车钩磁粉探伤方法研究.pdf

Efmswww.xiorut.cot
维普资北htp:/www.cqvip.com
第1期(总第146期)
杌机械工程与自动化
2008年2月
MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION
Feb
文章编号:1672-6413(2008)01-0103-02
车钩磁粉探伤方法硏究
贾敏2
(1.太原理工大学材料科学与工程学院,山西大原030024:2.中国北车集团太原机车车辆厂,山西
大原030009)
摘要:针对铁路货车提速、重载后车钩零件疲劳裂损日趋严重的情况,提出采用旋转磁场技术来解决车钩表面
缺陷磁粉探伤的难点
关键词:车钩;裂纹;磁粉探伤
中图分类号;U260.34+1
文献标识码:A
引言
工件通电,所以不存在通电打火问题。另外,交叉线
车钩的作用是用来实现机车和车辆或车辆和车辆圈为非接触磁化,对探伤件的尺寸要求不高,只需将
之间的连挂,并传递牵引力及神击力,同时使车辆之工件放置于线圈中即可,不需要定位和装卡操作,工
间保持一定的距离。车钩在列车运行中除了要承受随人操作方便,检测效率高。通过以上对磁化方法进行
机的和交变的牵拉力、压缩力和冲击力等作用外,还综合比较可知,采用交叉线圈旋转磁场技术对车钩零
承受弯矩的作用。特别是在调车作业中,车钓经常会件进行磁化最为适宜。该技术已在内燃机车曲轴等复
受到很大的冲击力作用,工作条件非常恶劣。随着铁杂形状零件磁粉探伤中取得了成熟的应用经验,它可
路货车提速重载的不断发展,车钩零件的疲劳和断裂
次磁化,全方位检测工件表面缺陷,既有较高的探
问题日益突出,有数据显示,提速后车钩的疲劳裂损伤灵敏度,又缩短了探伤时间
几乎成倍增加,严重威胁着铁路的运行安全。
钩体的钩耳孔周围是放射形疲劳裂纹萌生和发展
因此,为了防止车钩疲劳断裂,提高车钩零件的的区域,为了能更可靠地检测这一区域的疲劳裂纹,在
使用寿命及可靠性,除改进生产工艺和减少原始裂纹钩体探伤时还附加了穿棒法辅助探伤的磁化装置,从
外,最有效的方法就是对车钩零件实施磁粉探伤检测,而使耳孔周围的缺陷清晰显示,经试验得到了理想的
及时发现并清除车钩零件的表面裂纹及可能形成裂纹磁化效果
源的其它有害缺陷。
2旋转磁场探伤原理及结构
1磁化方法的选择
旋转磁场探伤法的关键是在一定的空间内形成方
由于车钓零件变截面较多,最大截面与最小截面向随时间不断变化的足够强度的旋转磁场,旋转磁场的
的尺寸差别较大,如采用直接通电法对车钩零件进行形成有交叉磁轭法和交又线圈法。交又磁轭法一般采用
磁化,很难保证各探伤部位均获得十分充分且均匀的呈90°布置的两个磁轭,分别接人幅值相同和有一定相
磁化。另外,由于各型车钩的结构和外型尺寸的差别位差的交流电,从而在四个磁极所在的平面上形成平面
较大,铸造毛坯面的几何尺寸精度差,易于产生探伤旋转磁场,该旋转磁场在平面上的轨迹呈圆形或椭圆
设备通电效果不良,电极打火烧蚀工件现象,并且需形。交又线圈法采用两组或三组相互交叉的磁化线圈,
要复杂的装卡定位操作。而旋转磁场技术是将工件放分别接入相位不同的交流电,在线圏包容的空间内,各
置于交叉线圈中,可在工件表面建立一个随时间交替组线圈分别形成的幅值相同、相互呈一定角度并具有一
变化的旋转磁场,一次磁化就可检测出工件表面各个定的电流相位差的交流磁场发生矢量迭加,从而形成了
方向的缺陷;其磁场的分布取决于工件的大致形状(园强弱、方向随时间不断改变的周期性旋转磁场。该旋转
形、长条型)及各分线圈的相对位置和磁场强度的分磁场在平面上的轨迹同样呈圆形或椭圆形,当两交叉线
配,根据工件的形状,对分线圈的磁化规范合理地进圈的夹角为90°,且电流相位差也是90°时,可形成圆形
行选配,可以获得理想的磁化效果。由于该方法不向旋转磁场;若电流的相位差为其它角度(如120°)时,则
收稿日期:2007-05-16;修回日期:2007-11-16
作者简介:贾敏(1969-),女,山西五台人,硬土研究生。
维普资htp:www.covip.com
学魚兔w.&Iiotltll.com
104·
机械工程与自动化
2008年第1期
形成椭國形旋转磁场。
场探伤法有如下特点:对被检测工件形状适应能力
设在试件上于两个互相垂直的方向上同时施加两强,可满足各种形状复杂零件探伤的需要,适应范围
个磁场Hx()和Hr(t),其幅值相同,Hox=Hor=Ho
广;②非接触式磁化方式避免了电极与工件接触可能
频率相同,fx=,=f,且设它们之间有一相位差a,在对被检测工件造成的顶压变形和电极打火灼伤工件的
这种情况下,两个分矢量的方程为:
危险,操作安全;③磁化装置为通道式,一次磁化可
Hx=Hocos(2nft+a,)
全方位显示缺陷,便于实现自动探伤和重点部位的手
中中中中中中学争
Hy=Hocos [(2/t+a1)+a
(1)动探伤,方便快捷,效率高;④磁化装置不与工件接
触,磁化效果不受接触情况影响,检测可靠;⑤磁化
式中:Hx-水平方向的磁场强度;
装置本身不与工件接触,寿命长、少维修。
Hy一垂直方向的磁场强度;
H。一磁场强度的最大幅值;
i H
a1ー水平方向磁场的初始相位角。
在这种情况下,试件上某一点的合磁场H为该两
分磁场的矢量合成,其大小为:
HiP+HB= Ho V cost2(zxf+a1)+cos2T2x+2)+。…
合成矢量的相位角0为:
??
合成磁场轨道
0123456
0=tar
cos[(2ェな+a1)
cos(2x ft+a))
tan [cosa-(sina)tan(2n/t+a,)
也就是说,合成磁场的指向在一个平面内作旋转
动,旋转磁场因此而得名
设相位差α=π/2,则:
图112°交叉旋转磁场合成过程
H= Ho V cos( 2x/+a, )+cos(2ft+a, yeosa-sin(mfta, )sina]2
Ho V cos2(2xf+a4)+sin2(2xf+a1)=Ho。……………(4)
0=-(2xた+a1)。………
由此可以看出,当相位差a=π/2时,合成矢量的
幅值为常值,而合成矢量的相位角の与分矢量H
的相位角(2mft+a1)方向相反而数值相等,这就是说
当a=x/2时,合成矢量的轨迹依顺时针方向作圆旋转
运动。
当分矢量的相位差不等于x/2时,合成矢量在各
方向上的大小不完全相等,合成矢量的轨迹作椭圆运
动,那么旋转磁场在各方向对缺陷的检测能力就不完
全相同。图1为12°交叉旋转磁场合成过程,图中分
矢量的相位差为2x/3,合成矢量的轨迹为椭國形。
若线圈空心时的外磁化场的椭园长轴在y方向
图2放入工件前、后的的旋转磁场
短轴在x方向,当把探伤的铁磁试件轴线沿x方向送
测试效果
入交又线圈时,由于磁感应的作用,使磁场的长轴缩
在钩舌的圆弧面、销孔上端面和下端面、钩体圆
短,短轴变长。按实用需要,为使各个方向的检测效弧面、钩耳孔周围、扁销孔、钩颈、钩尾框内侧面和
果相同或接近,在有试件时,应是圆形或接近圆形磁内端面分别贴A1型15/50灵敏度试片,