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磁粉檢測技術(shù)最新研究成果有哪些？
發(fā)布時(shí)間：2018-10-12 發(fā)布人：m.inraybaby.cn
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磁粉檢測技術(shù)最新研究成果有哪些？
磁粉檢測是五大類常規(guī)檢測手段之一，也是歷史最悠久，技術(shù)最成熟的無損檢測技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)鐵磁性零部件的表面和近表面檢測。磁粉檢測的最新研究進(jìn)展及產(chǎn)品主要集中在新型磁化技術(shù)、磁化方式、探傷耗材及儀器。其中LED紫外線燈發(fā)展尤為迅速。
磁粉檢測 研究新進(jìn)展
1.1 脈沖磁化技術(shù)
德國的Peter HIRSCH提出了脈沖磁化和退磁技術(shù)。脈沖磁化和退磁技術(shù)采用大電流脈沖對工件進(jìn)行磁化和退磁，磁化電流通過電容瞬間放電實(shí)現(xiàn)，磁化電流（峰值）最高可以達(dá)到30，000安培，每個(gè)磁化脈沖僅為幾毫秒。該技術(shù)可以對異形件、大型件實(shí)現(xiàn)直接通電法、線圈法等方式磁化。
由于采用大電容瞬間放電，在達(dá)到相同磁化電流的情況下，比傳統(tǒng)通過變壓器進(jìn)行電流調(diào)節(jié)的磁粉探傷設(shè)備額定功率減少90％以上，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的輕量化和便攜性。針對異形件、大型件等難以檢測的工件的磁粉探傷，檢測時(shí)間比磁軛等方式效率提高90％以上，因此在德國等歐洲國家主要應(yīng)用于異形件和大型件的整體磁粉檢測和退磁。
1.2 交叉、正交線圈磁化技術(shù)
德國的Rainer LINK ， Nathanael RIESS提出了大型零件交叉、正交線圈磁化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大型、異型零件的非接觸式周向和縱向磁化，避免打火，同時(shí)減少產(chǎn)品吊裝、翻轉(zhuǎn)的時(shí)間，提高工作效率。
該技術(shù)采用4個(gè)磁化線圈，其中一對磁化線圈平行布置，由一套變壓器供電；另外一對線圈交叉布置，各由一套變壓器供電，且相位差為90°，由此可以提供各個(gè)方向的磁化場。
1.3 變頻非接觸式磁化技術(shù)
日本的Michitaka HORI ， Arihito KASAHARA提出了一種新型的變頻非接觸式磁化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零件的非接觸式立體復(fù)合磁化。該技術(shù)采用三個(gè)正交的磁化線圈，可以實(shí)現(xiàn)x，y，z三個(gè)維度的磁化。
每個(gè)磁化回路采用逆變器調(diào)節(jié)電流，而非傳統(tǒng)的可控硅和變壓器調(diào)節(jié)電流，因此磁化回路之間的相位差、每個(gè)磁化回路的電流強(qiáng)度和頻率都是可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的，從而可以在空間形成復(fù)雜的，方向和強(qiáng)度可控的磁化場，而非橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。以兩個(gè)正交磁化線圈為例，X軸采用300Hz，500A電流磁化，y軸采用230Hz，600A電流進(jìn)行磁化。
同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)試片，對傳統(tǒng)復(fù)合磁化技術(shù)和變頻非接觸式磁化技術(shù)進(jìn)行對比：傳統(tǒng)復(fù)合磁化X軸采用50Hz，500A電流，y軸采用50Hz，600A電流進(jìn)行磁化；變頻非接觸式磁化X軸采用300Hz，500A電流，y軸采用230Hz，600A電流進(jìn)行磁化。采用變頻非接觸式磁化技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)試片缺陷顯示全面，均勻。
磁粉檢測 新產(chǎn)品及應(yīng)用
磁粉檢測新產(chǎn)品及應(yīng)用主要集中在新型的儀器及耗材領(lǐng)域。伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)和材料技術(shù)的飛速發(fā)展，過去幾年磁粉探傷領(lǐng)域出現(xiàn)了大量新產(chǎn)品和耗材，用于滿足磁粉檢測的更為特殊和苛刻的需求。
2.1 新型磁粉檢測耗材
美國Circle System推出可以在200℃以上的環(huán)境進(jìn)行磁粉檢測的高溫磁粉，不用等待工件冷卻即可進(jìn)行磁粉檢測，在歐洲冶金行業(yè)已經(jīng)獲得應(yīng)用，減少因回火產(chǎn)生的額外能源消耗，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
美國Circle System， 德國Karl Deutsch等公司推出多光譜兼容磁粉，在白光，365nm紫外線和450nm藍(lán)光下都可以使用。該類型磁粉本身帶有染色劑，可以在白光下使用；同時(shí)該產(chǎn)品對365nm紫外線和450nm藍(lán)光具有熒光反應(yīng)，當(dāng)使用450nm藍(lán)光作為激勵(lì)光源時(shí)，操作人員必須佩帶黃色濾色鏡濾去可見光。
美國Sherwin推出了速干型可去除反差劑，反差劑噴到工件后，迅速干燥，并且形成塑料質(zhì)薄膜，在檢測后可以從工件表面撕去，避免繁瑣的反差劑清洗過程。
此外，還有海底進(jìn)行磁粉檢測的濃縮型磁粉，可以在海水中進(jìn)行磁粉探傷。
2.2 新型磁粉檢測儀器
(1) 數(shù)字式智能高斯計(jì)
英國Johnson ＆ Allen和上海磁海CHiNDT推出數(shù)字式智能高斯計(jì)。數(shù)字式智能高斯計(jì)基于霍爾傳感器和單片機(jī)的技術(shù)結(jié)合，可以測量剩磁場、動態(tài)磁場的強(qiáng)度、波形、變化率及持續(xù)時(shí)間，可同時(shí)測量快速斷電特性。
英國Johnson ＆ Allen的數(shù)字式智能高斯計(jì)為便攜式，如圖7。磁海數(shù)字式智能高斯計(jì)為便攜、固定兩用，不但可以單獨(dú)作為高斯計(jì)使用，而且可以嵌入磁粉探傷設(shè)備，與PLC進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)磁場的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，確保每一次磁化的有效性。
(2) LED黑光燈
LED黑光燈是近幾年表面無損檢測相關(guān)儀器發(fā)展最快的產(chǎn)品。憑借壽命長、能耗低、發(fā)熱量小，迅速在各行業(yè)得到普及，并且相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)陸續(xù)推出。美標(biāo)ASTM E3022為目前LED黑光燈的主流標(biāo)準(zhǔn)。此外，羅羅公司也已推出本集團(tuán)的LED黑光燈規(guī)范RRES 90061，空客在規(guī)范手冊里也有相關(guān)要求。
WCNDT2016上瑞典Labino，美國Spectroline，中國磁海CHiNDT等公司的LED黑光燈在展會上獲得較多關(guān)注，尤其是磁海智能可拍照黑光燈PX－45C系列，受到世界各國業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注和好評。
(3) 紫外線內(nèi)窺鏡
法國EFER推出的紫外線內(nèi)窺鏡，在航空業(yè)已經(jīng)得到大量應(yīng)用。EFER紫外線內(nèi)窺鏡，裝有內(nèi)窺鏡計(jì)算機(jī)觀察界面，用于進(jìn)行工件內(nèi)部的熒光磁粉缺陷觀察。
(4)萬向輪永磁體磁化器
烏克蘭焊接協(xié)會推出萬向輪永磁體磁化器，兩塊永磁體做成輪子，每個(gè)輪子采用萬向輪，并通過導(dǎo)磁體固定在一起，從而實(shí)現(xiàn)磁化器在工件表面方便的移動，并對工件表面進(jìn)行磁化。同時(shí)，該磁化器上可以固定白光的或紫外線燈。
(5)機(jī)器視覺輔助檢測
意大利CGM公司設(shè)備采用高清晰視覺輔助檢測系統(tǒng)，檢測時(shí)，人員不需要進(jìn)入暗室，通過高清攝像頭進(jìn)行全表面掃視、展開和記錄。圖片在計(jì)算機(jī)上可以進(jìn)行放大，因此具有較高的缺陷檢出能力，并提高工作效率。
(6)桌面磁粉探傷機(jī)
英國Baugh ＆ Weedon公司推出桌面磁粉探傷機(jī)，只有普通標(biāo)準(zhǔn)磁粉探傷機(jī)體積 的十分之一，可以放置在桌面上使用，被用于實(shí)驗(yàn)室或教學(xué)使用。
(7) 磁化仿真軟件
對于復(fù)雜零件的磁化，可以采用通過計(jì)算機(jī)對所建立的模型進(jìn)行磁化工藝仿真，得到工件各部分的磁場分布及磁場方向，輔助探傷工藝的制定和設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)。目前常用的磁化仿真軟件包括：Ansys， Comsol， Maxwell等軟件。
磁粉檢測技術(shù) 國內(nèi)外現(xiàn)狀比較
(1)總體而言，目前國內(nèi)缺少具有世界影響力的磁粉探傷設(shè)備廠家。在全球具有競爭力的磁粉探傷設(shè)備廠家為：第一階梯包括意大利CGM、德國Karl Deutsch、美國Magnaflux（本次WCNDT會議沒有參加）等公司；這些公司在全球享有盛譽(yù)，并在世界各國具有很多應(yīng)用案例。
第二階梯為法國Srem、英國Johnson ＆ Allen、德國Helling等，這些公司在全球也有較高的知名度。中國磁海CHiNDT公司憑借智能化檢測產(chǎn)品，捷克PTS Josef Solnar憑借過硬的技術(shù)和在歐洲較高的性價(jià)比，在國外知名度上升較快。
尤其需要提及的是意大利CGM公司，研發(fā)團(tuán)隊(duì)包括四名博士，20多名經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，提出的技術(shù)解決方案常常用于世界頂級公司的新產(chǎn)品檢測，環(huán)保性能也是其產(chǎn)品最大的亮點(diǎn)之一。但由于價(jià)格較高，CGM磁粉檢測設(shè)備在中國并未廣泛普及。
(2)美國磁粉設(shè)備以標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為主，各類調(diào)節(jié)以手動方式為主，設(shè)備簡單可靠。歐洲制造商具有眾多定制化設(shè)備磁粉設(shè)備，各類調(diào)節(jié)以電動為主，設(shè)備功能強(qiáng)大，做工和設(shè)計(jì)精細(xì)。中國生產(chǎn)的磁粉探傷設(shè)備靈敏度已經(jīng)較好，但是設(shè)備的可靠性還有待改進(jìn)。
(3)探傷耗材中國缺少世界知名品牌。目前，國際磁粉探傷耗材主要領(lǐng)導(dǎo)品牌為：美國Circle System、美國Magnaflux、德國Chemetall、德國Pfinder，法國Srem，德國Karl Deutsch，德國MR Chemie、日本Marktec等。
(4)針對固定式磁粉探傷設(shè)備，國外操作員普遍習(xí)慣采用濃縮型磁懸液進(jìn)行配置。而國內(nèi)普遍采用粉狀磁粉進(jìn)行磁懸液配置。該使用習(xí)慣差異與中國本土磁粉制造工藝有較大關(guān)系，磁粉長時(shí)間浸泡后，磁粉表面的染料會剝離，導(dǎo)致磁粉無效。
(5)磁粉檢測相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)依然是歐美發(fā)達(dá)國家首先提出并采用，國內(nèi)逐步接受和模仿。目前國內(nèi)磁粉探傷相關(guān)制造企業(yè)研發(fā)投入較少，原創(chuàng)性與開發(fā)性的成果較少，同質(zhì)化競爭加劇。
(6)國外磁粉探傷設(shè)備制造廠家普遍具有提供設(shè)備制造、生產(chǎn)、售后，儀器計(jì)量等一站式服務(wù)的能力，公司一般會有計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，并為用戶提供儀器計(jì)量服務(wù)。目前國內(nèi)尚未有廠家具備提供設(shè)備制造和儀器計(jì)量一站式服務(wù)的能力。
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