田曉春

（南京東車輛段徐州設(shè)備車間，江蘇 徐州 221007）

1 引言

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

2 3000型輪軸熒光磁粉探傷機的技術(shù)特點

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

該機根據(jù)輪對結(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。同時二路磁化電路均采用可控硅控制，達到磁化電流連續(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：輪對周向磁化電路、輪對縱向磁化電路。其磁化主電路均采用晶閘管控制，通過可控硅觸發(fā)電路，改變可控硅導(dǎo)通角以改變輸出變壓器次級電壓，達到調(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模糊或不清晰的現(xiàn)象，將給這個方向的輪軸裂紋的檢測帶來一定的隱患。

2.3 發(fā)生現(xiàn)象的原因分析

該型探傷機周向和縱向磁化均采用交流電進行磁化，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行磁化。

根據(jù)磁場疊加原理，在工件中某一點的磁場強度等于幾種磁化方法在該點產(chǎn)生磁場的矢量和。旋轉(zhuǎn)磁場形成的原理是：兩個幅值相等、相互交叉、并具有一定電流相位差α的交流磁場對工件磁化，其矢量合成的磁場為隨時間變化的旋轉(zhuǎn)磁場，在平面上的軌跡呈圓形或橢圓形。如兩個磁場分別為Hx和Hy：

因為電流相位差α＝120°，所以形成的旋轉(zhuǎn)磁場如圖1所示。

由此可見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)合磁場其磁勢能是偏重于合成軌跡 0°～90°和 180°～270°的范圍的，而 90°～180°和270°～360°的范圍其磁勢能卻非常薄弱。磁場在車軸上的分布通過試片顯示，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 兩相磁場曲線

圖2 不同瞬時的合成磁場

圖3 合成磁場軌跡

圖4 相位相差90°兩路磁場曲線

圖5 合成磁場軌跡

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

3 設(shè)備改進建議

兩相相位差為120°的正弦交流電磁場，復(fù)合后形成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，不可避免地造成車軸探面磁場分布角度和磁勢能分布區(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。

改進設(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)一個固定角度的裝置稱為移向器）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，或者將縱向磁化電源AC相的相位保持不動，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，其磁場分布如圖4、5所示。

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

4 結(jié)語

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

［1］任吉林.電磁檢測［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2000.

［2］中國機械工程學(xué)會無損檢測分會.磁粉檢測［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2004.