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CJW-3000弹簧荧光磁粉探伤机

一、概述

 1.用途

CJW-3000弹簧磁粉探伤机,是固定式机电一体型交流半自动湿法荧光磁粉探伤设备。它根据磁化原理设计制造而成,符合JB/T8290-1998《磁粉探伤机》标准。适用于机械、汽车、航空、内燃机、铁道等行业对各类铁磁性材料制成的弹簧的无损检验。能发现簧丝表面因拉伸、淬火、疲劳而产生的裂痕以及夹渣等极细微的缺陷。

 2.原理

该设备对工件的磁化采用复合磁化方式,即周向磁化和纵向磁化相配合,一次性检测出弹簧簧丝表面的全方位缺陷。周向磁化采用簧丝直接通电法,纵向磁化采用弹簧中心导体法。周向磁化和纵向磁化均使用 50Hz 工频交流电作为电源,两路电流相位相差120o。工件在复合磁化时,由失量分析可知,在其表面将建立一个随时间变化的椭圆形旋转磁场。由于交流电的趋肤效应,只要选择合适的磁化电流强度,就能使簧丝表面获得较均匀的磁场分布。

 该设备磁化电源主电路采用可控硅无节调压电路,利用隔离主变压器以低电压大电流方式输出,对弹簧进行周、纵向交流复合磁化,从而一次性探伤就可检查出簧丝表面因拉伸、淬火、疲劳而引起的裂痕及夹渣等细微缺陷。

 控制电路采用集成电路技术,利用改变可控硅导通角来调整主电路输出电流的大小,磁化电流连续可调,并具有断电相位控制功能,既可用于连续法探伤,又可用于单方向磁化时的剩磁法探伤。 

 该机采用穿过式退磁线圈对工件进行退磁。

 该机配有紫外灯, 以提高缺陷观察的对比度。

 3.磁粉探伤基本原理

自然界中磁力线总能保持其连续性。当铁磁性工件放在使其饱和的磁场中时,磁力线便会被引导通过工件。如果磁力线遇到工件材料上的不连续(即裂纹、夹渣、气孔等缺陷),而磁力线为了保持自己的连续性,则必须绕过这些缺陷。

 若这些缺陷位于材料的表面或近表面,而由于工件中的磁力线已达到饱和状态,则磁力线就会绕过这些磁导率较低的(磁阻较大)区域而泄漏出工件表面形成“漏磁埸”。这样在缺陷的两侧便会产生磁极,将磁粉(或磁悬液) 喷洒于有缺陷工件表面,则缺陷磁极吸引磁粉,便可形成明显可见的线状或点状堆积。

 必须说明,工件经磁化后并不是所有的缺陷都能显示。当缺陷方向平行于磁力线时,磁力线就不能泄漏出工件表面,只有当磁力线与缺陷延展方向成一定夹角或互相垂直时,缺陷才能显示出来。

  如缺陷离工件表面较深,磁力线虽然也能形成弯曲,但还不致于暴露在工件表面之外,则不会产生较大的“漏磁埸”,因此此刻的缺陷显示可能较弱或完全不显示。

二、 设备的主要技术指标

1. 磁化电流

 11穿棒磁化电流:AC 03000A (有效值) 连续可调 

 带断电相位控制功能

 12簧丝磁化电流:AC 01500A (有效值) 连续可调 

 带断电相位控制功能

2.磁化方式: 周向磁化 纵向磁化 复合磁化

3.剩磁稳定度: 单方向磁化 ±5

4.磁化效果: 工件表面用C1号试片贴面,显示清晰

5.退磁效果: 工件退磁后剩磁 ≤0.2 mT 160A/m

6.气源压力:  0.4 Mpa (气源用户自备)

7.紫外线强度: 距光源表面380 mm 处紫外线强度≥ 800µW/cm2 

8.电源: 三相四线 AC 380V±10% 50HZ  100A

 9.总重量: 800KG

 10.暂载率: 25%

三.结构形式 

 该机为机电一体式结构,主要由磁化电流控制及电器控制系统、夹持装置、磁悬液喷洒及回收系统、工件旋转给料机构、紫外灯、退磁线圈等部分组成。

1. 磁化电流控制及电器控制系统

 该系统位于设备左下侧的一块元器件安装板上,上面安装有空气开关、电源控制器件、可控硅、隔离控制变压器等控制元件。

2.夹持装置以床身为基础,不锈钢集液槽为界,分上下两部分。

 下部装磁化电流控制及机械控制系统安装板、磁化电流输出周、纵向主变压器、互感器和连接铜排、气动元件安装板、储液箱。

 上部装有夹持装置、工件旋转给料机构、退磁线圈、控制按钮盒。弹簧的夹紧控制是由气缸推动来实现的。

2. 工件旋转给料机构

 工件旋转给料机构用一只摆线针轮减速机作为动力源,带动齿轮来实现转盘转动。

 退磁线圈固定在工件旋转给料机构的右前方。弹簧检测完毕,将弹簧放入退磁线圈滑道,滑入料斗完成退磁。

4. 磁悬液喷洒及回收系统

磁悬液喷洒及回收系统由集液槽、储液箱、抽液泵、搅拌器、输液管、控制阀和喷液嘴组成。其中储液箱为独立整体,箱盖上装有抽液泵,进行磁悬液的抽液和搅拌。为了使磁悬液不产生吸附沉淀,储液箱与集液槽均采用非磁性材料不锈钢制成。

四.电路工作原理 

该机电路原理图见附图(可来函来电索取)。

 合上总电源空气开关Q0,打开电源开关S1,交流接触器K0吸合,整机电源接通,电源指示灯亮,紫外灯E1亮。Q1Q2为电机过载保护器。

本机主控电路部分的可控硅V1V2及主变压器T1构成周向磁化主电路。磁化电流的大小由触发电路通过改变V1V2的导通角来实现。

 可控硅V3V4 及主变压器T2构成纵向磁化主电路。

 T6T7和两只KA表分别测量和指示周向和纵向磁化电流的大小。其电流表的误差为±5%。

 F0R1C1F1R2C2分别用作周、纵向可控硅的过流保护和过压保护。

 可控硅触发电路的触发信号分别由AP1AP2产生,W1W2分别为周、纵向电流调节电位器,调节其输出脉冲的移相角。

 AP1AP2的电源由电源变压器T3T4提供。

可控硅触发电路电原理图见附图(可来函来电索取)

 AP1AP2是可控硅触发电路板,该板上的电路主要由以下几部分组成:

1. 12V直流电源 

2. 脉冲同步电路

3. 移相电路

4. 脉冲形成电路

5. 断电相位控制电路

6. 光电耦合隔离电路

7. 放大驱动电路等组成

 该电路具有结构简单,性能可靠,带断电相位控制功能等特点。

 V7V8C2组成全波整流滤波电路,将电源变压器输出的双8V交流电转换成10V左右的直流电作可控硅触发电源。

 V4V5C1V12组成整流稳压电路,电源变压器输出的双17V交流电压,经整流滤波后,由稳压电路V12稳压,输出稳定的12V直流电压,作为可控硅触发电路的工作电源。电压比较器IC2A将电位器W1输入的全波信号与一固定电位比较,在其输出端输出交流过零同步信号。在交流电源电压过零时,输出低电平,其余时间输出呈高阻态。IC2A的输出端对地呈高阻态时,恒流管V13对电容C4充电,电容C4的电位呈线性上升。

 当交流电源电压过零时,IC2A的输出端对地呈低阻态,电容C4被迅速放电。交流电源电压过零后,电容C4又被充电,如此往复,在电容C两端便产生频率为2ff为电源频率)的锯齿波信号。此信号送至电压比较器IC2C的同相输入端。

 电位器W2提供比较电位,调节W2即可在IC2C的输出端输出占空比连续可调的方波电压信号。

 与非门IC1A~C组成断电相位控制电路。比较器IC2B及微分电路R2R3C7产生断电相位控制信号,经与非门IC1DJ11送至RS触发器RDSD端。按下按钮S1,与非门IC1D信号接到RS触发器SD端,当电源电压到达正半周零点时,SD出现低电平,触发器翻转,输出高电平。此时在IC2C的输出端产生的相移方波信号通过与非门IC1C输出。松开按钮S1IC1D输出的控制信号接至RD端,此时触发器并不立即翻转,IC2C输出的信号继续通过IC1C输出。只有当交流电源电压经过负半周再次到达交流电压正半周零点时,由IC1D输出的低电平触发信号才送到RD端,RS触发器才立即翻转。与非门IC1C输出高电平,IC2C输出的信号此刻被阻断。

 即按下一次磁化按钮S1后,只有当交流电源电压经过零点进入正半周时,才有可控硅触发信号输出。在松开磁化按钮S1后,只有当最后一个交流电源电压正半周结束时,可控硅触发信号才能关断,从而实现断电相位控制功能。

 IC2DV9C5C6等组成自动电退磁电路。当S2磁化/退磁转换开关接通时,按下按钮S1RS触发器输出高电平,此时在IC2C的输出端产生的相移方波信号通过与非门IC1C输出。因为此时IC1C输出端有带低电平脉冲,C5经隔离二极管V9放电,呈低电平。所以与非门IC1D输出高电平。此时即使松开按钮S1,因RD端无低电平信号,触发器也不翻转,输出保持高电平,移相信号继续输出。

 又因C5放电,保持低电平,所以电压比较器IC2D输出呈高阻状态。电容C6W2R10充电,电位升高。电位器W2中心头电位随之升高,在IC2C输出脉冲前沿渐移的移相信号,当电位器W2中心头电位超过锯齿波波峰时,IC2C不再输出移相脉冲,C5R7充电呈高电平,RS触发器翻转。同时,IC2D输出低电平,电容C6被放电,电位器W2中心头电位随之降到退磁时的起始电位,电路恢复到退磁前状态,退磁结束。

五.设备安装注意事项

 本设备应在清洁干燥,无粉尘,无污染,无腐蚀性气体,通风良好的环境中放置和使用, 避免阳光直射和剧烈冲击碰撞。

 本设备适应环境温度:-10°C~+40°C,相对湿度:≤85%。

 电源接线必须符合该机所示相序。并且电源进线截面应 ≥ 25mm2启动电源后,首先查看水泵电机上部所标箭头应与转动方向一致,否则调换二相线相序。

 使用本设备在安全上必须注意的问题:

1.设备的外壳必须具有良好的接地!

2.探伤机在进行磁化操作时会对外辐射较强磁场,对某些不能在强磁场中工作的仪器和设备,必须移开或加强屏蔽。

3.电网中不应存在有强烈的中频干扰,以免损坏电器元件,影响设备正常工作。

 

六.故障维修

 非专业修理人员不要从事本机的维修工作

 维修人员必须仔细阅读本说明书,熟悉设备性能,弄懂电路原理,搞清各元器件在机上的位置,备齐相应工具,方可进行维修。

 电源指示灯不亮:

 检查安装板上安装的三相电源是否有缺相,若正

 常,可能是电源指示灯泡坏。 

电流随机脉动输出:

 电网上存在有强烈的中频干扰。 

簧丝电流表无指示:

 周向磁化开关是否打开。   

 检查工件两端是否由杂质或氧化层。

 表头电路板螺丝松动,连接到互感器的接线端松动

 脱落。

 AP1上的J1的触电接触不好。 

 可控硅触发脉冲不正常,使电路无电流输出或形成

 半波,快熔F1熔断。 

穿棒电流表无指示:

 纵向磁化开关是否打开。

    表头电路板螺丝松动,连接到互感器的接线端松动

 脱落。

 纵向连接电缆松动。  

 AP2上的J1的触电接触不好。 

 可控硅触发脉冲不正常,使电路无电流输出或形成半

 波,使快熔F2熔断。

两电表全无指示:

 磁化开关S13S14是否打开。

 无电源。 

磁化电流满度且不可调:

 电网上存在有强烈的中频干扰,引起可控硅击穿短

 路。 

 磁化时声音异常:

 电网上存在有强烈的中频干扰。

 AP1AP2上的三极管V10漏电。

 AP1AP2 上的其它故障。 

 主变压器发热或烧毁:

 电网上存在有强烈的中频干扰。

 AP1AP2上的三极管V10漏电。

 AP1AP2 上的其它故障。  

 某一功能无动作:

 检查这一功能按钮和执行电器的连接线是否松动或

 损坏。

 喷洒装置不工作:

 检查喷液泵是否工作,控制喷洒的气缸是否动作。

 喷液管道堵塞,磁悬液不足。

七、结束语

特种设备中弹簧的无损检测越来越受重视,CJW-3000弹簧磁粉探伤机是五大常规无损检测设备中对弹簧检测的最简便、且显示缺陷直观、灵敏度高、检测速度快、成本最低的一种,已在特种设备行业广泛使用,本文旨在弹簧零件检测用磁粉探伤机作一粗浅概述。如购置请来电咨询,以免造成不必要的损失。

 

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