一种大齿圈工件磁粉探伤机的磁化装置

摘要

本发明涉及一种适用于大齿圈工件磁粉探伤机的磁化装置，主要由开合式闭路磁轭和开合式矩形线圈组成。开合式闭路磁轭由“一”形磁轭和“凵”形磁轭组成，“凵”形磁轭上设有激励线圈；“一”形磁轭通过滑块和导轨支撑于机架上，并由气缸驱动，实现与“凵”形磁轭的开合。开合式矩形线圈由“一”形导体和“凵”形导体构成，两者之间通过锥形触头相啮合。“凵”形导体固定在“一”形磁轭上，并可随“一”形磁轭一起运动，实现与“一”形导体的开合。其优点是，将开合式闭路磁轭和开合式矩形线圈围绕在大齿圈工件单边齿圈的周围，使大齿圈同时产生周向、径向和轴向等多方向的磁场，因而磁化效果更好、更均匀，无盲区，磁场分布均匀，检测精度高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁粉探伤机的部件，特别是一种适用于对大齿圈工件 进行探伤的磁粉探伤机的磁化装置。

背景技术

磁粉探伤机包括工件支撑和转动装置、磁化装置、磁悬液喷淋装置和 电气控制装置，磁化装置是磁粉探伤机的重要部件之一，主要用于对 被测工件进行磁化处理，通过吸附磁粉，来对被测工件表面进行探伤 。

磁粉探伤是利用磁现象检测工件表面及近表面的缺陷，它是漏磁检测 方法中最常用的方法之一。当工件被磁化后，其金属表面及近表面缺 陷处的磁力线发生变形，逸出工件表面形成磁极并形成可检测的漏磁 场，此时，在工件表面上撒上磁粉或浇上磁悬液后，磁粉粒子便会吸 附在缺陷区域，从而显示出缺陷的位置、形状和大小，这就是磁粉探 伤的基本原理。当磁力线与缺陷垂直时，漏磁场最强，也最有利于缺 陷的检出；当磁力线与裂纹平行时，则无漏磁场产生，缺陷不可能被 检出。

根据在工件上建立磁场的方向，一般可分为周向磁化、纵向磁化和多 向磁化。周向磁化系指给工件直接通电，或者使电流流过贯穿工件中 心孔的导体，旨在工件中建立一个环绕工件的、并与工件轴垂直的闭 合磁场。周向磁化主要用于发现与工件轴向平行的缺陷，即与电流方 向平行的缺陷。

纵向磁化系指将电流通过环绕的线圈，使工件沿纵向方向磁化的方法 ，工件中的磁力线平行于线圈的轴心线。纵向磁化主要用于发现与工 件轴向垂直的缺陷。

多向磁化系指通过复合磁化使之在工件中产生一个大小及方向随时间 成圆形或螺旋形变化的磁场。因为磁场的方向在工件上不断地变化着 ，所以可检查出不同方向的缺陷。磁化电源通常由变压器次级产生的 低电压大电流提供。

在铁路和风电行业的设备中，应用有大量的大齿圈工件，其大齿圈工 件的内、外直径和长度一般在1000/1400/170mm以上。由于工件尺寸大 ，对工件的探伤带来了非常大的难度。特别是对大齿圈工件的周向和 径向不能同时进行磁 化探伤，使工件的探伤率受到了限制和影响。

目前，对于大齿圈工件的周向磁化，主要采用穿棒法或电缆缠绕法。

穿棒法是将一通电导体穿过工件的内圈，根据左手定律，使工件产生 周向磁化，主要用于检测沿工件轴向的纵向缺陷，如工件内外表面的 轴向缺陷以及工件两端面的径向缺陷。由于磁场强度与工件的直径成 反比，靠近内圈表面的磁场比外圈表面磁场强，磁场分布很不均匀， 特别是内、外直径之差较大的大齿圈工件，其磁场分布内强外弱的现 象更加严重，如果工件外齿部要达到足够大的磁场，其穿棒电流要很 大，不但耗能，而且磁化精度难以控制。

电缆缠绕法，是通过人工将软电缆均匀地缠绕在大齿圈工件上，通过 通电磁化的方法，使工件形成沿工件圆周方向的周向磁场，在检测出 与磁化电流平行的径向缺陷的同时，可检测出工件内外表面的轴向缺 陷及两侧面的径向缺陷。但它的缺点是，人工缠绕工作量大，人工缠 绕的一致性差，工作效率低，不适用于批量检测。

目前对于大齿圈工件的纵向磁化，主要采用线圈法或极间磁轭法。这 种方法主要用于发现与工件轴向垂直的缺陷。

线圈法通常是将整个工件放在通有电流的螺管线圈内进行磁化，用于 发现与线圈轴向垂直的缺陷。它的缺点是，在对大齿圈工件磁化时， 工件两端呈磁极，会产生退磁场，且对大齿圈工件的内孔不能磁化， 存在磁化盲区。

极间磁轭法是将工件作为磁路的一部分，利用电磁轭对工件进行磁化 。该方法虽可发现与两极连线垂直的缺陷，但只适用于对工件的局部 磁化，而不适用对大齿圈工件的整体磁化。

上述几种方法，虽都可实现工件磁化，但都是单向磁化，特别是不能 同时对大齿圈工件的周向、径向和轴向进行全方位的多向磁化，工件 存在有磁化盲区。电缆缠绕法虽可实现周向和径向同时磁化，但却不 适用于批量检测。

发明内容

本发明所要解决的技术难题是，克服上述现有技术的不足，提供一种 大齿圈磁粉探伤机的磁化装置，根据大齿圈工件的形状特征，设计可 开合的闭路磁轭和环形线圈，环绕式地设于大齿圈工件的单边齿圈周 围，通过工件的转动在 闭路磁轭和环形线圈中的穿行转动，使大齿圈工件的周向、径向和轴 向同时形成多向磁化的磁场，从而对大齿圈工件进行全方位的磁粉探 伤。

本发明的技术解决方案是，包括闭路磁轭和矩形线圈，其特征在于： 所述的闭路磁轭和矩形线圈均为开合式，其开合式闭路磁轭与开合式 矩形线圈之间倾斜设置；

开合式闭路磁轭由上、下设置的“一”形磁轭6和“凵”形磁轭4构成 ， “凵”形磁轭4的两侧磁柱上分别绕有匝数相同的激励线圈3，“ 凵”形磁轭4固定在机架底座5上； “一”形磁轭6的一端支撑于机架 13上，并与机架13之间设有可相对运动的滑块11和导轨8，“一”形磁 轭6的端部还设有可驱动其相对“凵”形磁轭4作开合运动的气缸12；

开合式矩形线圈由左右设置的“一”形导体2和“凵”形导体7构成， 两者之间的结合处通过锥形触头14相啮合；“一”形导体2由上下接线 座16、软导线17以及设于接线座16上的锥形触头14构成，上下接线座 16之间通过软导线17相连，接线座16上设有锥形触头14和辅助小气缸 15；“一”形导体2通过接线座16和支撑板1固定在机架底座5上；“凵 ”形导体7固定在“一”形磁轭6上，并可随“一”形磁轭6相对“一” 形导体2作开合运动。 

所述锥形触头14，由一对相互啮合的凹、凸锥头19、20组成，其凹锥 头19固定在“一”形导体2两端的接线座16上，凸锥头2固定在“凵” 形导体7的两结合端处；每个凹锥头19均联接有驱动其啮合锁紧的辅助 小气缸15。

开合式矩形线圈中的“凵”形导体7由三排“凵”形铜管组成，“一” 形导体2的上下接线座16上分别设有三组锥形触头14和辅助小气缸15。

 “一”形导体2上还设有连接磁化电源的接线端子18。

“凵”形磁轭4两侧磁柱上的激励线圈3头头或尾尾相连接，另两个接 线端子连接磁化电源。

所使用的磁化电源为具有A、B、C三相的交流电源，开合式矩形线圈的 两个端子连接A、B两相，开合式闭路磁轭的初级激励线圈两个端子连 接B、C两相或A、C两相。

本发明的有益效果是：一是设计二组闭路线圈和闭路磁轭，环绕在大 齿圈 工件的单边齿圈周围，当大齿圈工件转动时，工件单边齿圈从闭路线 圈和闭路磁轭中穿过，使齿圈同时产生周向、径向和轴向等多方向的 磁场效应，因而磁化效果更好、更均匀，无盲区，磁场分布均匀，检 测精度高；二是，采用开合式结构，工件的装卸更方便、更灵活性， 对批量生产提供了可靠保证；三是矩形线圈的锥形触头啮合以及辅助 小气缸的驱动啮合锁紧，确保了矩形线圈闭合回路的可靠性；四是闭 路磁轭设计，巧妙地将环形工件作为闭路磁轭的次级绕组，可对工件 实现整体磁化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2图1的A-A剖视图；

图3图1的B-B剖视图；

图4为锥形触头14的凹凸锥头19、20的啮合示意图。

图中标号：

1－支撑板，2－“一”形导体，，3－激励线圈，4－“凵”形磁轭， 5－机架底座， 6－“一”形磁轭，7－“凵”形导体，8－导轨，9－ 联接件，10－横梁，11－滑块，12－气缸，13－机架，14－锥形触头 ，15－辅助小气缸，16－接线座，17－软导线，18－接线端子，19－ 凹锥头，20－凸锥头，21-开合式闭路磁轭，22-开合式矩形线圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的详细描述：

本发明主要由开合式闭路磁轭和开合式矩形线圈组成，且两者之间倾 斜设置。

开合式闭路磁轭呈矩形，由“一”形磁轭6和“凵”形磁轭4二部分组 成，“一”形磁轭6设于“凵”形磁轭4的上部。 “凵”形磁轭4的两 侧磁柱上分别绕有匝数相同的激励线圈3，“凵”形磁轭4固定在机架 底座5上。“一”形磁轭6的一端设有横梁10，横梁10上设有滑块11， 机架13上设有导轨8，“一”形磁轭6通过滑块11和导轨8支撑于机架1 3上，并可在导轨8上运动； “一”形磁轭6的端部还设有气缸12，可 驱动“一”形磁轭6相对 “凵”形磁轭4作开合运动。

开合式矩形线圈由左右设置的“一”形导体2和“凵”形导体7构成， 两者之间的结合处通过锥形触头14相啮合；

所述的“一”形导体2由上下接线座16、软导线17以及设于接线座16上 的锥形触头14构成，上下二个接线座16之间通过软导线17相连。接线 座16上设有锥形触头14和辅助小气缸15；“一”形导体2通过接线座1 6和支撑板1垂直固定在机架底座5上；“凵”形导体7通过连接件9固定 在“一”形磁轭6上，并可随“一”形磁轭6一起相对“一”形导体2作 开合运动。

所述的锥形触头14，包括一对相互啮合的凹、凸锥头19、20。其凹锥 头19固定在“一”形导体2两端的接线座16上，凸锥头20固定在“凵” 形导体7的两结合端处；每个凹锥头19均联接有一个辅助小气缸15，通 过辅助小气缸15的驱动，使锥形触头14的凹凸锥头19、2更好的啮合锁 紧。

开合式矩形线圈中的“凵”形导体7由四排“凵”形铜管联接而成，每 个“凵”形铜管导体的端部都有一个锥形触头14的凹锥头19，一端4个 ，二端共8个。“一”形导体2的上下接线座16上也分别设有相同数量 的凸锥头20和辅助小气缸15。

“一”形导体2上还设有连接磁化电源的接线端子。

“凵”形磁轭4两侧磁柱上的激励线圈3头头或尾尾相连接，另两个接 线端子连接磁化电源。

所使用的磁化电源为具有A、B、C三相的交流电源，开合式矩形线圈的 两个端子连接A、B两相，开合式闭路磁轭的初级激励线圈两个端子连 接B、C两相或A、C两相。

为了使被测大齿圈工件从闭路线圈和闭路磁轭中穿过，将矩形线圈和 闭路磁轭设计为开合式。被测大齿圈工件悬吊在机架13上，并由驱动 轴驱动转动。大齿圈工件的单边齿圈置放在开合式矩形线圈和开合式 闭路磁轭的中间，使大齿圈工件的齿圈穿过开合式矩形线圈和开合式 闭路磁轭的中心，从获得全方位的磁化。

在检测时，开合式矩形线圈的接线端子分别与磁化电源的A、B相相连 ； 则开合式闭路磁轭的初级激励线圈端子接磁化电源B、C两相或A、C两 相。当开合式矩形线圈通入周向磁化电流时，根据电磁感应原理，该 磁化电流在工件上产生沿圆周方向的磁力线（周向磁场），可发现与 工件轴向一致的缺陷；当开合式闭路磁轭的初级激励线圈通入纵向磁 化电流时，根据电磁感应原理，在次级绕组（即大齿圈工件）上产生 沿圆周方向的感应电流，该感应电流在工件上产生与工件轴向一致的 磁力线（纵向磁场），可发现与工件圆周方向一致的缺陷；当开合式 矩形线圈与开合式闭路磁轭的初级激励线圈同时通相位差120°交流电 时，纵向磁场和周向磁场在时间相位上错开一定角度的交变磁场迭加 于大齿圈工件上，其矢量在工件表面形成转速和电流同步，峰值轨迹 与幅值相关的椭圆形旋转磁场，对工件进行复合磁化，该磁场可检测 工件表面任意方向的缺陷。由于矩形线圈均匀地围绕在单边齿圈的外 侧，因而周向磁场分布均匀，克服了传统的穿棒法磁化大型环形工件 时磁场分布内强外弱的现象。由于纵向磁化采用开合式闭路磁轭，巧 妙地将大齿圈工件作为闭路磁轭的次级绕组，可对工件整体磁化，因 此纵向磁场分布均匀，克服了线圈法磁化时，工件两端呈磁极，会产 生退磁场，工件内孔不能磁化，存在肓区的缺点；克服了极间磁轭法 不能对工件整体磁化的缺点。