探头移动器是检具的核心部件之一,它要支撑探头收放器,同时在套内能沿阀面的径向方向从容移动和快速移动,没有摆动,微动是靠旋转尾柄,由于弹簧的作用,使心轴前后移动从而带动探头快速移动。在心轴上装有枪栓式手柄,往后压缩弹簧,至一定距离旋转90°,卡在套的缺口上,使探头远离气阀,即可上下气阀。为了解决好不摆动的问题,轴与套采用了导向键连接方法。探头收放器也是核心部件之一,它要能将探头固定在任意距离尺寸内,而不与气阀阀面接触,气阀作圆周运动时,探头不摆动,同时又能靠近和远离被检件,为此,同样采用导向键的连接方法;当要离开被检件时,手持枪栓向后拉一定距离旋转一个角度,即可固定;当要靠近气阀时,向反方向转一角度,在弹簧力的作用下,枪栓放于卡槽内即可。尼龙滚轮使探头与阀面保持恒定距离,气阀旋转,滚轮在阀面上滚动,尼龙滚轮与阀面的接触压力由收放器内的弹簧力控制,选用尼龙材料,是因为它耐油、耐磨,而且不划伤阀面。