1 前言

沈陽(yáng)東基工業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的某沖拔件在加工生產(chǎn)過(guò)程中，采用磁粉檢測(cè)工藝以檢驗(yàn)工件表面及近表面是否存在缺陷。過(guò)去一直采用手工操作的簡(jiǎn)易磁粉檢測(cè)方法，周向、縱向分別單獨(dú)磁化，設(shè)備陳舊，檢測(cè)靈敏度低，很難滿足產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。為解決無(wú)損檢測(cè)水平低、檢測(cè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差等問(wèn)題，我們聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)了CJW-4000型圖像顯示交流自動(dòng)熒光磁粉探傷機(jī)，并已應(yīng)用于沈陽(yáng)東基工業(yè)集團(tuán)有限公司某沖拔件機(jī)加生產(chǎn)線在線磁粉檢測(cè)，滿足了某沖拔件無(wú)損檢測(cè)技術(shù)要求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 磁粉探傷機(jī)工作原理及組成

2.1 工作原理

周向磁化采用直接通電，電流沿工件軸向通過(guò)，在工件上產(chǎn)生周向磁場(chǎng)，可檢測(cè)工件表面和近表面的縱向缺陷。用線圈法對(duì)工件縱向磁化，產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)，可檢測(cè)工件表面和近表面的周向缺陷。同時(shí)施加周向和縱向磁化電流，即復(fù)合磁化，在工件上形成交變旋轉(zhuǎn)矢量磁場(chǎng)，在連續(xù)法檢測(cè)時(shí)，可檢測(cè)工件表面和近表面各個(gè)方向的缺陷。退磁采用交流衰減法。

采用CCD 攝像機(jī)采集被檢工件表面的磁痕圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像采集處理系統(tǒng)對(duì)磁痕圖像進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換后顯示在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上。

2.2 工藝流程

該磁粉探傷機(jī)采用復(fù)合磁化濕法連續(xù)法檢測(cè)工藝，工藝流程如圖1 所示。

2.3 磁粉探傷機(jī)組成

2.3.1 該磁粉探傷機(jī)由上料輸送裝置、磁化夾持裝

置、電氣控制與磁化回路裝置、磁粉施加裝置、暗室與照明裝置、旋轉(zhuǎn)觀察裝置、退磁裝置、攝像機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖像采集處理系統(tǒng)組成。

2.3.2 主機(jī)共有8 個(gè)工位，分為上料、預(yù)噴淋、磁化、空工位、旋轉(zhuǎn)觀察、空工位、退磁、下料。工位間距為250mm，步進(jìn)輸送采用氣缸傳動(dòng)。

2.3.3 磁化夾持裝置采用氣缸夾持方式，可根據(jù)工件長(zhǎng)度，預(yù)先調(diào)整好一側(cè)磁化夾頭間距?？蓾M足260mm～760mm之間的工件夾持通電。夾緊氣缸可調(diào)整行程阻尼，運(yùn)行比較平穩(wěn)。

2.3.4 電氣控制與磁化回路裝置安裝在一個(gè)控制柜內(nèi)(不包括磁化用主變壓器)，監(jiān)視器和按鈕安裝在控制柜正面，便于觀察操縱。電氣控制可選擇程序動(dòng)作的自動(dòng)控制或單一機(jī)械電氣動(dòng)作的手動(dòng)控制。磁化電流設(shè)有上下限閘門(mén)保護(hù)線路，防止磁化電流波動(dòng)。

2.3.5 磁粉施加裝置采用電動(dòng)泵循環(huán)磁懸液，使用時(shí)流量可調(diào)節(jié)。

2.3.6 旋轉(zhuǎn)觀察裝置采用伺服電機(jī)控制工件旋轉(zhuǎn)，速度可調(diào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)觀察。旋轉(zhuǎn)裝置還備有暫停按鈕，具有點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)功能。操作者對(duì)缺陷質(zhì)疑部位能調(diào)整到最佳觀察位置，做出準(zhǔn)確判斷。

2.3.7 旋轉(zhuǎn)觀察工位采用局部暗室，操作人員只需在可見(jiàn)光操作室內(nèi)工作。

2.3.8 選用具有自動(dòng)聚焦、清晰度高、低噪聲和抗電磁干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的日本CONICE 公司的彩色高分辨率CCD 攝像機(jī)。攝像機(jī)固定架上裝有一臺(tái)電機(jī)，可上、下調(diào)節(jié)攝像機(jī)的高度，調(diào)節(jié)范圍為350mm，可滿足各種規(guī)格工件的觀測(cè)。在圖像采集時(shí)，用氣缸帶動(dòng)暗室前、后兩側(cè)的小閘門(mén)遮住前、后兩側(cè)的可見(jiàn)光線，便于采集到清晰的圖像。

2.3.9 按工件規(guī)格和形狀采用兩個(gè)CCD 攝像機(jī)同時(shí)采集被檢工件表面的磁痕圖像，在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上實(shí)現(xiàn)圖像分割畫(huà)面顯示。每幅畫(huà)面具有單獨(dú)放大顯示功能，有利于缺陷觀察和判斷。

2.3.10 計(jì)算機(jī)圖像采集處理系統(tǒng)可對(duì)磁痕圖像進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，并可作降噪、邊緣平滑度拉伸和幾何測(cè)長(zhǎng)等圖像處理，還可對(duì)磁痕圖像進(jìn)行打印、存檔等。

2.3.11 退磁裝置采用二端退磁線圈同時(shí)通過(guò)電流衰減法來(lái)進(jìn)行退磁，可使退磁動(dòng)作簡(jiǎn)單、可靠。

2.3.12 主要部件為國(guó)外名牌產(chǎn)品，如可編程控制器和伺服電機(jī)均采用日本三菱產(chǎn)品，紫外線燈采用美國(guó)SPECTRONICS 公司產(chǎn)品，其余部件均為國(guó)內(nèi)名牌產(chǎn)品。

3 主要性能特點(diǎn)

3.1 傳動(dòng)裝置采用氣動(dòng)步進(jìn)。檢測(cè)時(shí)間可根據(jù)用戶實(shí)際需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，以保證達(dá)到最佳效果。同時(shí)設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，在手動(dòng)模式下，可實(shí)現(xiàn)單步操作;在自動(dòng)模式下，PLC 控制能自動(dòng)完成上料、送料、夾緊、噴灑磁懸液、磁化、松開(kāi)、旋轉(zhuǎn)、退磁、下料的全部過(guò)程，減輕檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高了檢測(cè)的速度。

3.2 用計(jì)算機(jī)可將高清晰度的CCD 攝像機(jī)拍攝到的旋轉(zhuǎn)觀察工位的被檢工件表面磁痕圖像進(jìn)行降噪、放大、縮小等處理，操作人員直接觀察計(jì)算機(jī)監(jiān)視器，就可以清楚地觀察被檢工件表面磁痕，進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。在控制臺(tái)上還設(shè)有暫停、正、反轉(zhuǎn)控制鈕，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢工件表面的任意部位的細(xì)致觀察。

3.3 經(jīng)過(guò)處理的圖像可以遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.4 圖像處理軟件有缺陷幾何測(cè)長(zhǎng)功能，處理的圖像可保存、打印，使檢測(cè)結(jié)果具有了可追溯性。

4 主要技術(shù)指標(biāo)

4.1 適用檢測(cè)工件規(guī)格尺寸：

工件長(zhǎng)度：260 mm~760mm;

工件直徑：準(zhǔn)76 mm~準(zhǔn)155mm;

工件重量：≤50kg。

4.2 整機(jī)步進(jìn)節(jié)拍：≤30 秒/ 件(可調(diào)節(jié));各工位動(dòng)作時(shí)間：≤10 秒。

4.3 供電電源：三相50Hz 380V;瞬時(shí)最大功率：90kW。

4.4 磁化：可分別進(jìn)行周向、縱向磁化，也可進(jìn)行復(fù)合磁化，電流連續(xù)可調(diào)，精度5%。

周向磁化：0A~4000A (交流)

縱向磁化：0A~4000A (交流)(或磁動(dòng)勢(shì)≥20，000AT)

4.5 檢測(cè)靈敏度：一次磁化A-15/50 型標(biāo)準(zhǔn)試片及某沖拔件的人工缺陷樣件的缺陷均顯示清晰,如圖2、圖3 所示。

4.6 退磁線圈磁場(chǎng)強(qiáng)度≥16000A/m;退磁后剩磁值≤3 Gs。

4.7 被檢工件在旋轉(zhuǎn)觀察工位的旋轉(zhuǎn)時(shí)間可根據(jù)用戶實(shí)際需要預(yù)設(shè)定在PLC 中，本機(jī)設(shè)定旋轉(zhuǎn)時(shí)間為20 秒;工件旋轉(zhuǎn)時(shí)徑向跳動(dòng)公差≤0.5 mm。

4.8 工件表面紫外線燈輻射照度≥800μW/cm2。

4.9 供氣氣源：≥0.5 MPa。

5 結(jié)束語(yǔ)

CJW-4000 型圖像顯示交流自動(dòng)熒光磁粉探傷機(jī)自投入應(yīng)用以來(lái)，已有四年多的時(shí)間，一直處于運(yùn)行狀態(tài)，性能穩(wěn)定，檢驗(yàn)了多批多種規(guī)格的某沖拔件，檢出了多種表面和近表面的缺陷，有些缺陷很細(xì)微，有的則較嚴(yán)重, 如圖4 所示。

檢驗(yàn)合格的某沖拔件經(jīng)有關(guān)單位復(fù)檢，從未發(fā)現(xiàn)漏檢，表明該設(shè)備的可靠性好，各項(xiàng)性能和技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。該設(shè)備的研制成功，填補(bǔ)了某沖拔件自動(dòng)化生產(chǎn)線磁粉檢測(cè)的空白，在國(guó)防兵器系統(tǒng)彈箭行業(yè)及管、軸、桿類(lèi)零件磁粉檢測(cè)中具有較大的實(shí)用價(jià)值。

摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)