CJW-4000型车钩、尾框磁粉探伤机的研制

　　1　问题的提出

　　铁路作为国民经济的大动脉,其畅通与否举足轻重。以经济建设为中心的国策和人民生活水平的提高促进了铁路运输的腾飞。机车车辆全面提速后的安全问题,对以转向架为主的系列零部件的质量提出了较高的要求,进而对这些零部件的探伤工艺及其设备提出了更高的要求。

　　车钩、尾框承受着重载下制动力的作用。在车钩与钩舌连接受力区以及尾框的前后弯曲处经常受到冲击而疲劳,这使高速重载运输的安全存在隐患。过去,车钩、尾框在新制和厂、段修时采用小型磁轭探伤器进行磁粉探伤,局部采用目视检查,不可避免地存在疲劳裂纹的漏检,同时,由于车钩、尾框体大笨重且形状复杂,靠人工翻转劳动强度大,不易全面检查。根据铁道部运装货车〔2002〕241号文“关于公布《铁路车辆货车车钩、尾框磁粉探伤技术条件》的通知”精神,研制货车车钩、尾框专用磁粉探伤工艺装备显得十分必要和迫切。

　　2　研制要求

　　(1)电路的布置能对钩体进行周向磁化、纵向磁化和复合磁化,钩耳孔用中心导体法、感应电流法,一次性感应式复合磁化。

　　(2)机械装置能使车钩通过传输装置进入探伤工位,并夹持磁化,磁化后可在二维方向分别翻转360°观察磁痕,然后退出磁化工位再进入下道工序。对尾框探伤时穿棒磁极应能自动夹持,磁化完毕,自动退出。

　　(3)采用湿法连续探工艺,使车钩、尾框被探部位磁化时得到连续喷淋。

　　(4)具有手动/自动探伤功能。

　　3　磁化线圈的布置和参数的设计

　　根据车钩、钩耳孔部位和钩肩两个部位的探伤区域,钩耳采用中心导体法感应原理进行复合磁化。钩肩布置2组线圈保证纵向复合磁化,见图1。取车钩耳孔外径为80 mm,内径为45 mm,表面磁场强度H=2 400 A/m。按通电周向磁化经验公式:

　　式中:H—磁场强度/Am-1,D—工件直径/mm,I—电流/A

　　计算得　I≈600 A

　　由于钩耳两侧耳孔形状差异,穿棒导体感应区域磁场强度相对减弱,实际使用电流值要比理论计算值大。经过实验,当通电电流为1 000 A时,钩耳两侧包括内圆弧面能清晰显示A1型15/50标准试片,即可达到探伤的目的。

　　钩肩部位有效磁化区域为4个侧面,用2组闭合线圈分布在磁化区,线圈设计为350 mm×300mm的矩形尺寸,设置在支架上(见图2),当车钩端进入探伤工位线圈磁化时,表面磁化强度达到标准磁化规范(H=2 400 A/m)。

　　依据大型工件纵向磁化所用线圈的经验公式可以估算出电流约为3 000 A。

　　由于钩体肩与钩身为一个平面,线圈形成一个纵向感应磁场,实际磁化时电流在2 800A时,能清晰显示A1型15/50试片,比理论计算值小。根据尾框前后4个内侧面的磁化区域,利用尾框内侧封闭导磁体的形状,采用中心导体法和感应电流法,进行一次性复合磁化,产生两个方向的磁场,完成探伤检查。尾框磁化线圈布置见图3。