一种便携式磁粉探伤机探头的改进设计

引言

磁粉探伤是指以微粒状磁性材料即磁粉作为磁场传感器,利用其聚集形成的磁痕来显示磁化材料表面或近表面不连续的位置、大小、形状和严重程度的一种无损检测方法。磁粉探伤广泛应用于铁磁性金属原材料、零部件、结构件和焊接制品的质量检测和质量控制,因为对表面或近表面缺陷检出率高、缺陷显示直观、操作简便、检测成本低、速度快,成为铁磁性材料表面或近表面缺陷检测的主要方法。

磁粉探伤的原理:铁磁性材料在外加磁场的激励下,在内部产生很强的磁感应强度,其磁力线密度增大几百至几千倍,如果材料中存在不连续,在不连续处磁力线发生局部畸变,泄漏磁通具有吸附磁粉的能力,形成与不连续轮廓对应的指示。由缺陷不连续引起的泄漏磁通能否形成及其密度的大小与外加磁场强度有关,与缺陷不连续的深度、取向、尺寸和形状有关,因此,磁粉检测的能力取决于所施加的磁场强度、缺陷不连续的深度、尺寸和形状。

在缺陷一定的情况下,施加的磁场强度就变成了磁粉检出能力的重要因素,在目前广泛使用的便携式磁粉探伤仪进行磁粉探伤的过程中,施加的磁场强度影响因素很多,其中一

项就是探头和工件表面接触的效果,包括接触面的角度和贴合程度等因素。

1目前便携式探伤仪常规探头介绍

便携式探伤仪常规可配A、D、E、0四种型号探头。

(1)马蹄式探头)A型):如图1所示,它可以对各种角焊缝、大型工件的内外角进行探伤。

（2)电磁辄探头)D型):如图2所示,它配有活关节,可以对曲面、平面工件进行探伤。

图2D型探头

)3)旋转磁场探头)E型):它可以对各种焊缝、各种几何形状的曲面、平面、管道、锅炉、球罐等压力容器进行一次性全方位探伤,可检查工件表面全方位的缺陷和伤痕。

)4)磁环式线圈)0型):它可以满足所有工件能放入线圈的周向裂纹的探伤,用它来检测工件的疲劳痕)疲劳痕均垂直于轴向)极为方便,用它还可以对工件进行远离法退磁。

在这四种形式的探头中,每一种探头都各自有其特点和适用的局限性,A和D型均有探头未能适应复杂工件表面的情况,对该类型探头进行改进,目前我国还没有相关的产品,本项目对探头的改进设计将填补该方面的空白,极大地提高磁粉检测的效率。

2探头改进

磁粉检测被认为是表面裂纹检测最灵敏的方法之一,尤其是在表面不平或表面不规则性与所需检测的裂纹相比大得多的情况下,磁粉探伤通常被考虑为表面裂纹检测最好的方法。根据表面缺陷磁粉探伤原理、磁粉探伤的磁痕特性,磁粉性能、磁化规范、磁悬液的浓度和黏度、零件表面状况、裂纹形状等因素都影响着磁粉探伤检测质量。在其他因素都不变的情况下,改进探头和工件的基础状况以及磁化范围和角度,有助于工件表面缺陷经磁化形成的磁痕清晰地显示出来而且能被准确地判断,提高表面缺陷检测准确性。

(1)改进的探头沿用原探头材质制作,设计结构紧凑,稳定性好,保持原有探头通电磁化效果。

(2)探头改进思路:A和D型均有探头未能适应复杂工件表面的情况,主要是探头接触面的固定化,使探头与工件接触时只能通过扳动探头活动节和调整整机使用角度来适应不同的工件表面。

1)改进参考了万能套筒的结构方式,如图3所示。

图3万能套筒的结构

将探头与工件接触关节进行改进,主要是改变探头的金属组成部分,由原来的若干片状或块状金属固定组成的探头改为由若干可自由伸缩的方柱形(或圆柱形)金属组成,当探头前端与工件接触时,通过可自由伸缩的金属体自行伸缩调节到合适位置,使探头与工件复杂表面紧密接触,达到良好的磁化效果。该部位结构示意图如图4内A套筒式探头关节所示。

2)除了与工件接触面的改进外,探头活动关节的改进也影响着探头的灵活性和适应性。本探头改进的思路是将现有的螺栓硬性连接改为可任意调节的软性金属连接段。该部位结构示意图如图4内B软性金属探头关节所示,由前后端有螺栓卡位的节头和中间可任意调节角度的软性金属段组成。

当需要长时间应用新型探头的时候,由A关节和B关节通过螺栓组合在一起,代替现有的A型和D型探头的最前端关节。当需要临时应用新型探头的时候,以关节ABA这样的形式组合在一起,利用可自由伸缩的金属柱和固定螺栓直接临时套在现有A型或D型探头上使用,达到快速方便转换的目的。

3结语

本项目对便携式磁粉探伤机探头进行了改进设计,主要是改变了探头的金属组成部分,由原来的若干片状或块状金属固定组成的探头,改为由若干可自由伸缩的方柱形(圆形)金属组成,并可通过套头套在原有A、D型探头上使用,使探头能更加贴合被检测物件表面,通过连接软性金属关节,适应复杂外形物件的无损检测需求,减少更换不同类型探头的磁粉机的麻烦,减少检测单位对检测设备的存量,降低操作人员的劳动强度。