專利名稱：聚磁式感應磁化裝置及磁化方法
技術領域：
本發明涉及工件磁粉探傷檢測技術，具體涉及一種工件磁化方法及裝置。
背景技術：
在工件檢測探傷技術領域，人們常用磁粉探傷檢測技術來檢測鐵磁性工件表面或近表面的裂紋以及其他缺陷，如鐵、鎳、鈷等材料制成的工件。磁粉探傷的基本原理是將待測物體通電或者置于磁場中進行磁化，若物體表面或表面附近有缺陷(裂紋、折疊、夾雜物等)存在，由于它們是非鐵磁性的，對磁力線通過的阻力很大，磁力線在這些缺陷附近會產生漏磁。當將導磁性良好的磁粉(通常為磁性氧化鐵粉)施加在物體上時，缺陷附近的漏磁場就會吸住磁粉，堆集形成可見的磁粉跡痕，從而把缺陷顯示出來。作為磁粉探傷檢測技術的一個關鍵環節是對工件進行磁化。現有技術采用的工件磁化方法是對于長軸類(如鋼管、鋼棒等)工件的縱向缺陷檢測通常采用給工件通電(又稱為通電法)或在工件中心放置一通電導體(此方法又稱為中心導體法，主要用于管或有中心孔的零件)的方法進行整體磁化。對于通電法和中心導體法，直徑為d的圓管試件表面磁場強度為
H=I/{π Xd)
即磁場強度與電流大小成正比，與工件直徑成反比。如果工件長度較長，由于其電阻增大，在相同電流下，工件表面的磁場強度將降低；同樣，工件直徑增大，其磁場強度也將減少。為了保證工件表面達到一定的磁場，必須增加電流以保證磁化電流的數值。這樣，不得不增加電源的功率。在一些大型工件磁化時，磁化電流往往達到上萬安培。不僅大量消耗了能源，在頻繁工作時，還將對周圍用電器具造成大的干擾。除了通電法和中心導體法外，目前還采用了觸頭法或磁軛法對工件進行磁化，但這種方法，一是效率太低，一是容易產生打火灼傷工件表面，且表面磁場不穩定。實際上，對大而長的工件進行檢測觀察是分步分片進行的，對局部觀察的結果進行疊加從而實現對工件的整體檢測。而以上檢測方法，磁化為整體進行，觀察為局部，這樣， 不僅造成了能源的浪費，還增加了設備的制造和安裝費用。同時，由于工件長時間通電，還可能對工件造成損害(如通電過熱、局部灼傷等)。目前還采用了一種工件磁化方法是，將通電導體置于待磁化工件表面附近的區域，通電導體周圍產生磁場，工件置于該磁場中得到磁化。這種方法由于磁路的不閉合，導體產生的磁場將不完全集中于鐵磁試件，形成非閉合的發散狀態，一般將此現象稱為平行感應磁化(即近體磁化)。如圖1所示，通電導體產生的磁場只有很小的一部分被磁化試件利用。由于磁場的發散，要磁化試件表面也需要很大的電流，而且表面磁場也不穩定。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足提出一種基于聚磁式平行感應磁化原理的工件磁化方法及裝置。本發明采用的技術方案是這樣的一種聚磁式感應磁化裝置，包括磁化電源，其特征在于，還包括導電體與聚磁罩殼；所述導電體與磁化電源組成閉合回路；所述聚磁罩殼套于導電體外；聚磁罩殼的橫截面為非閉合的環形結構或非閉合的框結構，且聚磁罩殼的兩端不封閉。優選地，所述聚磁罩殼橫截面為非閉合圓環形或非閉合的矩形框形。優選地，聚磁罩殼在與橫截面垂直的方向上的長度小于或等于300mm。優選地，所述通電導體與聚磁罩殼不接觸。優選地，所述聚磁罩殼與導電體之間通過連接體進行無磁連接并且聚磁罩殼與導電體之間的距離可通過連接體調整。優選地，所述聚磁罩殼橫截面非閉合處兩端點的直線距離小于或者等于30mm。優選地，所述導電體是但不限于是圓柱體形或者管狀。優選地，所述聚磁罩殼材料為軟磁材料。優選地，所述磁化電源為交流電流源或者半波整流電流源或者單相全波整流電流源或三相全波整流電流源。上述聚磁式感應磁化裝置的磁化方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1 在導電體外套上一橫截面為非閉合環形結構或框形結構的聚磁罩殼； 步驟2:給導電體通電；
步驟3 使通電后的導電體靠近待磁化工件，且聚磁罩殼的缺口指向待磁化工件，以保證聚磁罩殼與待磁化工件能夠組成環形磁路，且導電體產生磁場的磁力線能夠在該磁路中形成閉合磁力線圈；所述導電體、聚磁罩殼的缺口與待磁化工件的表面保持平行。優選地，所述導電體位于聚磁罩殼中，且靠近待磁化工件表面處；所述導電體與聚磁罩殼不接觸。優選地，所述聚磁罩殼橫截面的環形結構的弧長或框形結構的周長大于或等于為聚磁罩殼和待磁化工件組成的磁路總長度的80%。優選地，所述聚磁罩殼的缺口與待磁化工件之間具有磁路間隙；所述磁路間隙的總長度小于或等于聚磁罩殼和待磁化工件組成的磁路總長度的5%。優選地，所述磁路間隙的總長度小于或等于聚磁罩殼和待磁化工件組成的磁路總長度的3%。優選地，所述聚磁罩殼的缺口與待磁化工件之間具有磁路間隙；所述單個磁路間隙的長度小于或等于5mm。優選地，所述導電體位于聚磁罩殼中，且導電體中心軸線與待磁化工件表面的距離為導電體半徑與磁路間隙總長度之和；所述導電體與聚磁罩殼不接觸。優選地，還包括步驟4 保持通電后的導電體與聚磁罩殼的相對位置不變，待磁化工件相對導電體與聚磁罩殼運動，以保證待磁化工件檢測面全面磁化，在磁化工件的過程中導電體、聚磁罩殼兩者與工件表面的距離均同時保持不變。優選地，所述待磁化工件為帶圓弧形狀的工件，所述步驟4中，保持通電后的導電體與聚磁罩殼的相對位置不變，使聚磁罩殼的缺口指向工件的圓弧外表面或者工件的圓弧內表面，并轉動待磁化工件，以保證待磁化工件檢測面全面磁化，轉動待磁化工件的同時導電體、聚磁罩殼兩者與工件表面的距離均同時保持不變，。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是
1.工件無電接觸、感應磁化，防止了工件的電灼傷和工件過熱；
2.由于采用局部磁化，相對消耗的電能較小，減小了磁化設備的大功率變壓器、整流裝置和控制電器；使磁化過程不再受工件長度和直徑大小的限制。3.采用由軟磁材料制成的聚磁罩殼，流失在空氣中的磁場將對環罩進行磁化，磁化后的磁場再對工件進行二次磁化，工件中的磁場將大大加強，磁化效果好。
本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是現有平行感應磁化原理圖。圖2是本發明中聚磁式平行感應磁化裝置結構圖。圖3是本發明聚磁罩殼、導電體及工件三者相對位置分布示意圖。圖4是利用本發明對平面工件磁化的示意圖。圖5是利用本發明對圓弧面工件外表面磁化的示意圖。圖6是利用本發明對圓弧面工件內表面磁化的示意圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖2，聚磁式平行感應磁化裝置包括磁化電源、聚磁罩殼、導電體，所述磁化電源與導電體構成閉合電路，用于向導電體供電產生磁場，所述聚磁罩殼套于導電體外，其橫截面為未封閉的環形結構或者框形結構，且聚磁罩殼的兩端不封閉，導電體位于聚磁罩殼內且聚磁罩殼與導電體不接觸。所述磁化電源可以是各種磁化電源形式，具體可以是但不限于是交流電流源、半波整流電流源或者單相的三相全波整流電流源。所述導電體的形狀可以是圓柱體形或管狀。通過對聚磁罩殼材質的選用、缺口大小的調節可以調控磁化磁場的強度，進而實現對檢測范圍和檢測靈敏度的控制。(1)聚磁罩殼的材料
聚磁罩殼材料為軟磁材料，如電工用鋼DT3、DT4等或用高導磁硅鋼片疊制，在條件不具備時，也可采用低碳鋼(20以下)。(2)聚磁罩殼的形狀
聚磁罩殼兩端不封閉，且其橫截面為不閉合的環狀結構或者框狀結構，環狀結構具體可以是圓環或者橢圓環；框狀結構具體可以是矩形框、三角形框等多邊形框。(3)聚磁罩殼尺寸
應根據檢測工件和要求設計，環罩的橫截面環狀或框狀結構的周長(詳見圖3中的Λ)應與整個磁路長度相適應，一般應占整個磁路總長度的80%及以上。聚磁罩殼的厚度應與罩殼材料中通過的磁通量相適應，一般應在材料磁通密度i 值的飽和值附近。其值與磁化電流的大小和類型有關。聚磁罩殼的長度，即聚磁罩殼在與橫截面垂直的方向上的長度或稱檢測工作面的寬度應視工件及檢測要求而定，一般不宜大于300mm。聚磁罩殼橫截面非閉合處兩端點的直線距離(圖3中I2的長度)應視檢測形狀確定。平面或圓弧面(外圓或內圓面)各不相同，不同直徑的圓面也不一樣，一般應進行實際測試。其原因是平面、凸面和凹面磁化時磁通的表面分布不一樣。如果圓的外徑過小，其凸面較大，其表面磁化局部可能不足。一般情況下，可選在10 30mm寬度。所述總磁路長度為聚磁罩殼橫截面的非閉合環狀結構或框狀結構對應的完整環狀結構或框狀結構的周長與磁路間隙總長度々之和。在利用聚磁式平行感應磁化技術對工件進行磁化時，具體方法步驟是 步驟1 在導電體外套上一橫截面為非閉合環形結構或框性結構的聚磁罩殼； 步驟2:給導電體通電；
步驟3 使通電后的導電體靠近待磁化工件，且聚磁罩殼的缺口指向待磁化工件，以保證聚磁罩殼與待磁化工件能夠組成環形磁路，且導電體產生磁場的磁力線能夠在該磁路中形成閉合；所述導電體、聚磁罩殼的缺口與待磁化工件的表面保持平行；
步驟4:保持通電后的導電體與聚磁罩殼的相對位置不變，同時保持導電體與聚磁罩殼與待磁化工件表面距離不變，使待磁化工件相對導電體與聚磁罩殼平行運動，以保證待磁化工件檢測面全面磁化。導電體通電，在其四周感應出磁場，由于聚磁罩殼由軟磁材料制成，流失在空氣中的磁場將對聚磁罩殼進行磁化，磁化后的磁場再對工件進行二次磁化，即平板磁場將大大加強。如圖2所示。聚磁式平行感應磁化技術是一種局部磁化使用的技術。它實際是利用鐵磁性工件與聚磁罩殼組成的磁路的閉合性來實現磁化的，并通過對局部檢查的疊加，從而對整體工件實施磁化檢測。在對工件磁化的過程中，以下要素將會影響磁化效果
(1)磁路間隙磁路間隙的總長度通過實驗確定，既要保證工件表面得到充分磁化，又盡可能不在聚磁罩殼缺口形成的磁極上沾附過多的磁粉，但間隙越大，需要的電流也要增加。優選地方案是磁路間隙總長度δ (δ = 2 /)不大于整個磁路總長度的3 5%，通常磁路間隙的高度J值最好控制在5mm以內。詳見圖3。(2)通電導體的位置聚磁罩殼的磁場是由環罩中通電導體產生的，但導體不宜置于正中心，放置位置應接近于工件表面以獲得較大磁場。導電體軸線與工件表面距離力可用下式確定
h=R+2d
式中/P為通電導體半徑，i/為上述磁路間隙的高度。詳見圖3。(4)環罩罩殼與通電導體間的連接
罩殼與通電導體間的連接應采用無磁絕緣材料連接，如木頭或塑料，例如在聚磁罩殼與通電導體上設置螺孔，再采用無磁絕緣材料螺桿將聚磁罩殼與通電導體進行連接，且二者的距離可以通過螺桿調整。圖4是利用聚磁式平行感應磁化技術對平板工件進行磁化的示意圖。為了使工件表面全部磁化，可以使聚磁罩殼與導電體不動，移動平板工件。圖5是利用聚磁式平行感應磁化技術對帶圓弧面工件外表面進行磁化的示意圖。 本聚磁式平行感應磁化技術可以對帶圓弧形狀的工件，如鋼管、鋼棒及其制成的工件磁化， 此時，工件應當以其中心對稱軸作旋轉式前進，這樣才能對工件表面實施全部磁化。圖6是利用聚磁式平行感應磁化技術對帶圓弧面工件內表面進行磁化的示意圖。 本聚磁式平行感應磁化技術還可以對管形工件的內表面進行磁化。此時，工件應當以其中心對稱軸作旋轉式前進。這樣才能對工件內表面實施全部磁化。對于管形工件的內表面磁化，在采用偏置中心導體法時磁化效果最好。為了均勻磁化工件，在上述三種磁化工件的過程中，在移動待磁化工件時，應該保持聚磁罩殼與導電體兩者到工件表面的距離不改變。磁化過程中，聚磁罩殼、通電導體可以與現有的探傷機作有效的機械與電氣連接，以更好的實現聚磁罩殼、導電體及工件之間位置固定及調整。本發明并不局限于前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.一種聚磁式感應磁化裝置，包括磁化電源，其特征在于，還包括導電體與聚磁罩殼； 所述導電體與磁化電源組成閉合回路；所述聚磁罩殼套于導電體外；聚磁罩殼的橫截面為非閉合的環形結構或非閉合的框結構，且聚磁罩殼的兩端不封閉。
2.根據權利要求1所述的一種聚磁式感應磁化裝置，其特征在于，所述聚磁罩殼橫截面為非閉合圓環形或非閉合橢圓環形或非閉合矩形框。
3.根據權利要求1或2所述的一種聚磁式感應磁化裝置，其特征在于，所述聚磁罩殼橫截面非閉合處兩點的直線距離范圍為10 30mm。
4.根據權利要求1所述的一種聚磁式感應磁化裝置，其特征在于，聚磁罩殼在與橫截面垂直的方向上的長度小于或等于300mm。
5.根據權利要求1所述的一種聚磁式感應磁化裝置，其特征在于，所述通電導體與聚磁罩殼不接觸。
6.根據權利要求1或5所述的一種聚磁式感應磁化裝置，其特征在于，所述聚磁罩殼與導電體之間通過連接體進行無磁連接并且聚磁罩殼與導電體之間的距離可通過連接器調離iF. ο
7.根據權利要求1所述的一種聚磁式感應磁化裝置，其特征在于，所述導電體是但不限于是圓柱體形或者管狀。
8.根據權利要求1或2或4或5或6所述的一種聚磁式感應磁化裝置，其特征在于，所述聚磁罩殼材料為軟磁材料。
9.根據權利要求1或2或4或5或6所述的一種聚磁式感應磁化裝置，其特征在于，所述磁化電源為交流電流源或者半波整流電流源或者單相全波整流電流源或三相全波整流電流源。
10.權利要求1至9任意一項所述的一種聚磁式感應磁化裝置的磁化方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1 在導電體外套上一橫截面為非閉合環形結構或框形結構的聚磁罩殼；步驟2:給導電體通電；步驟3 使通電后的導電體靠近待磁化工件，且聚磁罩殼的缺口指向待磁化工件，以保證聚磁罩殼與待磁化工件能夠組成環形磁路，且導電體產生磁場的磁力線能夠在該磁路中形成閉合；所述導電體、聚磁罩殼的缺口與待磁化工件的表面保持平行。
11.根據權利要求10所述的一種聚磁式感應磁化方法，其特征在于，所述導電體位于聚磁罩殼中，且靠近待磁化工件表面處；所述導電體與聚磁罩殼不接觸。
12.根據權利要求11所述的一種聚磁式感應磁化方法，其特征在于，所述導電體位于聚磁罩殼中，且導電體中心軸線與待磁化工件表面的距離為導電體半徑與磁路間隙總長度之和；所述導電體與聚磁罩殼不接觸。
13.根據權利要求10所述的一種聚磁式感應磁化方法，其特征在于，所述聚磁罩殼的缺口與待磁化工件之間具有磁路間隙；所述磁路間隙的總長度小于或等于聚磁罩殼和待磁化工件組成的磁路總長度的5%。
14.根據權利要求13所述的一種聚磁式感應磁化方法，其特征在于，所述磁路間隙的總長度小于或等于聚磁罩殼和待磁化工件組成的磁路總長度的3%。
15.根據權利要求10所述的一種聚磁式感應磁化方法，其特征在于，所述聚磁罩殼橫截面的環形結構的弧長或框形結構的周長大于或等于為聚磁罩殼和待磁化工件組成的磁路總長度的80%。
16.根據權利要求10所述的一種聚磁式感應磁化方法，其特征在于，所述聚磁罩殼的缺口與待磁化工件之間具有磁路間隙；所述單個磁路間隙的長度小于或等于5mm。
17.根據權利要求10所述的一種聚磁式感應磁化方法，其特征在于，還包括步驟4保持通電后的導電體與聚磁罩殼的相對位置不變，待磁化工件相對導電體與聚磁罩殼運動， 以保證待磁化工件檢測面全面磁化，在磁化工件的過程中導電體、聚磁罩殼兩者與工件表面的距離均同時保持不變。
18.根據權利要求17所述的一種聚磁式感應磁化方法，其特征在于，所述待磁化工件為帶圓弧形狀的工件，所述步驟4中，保持通電后的導電體與聚磁罩殼的相對位置不變，使聚磁罩殼的缺口指向工件的圓弧外表面或者工件的圓弧內表面，并轉動待磁化工件，以保證待磁化工件檢測面全面磁化，轉動待磁化工件的過程中導電體、聚磁罩殼兩者與工件表面的距離均同時保持不變。
全文摘要
本發明公開了一種聚磁式感應磁化裝置及磁化方法，涉及工件磁粉探傷檢測技術。本發明的設計要點是在通電導體外套上一聚磁罩殼，由于聚磁罩殼由軟磁材料制成，流失在空氣中的磁場將對聚磁罩殼進行磁化，磁化后的磁場再對工件進行二次磁化，以增強工件所在的磁場。本發明磁化工件時，工件無電接觸，具有防止工件的電灼傷和工件過熱的優點；由于采用局部磁化，具有消耗的電能較小，減少磁化設備的大功率變壓器、整流裝置和控制電器的優點；同時使磁化過程不再受工件長度和直徑大小的限制。本發明主要用于工件磁粉探傷檢測的磁化過程。
文檔編號H01F13/00GK102253116SQ20111010297
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者劉長青, 葉代平 申請人:四川興天源材料檢測技術有限公司