通道式旋转磁场探伤机的研制

　　磁粉探伤是利用铁磁性工件的缺陷处漏磁场与磁粉相互作用的原理检测材料表面及近表面缺陷的一种无损检测方法。现在磁粉探伤已经发展成一项成熟的 无损检测技术,并得到了广泛的应用[1]。目前普遍使用的固定式磁粉探伤机中,周向磁化一般采用低电压大电流的交流电;纵向磁化采用高电压小电流的整流电 通过磁轭进行探伤。该磁化方法简单、迅速且检测灵敏度较高,其缺点为周向磁化时,夹头与工件接触不良时易产生电弧,灼伤工件[2]。对灼伤部位进行金相分 析,发现上面存在微小裂纹。而有些关键工件不允许有灼伤,这就使传统探伤设备的应用受到了一定的限制。

　　针对上述情况,研制了通道式旋转磁场探伤机[3~5]。它利用交叉线圈产生旋转磁场磁化工件,一次磁化可检测出工件各个方向上的缺陷,与工件无电接触、不灼伤工件、剩磁小、操作方便、工作效率高。

　　1　通道式旋转磁场探伤机的结构和工作原理

　　通道式旋转磁场探伤机的机械部分结构如图1所示。其工作过程为,将工件放在带固定装置的输送链条上(输送链条由电机和减速机带动),通过交叉线 圈,在交叉线圈中对工件进行磁化和喷淋磁悬液,最后落在可旋转的观察台上,由工作人员在紫外线灯下进行观察。由于磁化方法为连续法,因此在工件即将离开交 叉线圈时,应停止喷淋磁悬液。

　　设备利用三相电源中两相电流间的120°相位差,将两相电流分别输送至两个交叉线圈,产生旋转磁场。交叉线圈为强感性负载,普通开关断开时会产 生很大的感生电流,使触点易损坏,因此设备采用可控硅组成无触点开关。为避免线圈工作时发热严重,应使用变压器油对交叉线圈进行循环冷却。紫外线灯为自主 开发的冷光源紫外线灯。

　　设备工作原理如图2所示[6,7]。线圈W₁和W₂以夹角θ交叉放置,组成交叉线圈。若W1匝数为N₁,通入交流电i1; W₂匝数为N₂,通入交流电i₂,则在线圈中心O处产生与各自安匝数成正比的H1和H2的磁场强度。若

　　式中　K₁,K₂———与线圈尺寸和形状有关的常数两交叉线圈在O点产生的合成磁场为一旋转磁场,该旋转磁场在x和y方向的分量分别为

　　可见交叉线圈在其几何中心产生了一个椭圆形旋转磁场,椭圆的长短轴取决于两线圈的交叉角θ和电流i₁,i₂的相位差α。表1和表2表示改变两线圈夹角θ和α时引起的两半轴之比的变化

　　若空心线圈形成的旋转磁场长轴在y轴方向,短轴在x轴方向,则待探伤的铁磁性工件的轴线沿x轴方向送入交叉线圈时,根据退磁场理论可知,磁感应 强度在长轴方向缩短,短轴方向变长。要使各个方向的检测灵敏度相等,工件放入交叉线圈时,应该是圆形旋转磁场,如图3所示。图3中虚线绘制的椭圆为工件送 入前的旋转磁场,实线绘制的圆形为工件送入后理想的旋转磁场。