CN103344536B - 一种磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，属于材料缺陷探测技术领域。该装置的含有机架底座，所述机架底座上安置有升降装置；所述升降装置的一侧具有安置在机架底座上用以形成均匀磁场的水平环绕线圈；所述升降装置朝水平环绕线圈方向延伸出夹持臂，所述夹持臂具有沉淀管夹持机构。本发明突破了现行工艺测量肉眼观察的常规，实现了利用仪表及标定曲线对磁悬液中磁粉含量进行科学的定量测量，具有准确、快速、操作简便等显著优点。

Description

一种磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置

技术领域

本发明涉及一种无损检测材料的测量装置，尤其是一种磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，属于材料缺陷探测技术领域。

背景技术

磁粉检测是利用磁现象检测铁磁性材料工件表面及近表面缺陷的一种无损检测方法。其基本原理是：当工件被磁化时，由于不连续性缺陷的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性缺陷的位置、大小、形状和严重程度。

磁粉检测方法根据检测过程中所用的载液或载体不同，可分为湿法检测和干法检测。湿法较干法检测，具有检测效率高、磁悬液可回收、对工件表面微小缺陷的检测灵敏度高等优点，应用更为广泛。而湿法检测中对磁悬液的评价很重要的一项指标是磁悬液浓度，该浓度对显示缺陷的灵敏度影响很大，浓度不同，磁粉探伤检查灵敏度也不同。浓度太低，影响漏磁场对磁粉的吸附量，磁痕显示不清晰从而导致漏检；浓度太高，会在工件表面滞留很多磁粉，形成过度背景，有可能导致掩盖缺陷磁痕显示。另外，对不同的工件进行湿法磁粉检测时，应根据工件的表面状态选择合适的磁悬液浓度。通常情况下，检测表面粗糙的铸件要比表面光洁的锻件选择浓度更高一些的磁悬液。因此，定期、快速、定量、准确掌握磁粉检测过程中磁悬液浓度的大小，对保证检测灵敏度和结果可靠性、避免误判、漏探十分重要。

现行磁粉探伤工艺控制磁悬液浓度的方法大多是以磁粉在梨形沉淀管（100ml）内沉淀的毫升数标定（即确定）磁悬液浓度的合格上下限范围。国内外相关磁粉探伤标准对合格磁液浓度的上下限范围规定见表1。

表1  相关标准规定的磁悬液浓度范围

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观察浓度沉淀管（100ml）中磁粉沉淀毫升数的时间按照有关标准规定，油性载液磁悬液需要1小时沉淀后观察，水性载液磁悬液需要30分钟后观察。

实践中反映出存在如下问题：

1）观察浓度沉淀管中磁粉沉淀的毫升数反映磁悬液中磁粉含量的浓度，很容易受磁悬液污染物（尘土、棉丝杂物、油污等）影响，检测精度较低，难以得到准确的检测结果。

2）观察磁悬液中的磁粉在浓度沉淀管中沉淀时间太长（油性载液1小时，水性载液30分钟），不利于保证生产的正常进行。

3）用浓度沉淀管沉淀磁悬液中磁粉含量（或高度）的方法用来确定磁悬液浓度的合格上下限范围，实际上均属定性测量，无法对磁悬液中磁粉含量作一准确的测量。因此对现行探伤工艺下磁悬液最佳浓度值的确认，难以实现。

如公开号CN102830156A的中国发明专利申请公开了一种磁悬液浓度的在线动态实时监测装置，其主要利用脉冲瞬态交变电磁场激励恒定容量（100ml）磁悬液中的磁粉，接收磁粉产生的二次反射磁场，电磁检测仪可以分析、记忆其特征信号，当被检测磁悬液浓度变小或变大时，被检测磁悬液中磁粉产生的二次反射磁场的强度区别于标准磁悬液磁粉产生的二次反射磁场的强度，以此来动态实时监测被检磁悬液浓度的变化，当被检磁悬液浓度值超出允许的上下限范围时，电磁检测仪报警。该装置虽然解决了生产现场对于磁悬液浓度值变化的实时监控。但是其对于被检磁悬液浓度的测量，仍是依据上、下限标准来判定，本质上测得的结果是一范围值，不能实现对磁悬液浓度的准确测量。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种为实现全新磁粉探伤用磁悬液浓度测量方法奠定基础的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，从而可以快速、准确得到磁粉探伤用磁悬液浓度的检测结果。

上述全新的磁粉探伤用磁悬液浓度测量方法步骤如下：

步骤一、将至少三个预定质量（例如0.1克,0.2克,……）的磁粉分别放入对应数量的浓度沉淀管内，再在各浓度沉淀管内分别注入标定体积（按相关标准标定体积为100ml）的液体介质（油性载液或水性载液），作为标定磁悬液浓度的基准单元；

步骤二、将作为标定磁悬液浓度的基准单元放入预定强度的均匀磁场内作相对运动，使磁粉在浓度沉淀管内均匀沉降，获得沉积平整的基准标样；

步骤三、在预定时间内，将基准标样放入（逐个或同时）接有显示仪表的电磁感应线圈，得到一组电磁感应测量值；

步骤四、分别以电磁感应测量值和单位体积（可以与标定体积相等）内磁粉的质量为X、Y坐标，建立二维坐标系，形成电磁感应测量值与磁悬液浓度变化关系曲线；

步骤五、用浓度沉淀管采集标定体积同样液体介质的待测磁悬液，放入预定强度的均匀磁场内作相对运动，使磁粉在浓度沉淀管内均匀沉降，获得沉积平整的待测试样；

步骤六、在预定时间内，将待测试样放入接有显示仪表的电磁感应线圈，得到电磁感应测量值；并由上述电磁感应测量值与磁悬液浓度变化关系曲线确定对应的磁悬液浓度值。

实现该方法如不借助合适的测量装置不仅操作十分困难，而且难免人为因素影响，无法保证测量精度。为此，申请人提出了本发明磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置的基本技术方案：含有机架底座，所述机架底座上安置有升降装置；所述升降装置的一侧具有安置在机架底座上用以形成均匀磁场的水平环绕线圈；所述升降装置朝水平环绕线圈方向延伸出夹持臂，所述夹持臂具有沉淀管夹持机构。

沉淀管夹持机构最好位于水平环绕线圈中心正上方。

使用时，只要将沉淀管夹持在夹持臂上，通过操控电机，即可使沉淀管按需平稳在水平环绕线圈内平稳升降，实现所需的“拉伸”，即快速沉降。

为了使磁粉沉降速度更快，并避免少量磁粉吸附在管壁上，影响检测精度，上述全新的磁粉探伤用磁悬液浓度测量方法步骤二与步骤五中，使磁粉在浓度沉淀管内均匀沉降过程中，施加一个扰动磁场（其磁场强度变化，例如以正弦规律变化）。

为此，本发明的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置还含有产生扰动磁场的水平环绕线圈，所述产生扰动磁场的水平环绕线圈可以位于水平环绕线圈下方且同轴设置，也可以位于水平环绕线圈一侧，还可以与水平环绕线圈同体，操作时分别通入恒流和按一定规律的变化电流，从而形成所需的均匀磁场和扰动磁场。

本发明进一步的完善是，还含有电磁检测仪，所述电磁检测仪由电磁感应测量装置和显示仪组成，所述电磁感应测量装置包括沉淀管支架和位于沉淀管支架底部的电磁感应器，所述电磁感应器的传感信号输出端接所述显示仪的信号输入端。这样，在完成沉淀管的“拉伸”，使磁粉在沉淀管内均匀沉降后，可以转移到测量装置上，及时进行相应的测定。

由此可见，本发明为实现上述全新的磁悬液浓度测量方法而形成。采用后，可以切实实现该磁粉探伤用磁悬液浓度测量方法，从而突破现行磁粉探伤工艺中测量磁悬液浓度用肉眼观察的常规，借助磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置快速平稳沉降磁粉且通过电磁检测仪，完成对磁悬液中磁粉含量进行准确、快速、科学的定量测量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1的俯视图。

图4为本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置如图1、2、3所示，机架底座1上安置有升降装置8以及用以形成均匀磁场的上、下两同轴的水平环绕线圈2。升降装置8包括电机3驱动旋转的垂向丝杆8-1、与垂向丝杆平行的立柱导轨8-2以及升降块8-3。升降块8-3与垂向丝杆8-1构成螺旋副，同时与导轨8-2构成移动副。升降块8-3朝水平环绕线圈方向延伸出夹持臂8-4，该夹持臂位于水平环绕线圈中心正上方具有沉淀管4夹持机构。该沉淀管夹持机构具有枷锁式开合锁定结构。此外，在机架底座1上、且位于水平环绕线圈2一侧，固定产生扰动磁场的水平线圈9。水平环绕线圈2两侧分别安置组成述电磁检测仪的电磁感应测量装置6和显示仪7。电磁感应测量装置6有前后两个，每个电磁感应测量装置6包括沉淀管支架6-2和位于沉淀管支架底部的电磁感应器6-1，电磁感应器6-1的传感信号输出端接显示仪7的信号输入端。两个电磁感应测量装置之一仅作为检测试样时的信号对比用，进一步的优化方案为：其中作为检测试样对比用的电磁感应测量装置可以不包括沉淀管支架6-2，即只有电磁感应器6-1。还可以设置多个电磁感应测量装置6，以方便同时对多个试样进行检测。

进行磁粉探伤用磁悬液浓度测量时，按如下步骤进行：

步骤一、将用天平精确秤取的一组预定克数0.1,0.2,……0.6荧光磁粉分别放入一组浓度沉淀管4内，再将各浓度沉淀管内分别注入标定体积100ml的油性载液（水性载液亦可），作为标定磁悬液浓度的基准单元。

步骤二、将作为基准单元的浓度沉淀管4依次安置在升降装置8中，启动电机3，逐渐将其放入以电流控制预定强度的环绕线圈2中心的均匀磁场内，相对磁场匀速运动，再放到扰动磁场中，使磁粉在浓度沉淀管内迅速均匀沉降，获得沉积平整、磁粉松装比一致的基准标样。

步骤三、在2-3min预定时间内，将基准标样逐个放到其中之一的电磁感应测量装置6上，下端进入接有显示仪表7的电磁感应线圈6-2中，得到一组电磁感应测量值。

步骤四、分别以电磁感应测量值和100ml油性载液质（水性载液亦可）所含的磁粉预定克数为X、Y坐标，建立二维坐标系，并根据各基准标样对应的电磁感应测量值和磁粉的预定克数在二维坐标系中描点，再将各点用光滑曲线连接，形成电磁感应测量值与磁悬液浓度变化关系曲线。

步骤五、在生产现场用浓度沉淀管采集100ml同样液体介质的待测磁悬液，安置在升降装置8中，启动电机3，逐渐将其放入以电流控制预定强度的水平环绕线圈2中心的均匀磁场内，相对磁场匀速运动，再借助扰动磁场作用，使磁粉在浓度沉淀管内迅速均匀沉降，获得沉积平整的待测试样。

步骤六、在2-3min预定时间内，将待测试样放到电磁感应测量装置6上，下端进入接至显示仪表7的电磁感应线圈6-2中，得到电磁感应测量值，在由上述变化关系曲线确定对应的磁悬液浓度值。

本实施例提供了一套准确、快速的磁悬液浓度的测量装置和测量方法。可以直接定量测定浓度沉淀管内磁悬液中的磁粉含量（mg/100ml），且不受磁悬液中非磁性污染物的影响，不仅提高了检测的精度，同时对现场工况下实时获得最佳磁悬液浓度范围、指导实际生产及提高缺陷的查准率具有重要作用。实践证明，本实施例的测量装置从取样到确定磁悬液浓度数值整个过程的时间仅需3-6分钟，检测速度和效率远远高于国内外现行标准规定，即油性载液沉淀1小时、水性载液沉淀30分钟后观察浓度沉淀管内磁粉沉淀容积（或高度）。下表反映对比试验的情况。

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实施例二

本实施例的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置反映本发明的基本结构，如图4所示，机架底座1上安置有通电后形成均匀磁场的水平环绕线圈2，水平环绕线圈2的上方安置电机3通过传动机构驱动的垂直升降装置8。水平环绕线圈2的下方安置通电控制产生扰动磁场的水平环绕线圈9。即均匀磁场和扰动磁场均由径向与浓度沉淀管运动方向垂直的同轴线圈构成。其它结构与实施例一基本相同。

由于均匀磁场和扰动磁场由径向与浓度沉淀管运动方向垂直的同轴线圈构成，因此将沉淀管逐渐放入环绕线圈2中心的均匀磁场，相对磁场匀速运动并穿越后，即可借助扰动磁场作用，使磁粉在浓度沉淀管内迅速均匀沉降，获得沉积平整、磁粉松装比一致的基准标样，操作更方便、快捷。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如用于产生均匀磁场的上、下同轴水平环绕线圈可以根据需要增减数量；产生扰动磁场的线圈可以与形成均匀磁场的水平环绕线圈同体，操作时先后通入恒流和按一定规律的变化电流，即可先后形成所需的均匀磁场和扰动磁场；电磁检测仪可以分体设置；等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，其特征在于：含有机架底座，所述机架底座上安置有升降装置；所述升降装置的一侧具有安置在机架底座上用以形成均匀磁场的水平环绕线圈；所述升降装置朝水平环绕线圈方向延伸出夹持臂，所述夹持臂具有沉淀管夹持机构；所述沉淀管夹持机构位于水平环绕线圈中心正上方；还含有产生扰动磁场的水平环绕线圈，所述产生扰动磁场的水平环绕线圈位于形成均匀磁场的水平环绕线圈下方且同轴设置或位于形成均匀磁场的水平环绕线圈一侧。

2.根据权利要求1所述的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，其特征在于：还含有电磁检测仪，所述电磁检测仪由电磁感应测量装置和显示仪组成，所述电磁感应测量装置包括沉淀管支架和位于沉淀管支架底部的电磁感应器，所述电磁感应器的传感信号输出端接所述显示仪的信号输入端。

3.根据权利要求2所述的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，其特征在于：所述电磁感应测量装置和显示仪分别安置在水平环绕线圈两侧的机座底座上。

4.根据权利要求3所述的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，其特征在于：所述升降装置包括电机驱动旋转的垂向丝杆、与垂向丝杆平行的立柱导轨以及升降块；所述升降块与垂向丝杆构成螺旋副，且与立柱导轨构成移动副。

5.根据权利要求4所述的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，其特征在于：所述升降块朝水平环绕线圈方向延伸出夹持臂。

6.根据权利要求4所述的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，其特征在于：所述沉淀管夹持机构具有枷锁式开合锁定结构。

7.根据权利要求5所述的磁粉探伤用磁悬液浓度测量装置，其特征在于：所述电磁感应测量装置至少有两个。