一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法及装置。利用单个永磁体2的N、S极与活塞环1组成环型磁回路，用最大磁能量密度实现圆周方向贯穿式磁化，脱离磁体后利用多种空间敏感尺度的磁敏检测单元4’沿圆周方向扫查工件，拾取缺陷产生的漏磁场并转化为电信号,通过信号突变判断活塞环1中是否存在缺陷。本发明专利技术通过环绕活塞环1断面的阵列磁敏检测单元4’，实现不同开口间隙以及活塞环1非规则截面中跨尺度缺陷的探伤，缺陷检出率高。本发明专利技术解决了活塞环1漏磁检测中的磁噪声和探伤的端部盲区问题,易于实现活塞环1的自动化探伤。

【技术实现步骤摘要】
一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法及装置
本专利技术属于漏磁无损检测
，特别涉及一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法及装置。
技术介绍
活塞环是用于嵌入活塞槽沟内部的金属环，广泛地用在各种动力机械上，如汽油机、压缩机、液压机以及火车，轮船，游艇等机构，其产品质量对这些动力机械的正常运行至关重要。其规格繁多、厚度、宽度较小，缺陷尺度不一，有极小的点状缺陷，也有沿圆弧分布的线状缺陷，缺陷常常分布在棱边或是端面上，位置无序，若无法对其采取合适的磁化、检测手段，将难以高效探测到缺陷。漏磁检测作为一种强有力而高效的无损探伤手段,但对于活塞环等较小型开口环型导磁构件上的微小缺陷，实现高速自动化探伤还具有一定难度，一是难以实现整个构件的一次性均匀磁化，二是检测过程中磁敏检测单元易受磁化器以及周围磁噪声的影响，难以提取出精确的缺陷信号。同时，对于实现较大半径的活塞环的检测，需要改变步长来实现整个工件磁化及检测，以保证最终效果。现有的漏磁方法中对于同一活塞环不同的检测面，需要多道工序分别进行检测，同时，通常只采用单传感器对工件进行检测，弊端在于只对一定尺度缺陷敏感，对于活塞环上不同程度的缺陷，易产生漏检。磁激励是漏磁检测的首要关键技术之一，对于结构特殊的检测对象，往往有着不同的磁化方式及结构要求。目前关于环型工件的一种磁化方法是采用大电流低电压的穿棒法实现活塞环的轴向磁化，在活塞环上面产生轴向磁场，但是易在磁化过程中打火烧伤活塞环，并且对设备的需求和消耗较大，实现自动化检测困难。常用的磁轭式磁化方式，其磁源是由激励线圈产生的整个空间域的磁场，该空间中的磁场作用于由衔铁与待磁化部位构成磁回路，磁轭法极易在检测过程中产生抖动，并且磁轭两触头必须与待检面实现较好的贴合，而对于活塞环这种横截面小且不规则的结构特点，触头与待检面空气隙极大地影响了检测效果。同时较弱的缺陷漏磁场易淹没在较大的背景磁场中，降低了同一工件的检测灵敏度的一致性；最后磁轭法也难以实现整个活塞环这种特殊结构的一次性整体磁化。现有漏磁检测中的永磁磁化方式均采用永磁磁轭式结构，每个探头由多个独立的磁轭组件固化构成，每个独立的磁轭组件均有衔铁以及两级之间的磁敏元件封装而成，其中，衔铁两端磁极由多块磁铁串联而成，中间为跨度通常大于150mm的磁桥路。这种磁化方式不具有稳定性，磁轭磁极的近距离靠近或者接触被检构件，导致磁吸作用过大，使得检测探头在与被检构建在检测过程中的相对运动变得困难，检测探头不易脱离开被检测体，也难以实现整个活塞环这种特殊结构的一次性整体磁化。另外一种方式为，杨芸著“轴承套圈局部漏磁检测方法与装置”(中国机械工程学会无损检测分会，2013)，采用永磁局部磁化的方式来实现轴承套圈的检测，但是仍然是磁化和检测同时进行，并且磁化所用的外部连接比较繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法与装置,实现具有不规则截面的活塞环整体磁化及检测，具有系统结构简单、通用性和互换性强、成本较低、检测精度高、易于实现自动化探伤的优点。本专利技术的技术解决方案是：一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法,其步骤包括:第1步，利用永磁体从活塞环的开口间隙处对其进行饱和磁化，实现串联闭合式磁化；第2步，活塞环实现整周贯穿式磁化后，将永磁体脱离活塞环开口间隙，形成均匀剩磁；第3步，磁敏检测单元沿活塞环圆周方向进行扫查,拾取缺陷漏磁场并转化为电信号,信号中的突变表达缺陷的存在。所述步骤2中永磁体需从活塞环开口间隙撤离，留下最大的均匀剩磁，永磁体对活塞环磁化及撤出磁路由控制装置控制。所述步骤3中，磁敏检测单元具有跨尺度缺陷识别功能，磁敏检测单元为可以开合的多面探头阵列沿活塞环横截面四周围成无泄漏的扫描体，多个磁敏检测单元分别敏感不同尺度缺陷产生的漏磁场。所述永磁体从活塞环的开口间隙处磁化活塞环的整周，永磁体从活塞环撤离后留下最大的剩磁；多面探头阵列由机械转动装置控制从活塞环开口的一端开始，扫查轨迹沿圆周方向到另一端结束，多通道漏磁检测依次经过放大器、滤波器、A/D转换器与计算机数据处理系统相连，由计算机给出判断结果、报警和控制分拣。所述活塞环可采用至少两个以上的活塞环叠加的方式同时磁化。一种实现该活塞环探伤方法的装置，包括永磁体、磁敏检测单元，磁敏检测单元依次连接放大器、滤波器、A/D转换器与计算机数据处理系统，所述永磁体填充活塞环开口间隙，用于磁化活塞环；所述永磁体活动连接控制装置；所述磁敏检测单元由一组磁传感器构成，所述磁敏检测单元用至少两种以上空间敏感尺度磁检测探头构成，形成至少两个以上磁敏检测单元，磁传感器组以相同的磁敏感方向紧密排列，排列方向沿活塞环圆周方向，磁敏检测单元沿活塞环横截面周向布置成多面探头阵列；每个磁敏检测单元外部采用非导磁材料封装，所述磁敏检测单元共同封装在多面探头阵列的内部；所述多面探头阵列紧贴活塞环的外轮廓面，每个多面探头阵列外侧连接有浮动跟随装置，浮动跟随装置的另一端连接有机械装置。所述永磁体采用单个永磁体或片状永磁体串联叠加的方式。所述永磁体为片状永磁体时，多个片状永磁体的N、S极串联叠加，所述永磁体在磁化场有效方向(N，S)上的总厚度，填充满活塞环的开口间隙，N级与活塞环开口一端贴合，S极与活塞环开口的另一端贴合。所述控制装置包括转动轴和连接杆，连接杆的一端垂直于转动轴的轴向转动连接，连接杆另一端与永磁体活动连接。所述浮动跟随装置为气浮跟踪控制，包括弹簧、摇臂，摇臂置于弹簧内。所述多面探头阵列的布置形式与活塞环横截面的形状相匹配，探头阵列的每个面覆盖活塞环横截面的周围，从截面方向看去构成周向阵列；活塞环横截面为矩形时，采用两个直角多面探头阵列沿活塞环横截面对角布置。所述活塞环主要材料成分为铸铁，由于其尺寸较小，内外侧圆弧面棱角较为尖锐，极易产生崩缺，也极易产生镀层连带本体材料脱落的缺陷。缺陷尺度不一，点状、线状、面积型缺陷都存在，以至于缺陷信号易被磁化过程中的磁噪声淹没。通常横截面积为2mm2-15mm2，圆环半径4-10cm,大批量生产，因此必须提出与之结构特点相适应的磁化及检测方式。所述串联闭合式磁化方式，利用单个永磁体的N、S极直接与活塞环实现圆周方向的串联，构成磁回路。其特点是磁源作为一个“点源”，整体充当串联闭合磁路的一部分，接触作用于活塞环的细小横截面，磁力线从永磁体的N极出发，通过活塞环内部到达永磁体自身的S极，该贯穿式磁化过程，以“点式”局部磁化的方式在客观上提供了整体磁化的效果，除此之外，串联闭合式磁化法可以对多个活塞环同时进行均匀磁化，为活塞环微小缺陷的检测可靠性提供了保证。而通常采取的磁轭式磁化方式，其磁源是由激励线圈产生的整个空间域的磁场，该空间中的磁场作用于由衔铁与待磁化部位构成磁回路。因此，从磁源和作用方式来讲，它与常规磁轭法磁化之间是存在较大差异的。从能量损耗角度考虑，磁轭法总是需要额外的供电系统并且需要体积较大的线圈产生合适的磁场，最显著的特点是再次化过程中要持续对磁化器进行供电，在大批量的检测中，磁化器的大量电能消耗和散热都是面临的劣势。而该串联闭合式磁化方法只需要体积较小的永磁体完成前者较大结构所实现的相同功能，只需要极少的永磁体消耗。所述串联式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法,其特征步骤包括:第1步，利用永磁体(2)内插入活塞环(1)的开口间隙处实现串联闭合式磁化；第2步，活塞环(1)实现整周贯穿式磁化后，将永磁体(2)脱离活塞环(1)开口间隙，形成均匀剩磁(5)；第3步，磁敏检测单元(4')环绕活塞环(1)端面沿圆周方向扫查,拾取缺陷信号并转化为电信号(11)，信号中的突变表达缺陷的存在。

【技术特征摘要】
1.一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法,其特征在于，步骤包括:第1步，利用永磁体(2)内插入活塞环(1)的开口间隙处实现串联闭合式磁化；第2步，活塞环(1)实现整周贯穿式磁化后，将永磁体(2)脱离活塞环(1)开口间隙，形成均匀剩磁(5)；第3步，磁敏检测单元(4')环绕活塞环(1)端面沿圆周方向扫查,拾取缺陷信号并转化为电信号(11)，信号中的突变表达缺陷的存在。2.根据权利要求1所述的一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法，其特征在于:所述步骤2中永磁体(2)需从活塞环(1)开口间隙撤离，留下最大的均匀剩磁(5)，永磁体(2)对活塞环(1)磁化及撤出磁路由控制装置(3)控制。3.根据权利要求1所述的一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法,其特征在于:所述步骤3中的磁敏检测单元(4')为可以开合的多面探头阵列(4)沿活塞环(1)横截面四周围成无泄漏的扫描体，磁敏检测单元(4’)分别敏感不同尺度缺陷产生的漏磁场。4.根据权利要求1或3所述的一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法,其特征在于:永磁体(2)从活塞环(1)的开口间隙处磁化活塞环(1)的整周，永磁体(2)从活塞环(1)撤离后留下最大的剩磁；多面探头阵列(4)由机械装置(7)控制从活塞环(1)开口的一端开始，扫查轨迹沿圆周方向到另一端结束，磁敏检测单元(4')依次经过放大器、滤波器、A/D转换器与计算机数据处理系统相连，由计算机给出判断结果、报警和控制分拣。5.根据权利要求1所述的一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤方法,其特征在于活塞环(1)可采用两个以上的活塞环(1’)叠加的方式同时磁化。6.实现权利要求1-5任一项所述方法的一种基于串联闭合式磁化的活塞环剩磁探伤装置，包括永磁体(2)、磁敏检测单元(4')，磁敏检测单元(4')依次连接放大器、滤波器、A/D转换器与计算机数据处理系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡沁宇，邓志扬，王哲，邱晨，
申请(专利权)人：武汉华宇一目检测装备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42