田曉春

（南京東車(chē)輛段徐州設(shè)備車(chē)間，江蘇 徐州 221007）

1 引言

隨著客運(yùn)專(zhuān)線的開(kāi)通和既有線路運(yùn)能的釋放，既有貨車(chē)提速勢(shì)在必行，提速對(duì)車(chē)輛的走行品質(zhì)要求越來(lái)越高，作為走行部分的關(guān)鍵，輪對(duì)的質(zhì)量好壞就直接決定著列車(chē)運(yùn)行安全。如何保證輪對(duì)的質(zhì)量可靠成為了車(chē)輛檢修的關(guān)鍵和重中之重。目前輪對(duì)的檢修探傷主要利用磁粉探傷對(duì)輪對(duì)車(chē)軸外露表面進(jìn)行探傷，從而發(fā)現(xiàn)表面存在的疲勞裂紋，因而輪軸探傷機(jī)的性能直接影響著輪對(duì)探傷結(jié)果，影響著車(chē)輛的檢修質(zhì)量和運(yùn)行安全。

2 3000型輪軸熒光磁粉探傷機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

該機(jī)根據(jù)輪對(duì)結(jié)構(gòu)特殊性，采用二路復(fù)合磁化技術(shù)，即軸向直接通電法、周向可開(kāi)合式均勻分布的螺線管法，經(jīng)一次性通電即可全方位復(fù)合磁化輪對(duì)的表面或近表面，有效地提高探傷的靈敏度和探傷效率。同時(shí)二路磁化電路均采用可控硅控制，達(dá)到磁化電流連續(xù)可調(diào)，有效地提高了探傷的質(zhì)量。

該設(shè)備磁化電路包括：輪對(duì)周向磁化電路、輪對(duì)縱向磁化電路。其磁化主電路均采用晶閘管控制，通過(guò)可控硅觸發(fā)電路，改變可控硅導(dǎo)通角以改變輸出變壓器次級(jí)電壓，達(dá)到調(diào)節(jié)激磁電流大小的目的。

2.2 使用現(xiàn)狀

根據(jù)鐵道部探傷工藝要求，在參加設(shè)備的日常和季度性能鑒定中發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)試片在使用中，其右上和左下45°方向存在標(biāo)準(zhǔn)試片的圓線部分線段相對(duì)模糊或不清晰的現(xiàn)象，將給這個(gè)方向的輪軸裂紋的檢測(cè)帶來(lái)一定的隱患。

2.3 發(fā)生現(xiàn)象的原因分析

該型探傷機(jī)周向和縱向磁化均采用交流電進(jìn)行磁化，磁化電源為三相交流電，其中AC相接縱向磁化電源變壓器，BC相接周向磁化電源變壓器，電源接法為二相式（不平衡）。磁化方法是：縱向磁化采用線圈法，周向磁化采用通電法進(jìn)行磁化。

根據(jù)磁場(chǎng)疊加原理，在工件中某一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度等于幾種磁化方法在該點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的矢量和。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成的原理是：兩個(gè)幅值相等、相互交叉、并具有一定電流相位差α的交流磁場(chǎng)對(duì)工件磁化，其矢量合成的磁場(chǎng)為隨時(shí)間變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在平面上的軌跡呈圓形或橢圓形。如兩個(gè)磁場(chǎng)分別為Hx和Hy：

因?yàn)殡娏飨辔徊瞀粒?20°，所以形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)如圖1所示。

由此可見(jiàn)周向磁化與縱向磁化由于磁化相位差的原因，所產(chǎn)生的復(fù)合磁場(chǎng)其磁勢(shì)能是偏重于合成軌跡 0°～90°和 180°～270°的范圍的，而 90°～180°和270°～360°的范圍其磁勢(shì)能卻非常薄弱。磁場(chǎng)在車(chē)軸上的分布通過(guò)試片顯示，表現(xiàn)出為左上角和右下角顯示非常清晰，而左下角和右上角顯示卻非常弱。

圖1 兩相磁場(chǎng)曲線

圖2 不同瞬時(shí)的合成磁場(chǎng)

圖3 合成磁場(chǎng)軌跡

圖4 相位相差90°兩路磁場(chǎng)曲線

圖5 合成磁場(chǎng)軌跡

磁力線與缺陷角度垂直時(shí)所產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)最大，最有利于缺陷的檢出，而與缺陷所成角度平行時(shí)則無(wú)漏磁場(chǎng)產(chǎn)生，缺陷無(wú)法檢出。該型探傷機(jī)由于復(fù)合磁場(chǎng)磁勢(shì)分布不均勻的原因，而使裂紋與車(chē)軸軸線所成角度為135°和315°方向角時(shí)最利于檢出，而裂紋與車(chē)軸軸線所成角度為 45°和225°方向角時(shí)磁力線多平行于裂紋，漏磁場(chǎng)過(guò)弱，裂紋顯示不好，縱裂紋與橫裂紋由于主磁場(chǎng)角度不與其垂直，不是最佳檢出角度，其檢出效果受到一定影響。

3 設(shè)備改進(jìn)建議

兩相相位差為120°的正弦交流電磁場(chǎng)，復(fù)合后形成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，不可避免地造成車(chē)軸探面磁場(chǎng)分布角度和磁勢(shì)能分布區(qū)域的偏斜，如果能適當(dāng)改變其中一相磁化電流的相位與另一相磁化電流的相位差，就可以形成均勻、全方位的復(fù)合磁場(chǎng)。

改進(jìn)設(shè)想：在電源控制回路中利用移向器（將某一給定電壓矢量旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度的裝置稱(chēng)為移向器）將縱向磁化電源AC相中A相的相位后移30°，周向磁化電源BC相的相位保持不動(dòng)，或者將縱向磁化電源AC相的相位保持不動(dòng)，將周向磁化電源BC相上的B相相位后移150°，這樣經(jīng)移相后的A相與B相的相位差是π/2，其磁場(chǎng)分布如圖4、5所示。

顯然，合成磁場(chǎng)幅值為常數(shù)，H=H0，相位角與Hx相同，其軌跡是以H0為半徑、角速度為ω的一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因而其磁場(chǎng)在車(chē)軸探面上的分布是均勻和全方位角的，不會(huì)形成磁場(chǎng)弱區(qū)。

4 結(jié)語(yǔ)

性能良好的磁粉探傷機(jī)能實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)均勻、全面覆蓋被探測(cè)工件，不應(yīng)存在明顯探測(cè)弱區(qū)?，F(xiàn)有的3000型探傷機(jī)如能適當(dāng)調(diào)整兩相磁化電流相位差，則磁場(chǎng)和磁勢(shì)能就能均衡分布，探傷機(jī)的性能將更加完善，從而確保車(chē)輛運(yùn)行的安全。

［1］任吉林.電磁檢測(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［2］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)分會(huì).磁粉檢測(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.