一种磁粉检测探伤机的制作方法

1.本实用新型涉及无损检测领域的多功能磁粉探伤检测装置，该装置适用于杆轴类零件、环类零件的荧光磁粉探伤作业，也可适用于磁粉检测原理的教学、培训及实验研究。


背景技术：

2.磁粉探伤是工业无损检测中对铁磁性材料工件表面和近表面进行无损检测的手段，磁粉探伤是利用磁现象来检测铁磁性材料工件表面缺陷的方法，将铁磁性工件置于外加磁场中，工件被磁场磁化，磁力线在工件的表面和近表面形成一定的走向，如果工件表面和近表面有裂纹或缺陷，并与磁力线交叉一定角度时，则会引起磁通密度的改变，部分磁力线被扭曲，泄漏到空气当中去形成漏磁通，在缺陷处形成磁极。将一定粘度和导磁性的磁粉(如磁悬液)，喷洒在试件的表面，试件被磁化后，则缺陷的两侧磁极吸附磁粉，磁粉的堆积形成磁痕，磁痕的外观显示出缺陷的长度、走向、等一系列轮廓图像，从而达到探伤检查的目的。
3.在铁路机车、动车组车辆、地铁及客车车辆零件新制及检修过程中，杆轴类和环类零件是车辆制造和检修中重点检测的部件，其磁粉检测要求随着铁路列车运行安全的提高而提高。为保证铁路机车、动车组车辆、地铁及客车车辆运行时的安全性，在机车车辆工厂的新制及客车车辆段的检修过程中都需要对该类零件表面进行湿法荧光磁粉探伤检测。
4.目前需要磁粉探伤检测的零件种类繁多，针对不同种类的零件，需采用不同的磁化方式，所需要的设备种类繁多。在一些批量小种类多的零件磁粉探伤时，检测单位也需要采购不同种类的设备以满足探伤的需求，造成了生产的成本、场地、人员增加。
5.在实际磁粉探伤教学过程中，教师要向学员讲解并演示磁化方法的原理、磁场分布、发现缺陷的位置、适用探伤范围等，现有的磁粉探伤设备磁化方法单一，远不能满足在教学中向学员演示的需求。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种多功能磁粉检测、教学演示探伤机，该装置适用于杆轴类零件和环类零件的荧光磁粉探伤作业，也可适用于磁粉检测原理的教学、培训及实验研究。
7.本实用新型的技术解决方案是：一种多功能磁粉检测、教学演示探伤机，包括周向通电磁化装置、纵向线圈磁化装置、周向中心导体磁化装置、纵向感应电流磁化装置、杆轴类零件支撑装置、杆轴类零件回转装置、环类零件支撑回转装置、磁悬液喷淋装置、紫外线led 灯带、人机界面显示系统、床式机身、电气控制系统，床式机身内设有磁悬液喷淋装置，床式机身上设有周向通电磁化装置、纵向线圈磁化装置、周向中心导体磁化装置、纵向感应电流磁化装置、杆轴类零件支撑装置、杆轴类零件回转装置、环类零件支撑回转装置，并在周向通电磁化装置、纵向线圈磁化装置、周向中心导体磁化装置、纵向感应电流磁化装置的部位安装不同颜色紫外线led灯带，床式机身表面设有人机界面显示系统，床式机身外设有电气控制系统。
8.所述的周向通电磁化装置包括左侧移动电极装置和右侧移动电极装置，采用对称结构设计，二者结构相同，左侧移动电极装置包括固定座、直线轴承a、气缸a、平移头、左侧电极、引入铜排、气缸 c及变压器系统，固定床式机身上设有固定座，固定座上设有直线轴承a，直线轴承a的光轴与平移头连接，气缸a的活塞杆与平移头固连，平移头上设有左侧电极及气缸c，引入铜排与气缸c的活塞杆连接，引入铜排与变压器次级端相连。
9.所述的纵向线圈磁化装置对称结构设计，包括左侧圆线圈，右侧圆线圈及连接板，左侧圆线圈通过连接板固定安装在床式机身上，右侧圆线圈与左侧圆线圈固定方式相同。
10.所述的纵向感应电流磁化装置包括左侧圆线圈，右侧圆线圈、安装座、直线轴承b、移动座、感应铁芯、气缸d，床式机身上设有安装座，安装座上设有直线轴承b、气缸d，移动座与直线轴承b的滑块及感应铁芯连接，并与气缸d活塞杆铰接，气缸d驱动移动座带动感应铁芯左右移动；
11.所述的周向中心导体磁化装置包括中心导体、右支座及通电铜排，床式机身上设有右支座，通电铜排与右支座连接，中心导体与感应铁芯连接。
12.杆轴类零件支撑装置包括支座、气缸b、升降托架，床式机身上设有支座，气缸b缸体与支座连接，升降托架与气缸b推杆连接。
13.所述的杆轴类零件回转装置包括平移头、减速机a、主动链轮a、链条a、从动链轮a及左侧电极和右侧电极，平移头上设有减速机a、左侧电极，主动链轮a与减速机a装配，从动链轮a与左侧电极装配。
14.所述的环类零件支撑回转装置包括支撑滚轮、中心支座、减速机 b、主动链轮b、链条b、从动链轮b，支撑滚轮，中心支座上设有减速机b，主动链轮b安装在减速机b，从动链链轮b安装在支撑滚轮。
15.本实用新型针对现有铁路机车、动车组车辆、地铁及客车车辆杆轴类零件、环类零件磁粉探伤技术中存在的缺陷和不足，提供多种磁化形式的磁粉检测装置，该装置可有效解决传统探伤设备磁化方式单一、适用范围小，不同类型的零件需采用不同探伤设备的缺点。本实用新型采用周向通电磁化法、纵向线圈磁化法、周向中心导体法、纵向电磁感应法四种磁化方法,通过探伤机的专用接口外接支杆探头和磁轭探头可实现支杆和磁轭法探伤。杆轴类零件的磁粉检测采用周向通电法和纵向线圈法的复合磁化的形式，环类零件的磁粉检测采用周向中心导体法和纵向感应电流法的复合磁化的形式，解决传统磁粉探伤设备磁化方法单一、适应性低的缺点，满足杆轴类零件、环类等零件满足磁粉探伤要求，设备被检测零件形状适应能力强，可满足不同种类零件磁粉探伤检测的需要，在四种磁化方式的磁化装置的部位安装不同颜色紫外线led灯带，在设备电气控制下和磁化装置电流通过时紫外线led灯带同步发光，适合教学演示多种磁化方式原理及探伤过程的要求。可适用于磁粉检测原理的教学、培训及实验研究。
16.探伤机配置有人机界面(hmi)显示系统，通过人机界面可以了解探伤机的工作状态、控制探伤机的工作。
17.多种磁化复合磁化的方式，保证零件探伤部位任何方向上的缺陷都能获得较高的探伤灵敏度。
18.采用plc程序控制器实现探伤过程中零件的上料、喷淋、磁化、转动观察、退磁、清洗等过程，提高了自动化程度减少了产生漏检的人为因素，方便探伤操作，提高探伤可靠
性。
19.采用可控硅调压模块调节磁化电流，磁化电流由可控硅调压模块控制,电流大小可根据零件的长短、直径、大小通过电位计或触摸屏设定，并实现设定电流和实际电流跟踪，以满足不同零件的探伤要求。
20.微电脑与plc连接，液晶显示器显示探伤机工作状态，模拟设备工作时电路工作情况、电流的流向、磁化状态、工作电压、机械动作状态及各路磁化电流等参数，也可对设备操控。
21.探伤机配备有dtu物联网远程网络模块，远程模块与设备plc连接，通过云端系统实现远程探伤程序的上传、下载、在线修改及远程售后服务。
附图说明
22.图1是本实用新型杆轴类零件检测结构示意图。
23.图2是本实用新型环类零件检测结构示意图。
24.图3是本实用新型结构俯视图。
25.图4是本实用新型立体结构示意图。
具体实施方式
26.本实用新型一种多功能磁粉检测、教学演示探伤机包括周向通电磁化装置41、纵向线圈磁化装置39、周向中心导体磁化装置42、纵向感应电流磁化装置46、杆轴类零件支撑装置43、杆轴类零件回转装置40、环类零件支撑回转装置44、磁悬液喷淋装置37、紫外线 led灯带45、人机界面显示系统47、床式机身4、电气控制系统48，床式机身4内设有磁悬液喷淋装置37，床式机身4上设有周向通电磁化装置41、纵向线圈磁化装置39、周向中心导体磁化装置42、纵向感应电流磁化装置46、杆轴类零件支撑装置43、杆轴类零件回转装置40、环类零件支撑回转装置44，在周向通电磁化装置41、纵向线圈磁化装置39、周向中心导体磁化装置42、纵向感应电流磁化装置46的部位安装不同颜色紫外线led灯带45，床式机身4表面设有人机界面显示系统47，床式机身4外设有电气控制系统48。
27.周向通电磁化装置41包括左侧移动电极装置和右侧移动电极装置，采用对称结构设计，二者结构相同。左侧移动电极主要由固定座 6、直线轴承a7、气缸a8、平移头9、左侧电极11、引入铜排20、气缸c21及变压器系统组成，直线轴承a7的光轴与平移头9用圆螺母连接，直线轴承a7的轴承座安装在固定座6上，固定座6用螺钉安装固定床式机身4上，气缸a8的活塞杆与平移头9固连，平移头 9上装有左侧电极11及气缸c21，引入铜排20与气缸c21的活塞杆连接。引入铜排21与变压器次级端相连。气缸a8驱动左侧电极11 左移和复位，实现对杆轴类零件夹紧和松开，气缸c21驱动引入铜排 20顶紧或远离左侧电极11，实现通断电功能，当左侧电极11和右侧电极15将电流通入零件，在零件的表面产生与通电电流方向垂直的周向磁场。
28.纵向线圈磁化装置39对称结构设计，包括左侧圆线圈10，右侧圆线圈16及连接板5。左侧圆线圈10通过连接板5固定安装在床式机身4上，右侧圆线圈16与左侧圆线圈10固定方式相同。当左侧圆线圈10，右侧圆线圈16、通入电流，在线圈内产生平行线圈轴线的纵向磁场。
29.纵向感应电流磁化装置46包括左侧圆线圈10，右侧圆线圈16、安装座28、直线轴承b29、移动座30、感应铁芯31、气缸d34组成。安装座28螺钉连接固定在床式机身4上，直线轴承b29、气缸d34 与安装座28螺钉固连，移动座30与直线轴承b29的滑块及感应铁芯 31螺钉连接，并与气缸d34活塞杆铰接，气缸d34驱动移动座30带动感应铁芯31左右移动。当左侧圆线圈10，右侧圆线圈16、通入交变电流，通过感应铁芯31中磁通量的变化，使交变磁场在环形件上产生感生电流，形成垂直于感生电流方向的纵向磁场。
30.周向中心导体磁化装置42包括中心导体23、右支座35及通电铜排36。通电铜排36与右支座35螺钉连接，右支座35并与床式机身4螺钉固连，中心导体23与感应铁芯31用螺栓连接，气缸d34动作时，中心导体23同感应铁芯31一同向左运动穿过环形件，使中心导体23与通电铜排36接触，当中心导体23有电流通过时，会在环形件表面产生垂直于中心导体内电流方向垂直的周向磁场。
31.杆轴类零件支撑装置43包括支座12、气缸b13、升降托架14。升降托架14与气缸b13推杆连接，气缸b13缸体与支座12螺钉连接，用通过螺钉连接到床式机身4上。杆轴类零件放置到升降托架14，控制系统驱动气缸b13托举零件到探伤作业高度，实现零件的支撑和举升。
32.杆轴类零件回转装置40包括平移头9、减速机a17、主动链轮 a18、链条a19从动链轮a22及左侧电极11和右侧电极15。减速机a17、左侧电极11安装在平移头9上，主动链轮a18与减速机a17装配，从动链轮a22与左侧电极11装配。左侧电极11和右侧电极15 分别在两侧气缸驱动下，将探伤件夹紧，减速机a17输出轴上的主动链轮a18通过链条a19将动力传递给从动链轮a22，从动链轮a22通过平键将动力传递给左侧电极11，探伤件在左侧电极11和右侧电极 15摩擦力的作用下实现360
°
匀速旋转，方便观察探伤件的表面磁痕。
33.环类零件支撑回转装置44包括支撑滚轮32、中心支座33、减速机b24、主动链轮b25、链条b26、从动链轮b27。支撑滚轮32、减速机b24安装在中心支座33上，主动链轮b25安装在减速机b24，从动链链轮b27安装在支撑滚轮32。将探伤件放置到支撑滚轮32上，待磁化作业结束后，减速机b24驱动主动链轮b25通过链条b26将动力传递给从动链轮b27，从而带动支撑滚轮32回转，探伤件在支撑滚轮32摩擦力的作用下实现360
°
匀速旋转，方便观察探伤件的表面磁痕。
34.本实用新型工作过程如下：
35.周向通电磁化的方法是将零件施加通电电流，在零件的表面产生于通电电流方向垂直的周向磁场；纵向线圈磁化的方法是将零件放置于线圈中，在线圈中通以电流时，在线圈内产生与线圈轴平行的纵向磁场；周向中心导体磁化是将导体穿入空心工件的孔中，并置于孔的中心，电流从导体上通过，形成周向磁场；纵向感应电流磁化是将铁芯插入环形工件内，把环形工件当作变压器的二次绕组，通过铁芯中磁通量的变化，使交变磁场在工件上产生感生周向电流，形成纵向磁场。
36.在实际磁粉探伤检测中采用复合磁化的形式，复合磁化探伤法是根据零件的形状、大小使用不同的磁化方法对工件进行磁化，这些磁场会发生矢量迭加，在零件的表面形成一个足够强度的磁场，磁场的方向随时间不断变化而变化，从而检出各个不同方向的缺陷。
37.杆轴类零件探伤工作过程：杆轴类零件的磁粉检测采用周向通电法和纵向线圈法
的复合磁化的形式。待检测杆轴类零件放置升降托架 14上，升降托架14通过支座12安装在床式机身4上，气缸b13伸出带动升降托架14及杆轴类零件上升至探伤位置；左侧电极11连同平移头9固定安装在直线轴承a7的移动轴上，气缸a8同直线轴承 a7通过固定座6安装在床式机身4上，气缸a8伸出带动平移头9及左侧电极11向右运动，同时右侧电极15向左运动，探伤件被左侧电极11和右侧电极15夹紧；气缸b13缩回带动升降托架14下降至初始位；左侧圆线圈10通过连接板5安装固定在床式机身4上，由于整机采用对称结构设计，右侧圆线圈15与左侧圆线圈11固定方式相同；喷淋泵2启动，喷淋系统工作并完成探伤件的喷淋，多余磁悬液通过接液漏斗3回收到磁悬液箱1中，磁悬液可供系统循环使用；气缸c21伸出带动引入铜排20顶紧左侧电极11，给左侧电极11和右侧电极15通入交流电，探伤件导电并产生周向磁场，给左侧圆线圈 11和右侧圆线圈16通入交流电，两侧线圈产生纵向磁场，在复合磁场的作用下，磁粉在工件表面形成磁痕；气缸c21缩回带动引入铜排 20脱离左侧电极11至初始位，减速机a17启动主动链轮a18通过链条a19将动力传递给从动链轮a22带动左侧电极11、右侧电极15连同探伤件一同回转，探伤件回转时，操作人员在紫光线led灯带45 的照射下完成探伤件的表面及近表面的缺陷检查；检查结束后减速机 a17停止工作，探伤件停止转动，气缸b13伸出带动升降托架14上升至接料位置，气缸a8缩回带动平移头9及左侧电极11向左运动至初始位，同时右侧电极15向右运动至初始位，气缸b13缩回带动升降托架14连同探伤件下降至初始位，人工取下探伤件，杆轴类零件探伤结束。
38.环类零件探伤工作过程：环类零件的磁粉检测采用周向中心导体法和纵向感应电流法的复合磁化的形式。待检测零件放置至环类零件支撑滚轮32上，支撑滚轮32安装在中心支座33上并一起固定在床式机身4上；气缸d34回缩通过直线轴承b29拉动安装在移动座30 上面的中心导体23及感应铁芯31一起向左移动并顶紧安装在右支座 35上的通电铜排36；喷淋泵2启动，喷淋系统工作并完成探伤件的喷淋，多余磁悬液通过接液漏斗3回收到磁悬液箱1中，磁悬液可供系统循环使用；给中心导体23和通电铜排36通入交流电，中心导体 23周围产生周向磁场；给左侧圆线圈10和右侧圆线圈通入交流电，两侧线圈产生交替变化的纵向磁场，磁力线经过感应铁芯31后，环形探伤件表面就会产生感应电流，从而在环形探伤件表面产生与轴线平行的纵向磁场；环形探伤件在复合磁场的作用下被磁化，磁化结束后，磁粉在工件表面形成磁痕；减速机b24启动带动主动链轮b25通过链条b26将动力传递给从动链轮b27，从动链轮b27带动支撑滚轮 32连同探伤件一起回转，操作人员在紫光线led灯带45的照射下完成探伤件的表面及近表面的缺陷检查；检查结束减速机b24停止工作，气缸d34伸出带动安装在移动座30上面的中心导体23及感应铁芯 31一起向右移动并返回到初始位，人工取下环形探伤件，探伤作业结束。