筒形件内表面圆周方向缺陷常规磁粉检测方法

筒形件内表面圆周方向缺陷常规磁粉检测方法

1.线圈法

在飞机修理磁粉检测中，筒形件纵向磁化基本都采用固定线圈进行磁化。固定线圈是指线圈外形、匝数、使用条件都确定的线圈，在磁粉检测中多采用短螺管固定单线圈。磁粉检测时，将被检零件放在通电线圈内进行磁化(图1)，可以有效发现筒形件外表面圆周方向缺陷。根据安培环路定律可得出筒形件在线圈中磁化时的磁场分布(图2)。

图1 筒形件固定线圈磁化法

图2 筒形件固定线圈磁化磁场分布

磁路中的磁阻是影响磁通量大小的重要因素，在磁势确定以后，磁路中的磁阻与零件长度、截面积和磁导率有关。磁路中磁导率对磁路的影响很大，特别是气隙处空气的低磁导率会引起磁阻的显著增加。从图4可以看出，筒形件在线圈中磁化时，磁感应线主要沿筒形件磁阻最小的外表面穿过(自线圈的N极回到S极)，这就表明筒形件外表面磁场强度非常大。线圈法对筒形件外表面圆周方向缺陷具有很高的检测灵敏度。

当然，对于任何铁磁性材料筒形件，无论是采用外加磁场或是剩余磁场法线圈磁化法，在零件内壁仍会保留一定强度的纵向磁场，但它不是由直接加在线圈上的电流感生而产生的，而是由筒型件两端形成的剩余磁场。通过试验可知，该剩余磁场强度在筒类零件两端较强，中间较弱，对于低矫顽力材料制成的长筒类零件，其中心磁场强度几乎为零。

2.直角通电法

直角通电法又称径向夹持法，就是通过对筒形件(特别是环形零件)沿直径方向通电来进行检测的方法。与线圈法相同，径向夹持通电法也用于检查圆周方向缺陷。其通电时电流将沿着工件的任何夹持方向流动，电流和磁场的方向遵从通电导体右手螺旋法则;主要用来发现与磁场方向垂直而与电流方向平行的缺陷，即圆周方向缺陷。由于该方法是对零件直接通电，容易造成零件局部烧伤而形成狐坑，造成零件非人为原因报废，因此，实际工作中一般不推荐采用。

3　磁轭法

磁轭法又称极间法，是利用电磁轭或永久磁铁对零件磁化的，对零件局部磁化比较方便;但对内孔较小的内表面，无能为力。

4　感应电流法

感应电流法是把铁芯插入环形工件内，通过铁芯中磁通的变化，在工件内产生周向感应电流，利用该电流在工件中产生的闭合磁感应线来检查缺陷的方法。铁芯放置有两种方法：一是将铁芯作为电磁铁的磁轭，而穿过铁芯的环形工件相当于变压器的次级(图3)，变压器初级线圈通过交流电时，环形工件中就产生感应电流(该方法又称闭路磁轭法);二是把铁芯和环形工件放在线圈的轴线上(图4)，当线圈中通以交流电时，环形工件中也会产生感应电流(该方法又称单线圈开路磁轭法)。

图3 闭路磁轭法示意

图4 感应电流法磁化示意

这两种感应电流法都只能用于短的环形工件，对于较长的筒形工件都存在很大的局限性。

闭路磁轭法完全靠铁芯将磁感应线穿过工件，故需要一定的截面积，但筒形件一般内径都比较小。

单线圈感应电流法对于较长工件单线圈法磁化后内外表面的磁场分布如图5所示。从磁场分布图可看出，如线圈的宽度小于筒形件长度时，磁感应线主要沿筒形件外表面传播，越趋近外表面磁通密度越高，而内表面磁通密度很低，即筒形件单线圈感应电流法磁化法，只是对筒形件外表面周向裂纹具有很高的检测灵敏度。

图5 筒形件单线圈磁化场分布

这种方法也可实现筒形件内表面的检测，解决的办法是将线圈的宽度做成大于筒形件的长度，并在筒形件内穿一根高导磁率的芯棒，但这种方法存在线圈太宽后装夹工件不方便等问题，难以工程化应用。