磁懸液濃度測(cè)定裝置的改進(jìn)

拓凌璽，李 飛

(寧夏共享鑄鋼有限公司， 銀川 750021)

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磁懸液濃度測(cè)定裝置的改進(jìn)

拓凌璽，李 飛

(寧夏共享鑄鋼有限公司， 銀川 750021)

針對(duì)傳統(tǒng)磁懸液濃度測(cè)定裝置效率不高的問(wèn)題，介紹了一種改進(jìn)的磁懸液濃度測(cè)定裝置，包括其組成結(jié)構(gòu)、尺寸及工作原理。對(duì)傳統(tǒng)磁懸液濃度測(cè)定裝置與新型磁懸液濃度測(cè)定裝置進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，新型磁懸液濃度測(cè)定裝置可以快速有效地測(cè)定磁懸液濃度，測(cè)試效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)磁懸液濃度測(cè)定裝置。

磁粉檢測(cè)；磁懸液濃度； 磁懸液濃度測(cè)定裝置

在磁粉檢測(cè)中，磁懸液的濃度對(duì)磁痕的顯示起著重要作用。濃度太低，會(huì)降低漏磁場(chǎng)對(duì)磁粉的吸附量，使磁痕顯示不清晰，導(dǎo)致缺陷漏檢；濃度太高，工件表面會(huì)滯留過(guò)多磁粉，從而形成過(guò)度背景，掩蓋相關(guān)顯示[1]。因此，每次磁粉檢測(cè)前，都要測(cè)定磁懸液的沉淀濃度。

目前，國(guó)內(nèi)外測(cè)定磁懸液濃度的方法是：用梨形瓶量取100 mL的磁懸液，靜置至少30 min；等待磁粉完全停止沉淀后，通過(guò)讀取磁粉的體積來(lái)判斷磁懸液的沉淀濃度是否符合相關(guān)技術(shù)要求[2]。由于此類裝置的局限性，每次測(cè)量等待時(shí)間都大于30 min，嚴(yán)重影響測(cè)試效率。

筆者介紹了一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的新型磁懸液濃度測(cè)定裝置，該裝置可以快速高效地測(cè)定磁懸液的沉淀濃度，從而實(shí)現(xiàn)工件的缺陷顯示[3]。

圖1 新型磁懸液濃度測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)示意

1 改進(jìn)后的新型磁懸液濃度測(cè)定裝置

1.1 裝置的組成以及結(jié)構(gòu)

新型磁懸液濃度測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意,如圖1所示。其設(shè)計(jì)上主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

(1) 支架上開設(shè)定位孔，供梨形瓶插入并定位；磁鐵放置在梨形瓶的底部，梨形瓶底部封口為平面，以保證梨形瓶的底部與磁鐵接觸良好。由于磁鐵可將鐵磁性材料磁化，所以支架必須用非鐵磁材料制作，避免支架影響磁粉的下沉速度。

(2) 梨形瓶的瓶壁上標(biāo)識(shí)100 mL刻度線，沿水平面圍繞瓶壁一周刻劃，以保證能準(zhǔn)確地量取100 mL的磁懸液。

(3) 觀察放大裝置可調(diào)節(jié)方向，它包括連桿、放大鏡部分；連桿的一端可以轉(zhuǎn)動(dòng)，并且固定在支架上；連桿的另一端連接放大鏡；放大鏡正對(duì)瓶頸靠近底部封口的一端，能夠準(zhǔn)確清晰地觀察瓶頸上的刻度標(biāo)線。

(4) 磁鐵沿水平截面的各邊邊長(zhǎng)，大于所述定位孔的直徑，使得磁鐵磁場(chǎng)覆蓋支架內(nèi)的瓶身，以使瓶?jī)?nèi)磁粉均受磁場(chǎng)力的作用而快速下沉。

(5) 定位孔的內(nèi)壁覆蓋一層柔性介質(zhì)，可使梨形瓶與支架之間保持柔性接觸，防止磨損梨形瓶。

1.2 裝置的主要尺寸

根據(jù)裝置的實(shí)用性以及可操作性，確定了整個(gè)裝置的尺寸。

支架尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：75 mm×70 mm×110 mm；定位孔直徑40 mm；梨形瓶底部距離支架底部35 mm；放大鏡鏡片直徑30 mm，支桿20 mm；磁鐵尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：70 mm×65 mm×35 mm。

1.3 裝置的工作原理

磁粉主要是由Fe2O3，F(xiàn)e3O4以及Fe等鐵磁性材料組成。這些鐵磁性材料內(nèi)部自發(fā)磁化形成的微小區(qū)域，即磁疇；相鄰磁疇的分界面即疇壁。

鐵磁性材料被磁化的過(guò)程為：

(1) 無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，磁疇的磁矩排列雜亂無(wú)章，且各個(gè)磁矩方向相互抵消，對(duì)外不顯示磁性，如圖2(a)所示。

(2) 施加外加磁場(chǎng)后，磁矩方向與外加磁場(chǎng)方向接近的磁疇體積增大，疇壁發(fā)生位移，如圖2(b)所示。

(3) 增大外加磁場(chǎng)，疇壁繼續(xù)發(fā)生位移，如圖2(c)所示。

(4) 繼續(xù)增大外加磁場(chǎng)，磁矩方向偏轉(zhuǎn)，磁矩方向與外加磁場(chǎng)方向更加接近，如圖2(d)所示。

(5) 外加磁場(chǎng)增大到某值后，所有磁疇的磁矩方向與外加磁場(chǎng)方向一致，達(dá)到磁化飽和，產(chǎn)生S極和N極，對(duì)外呈現(xiàn)出磁性，如圖2(e)所示。

圖2 鐵磁性材料的磁化過(guò)程

此種新型裝置正是利用了磁鐵可以磁化鐵磁性材料的原理設(shè)計(jì)的。

此時(shí)磁粉顆粒主要受三個(gè)力：磁粉自身的重力、磁場(chǎng)吸引磁粉向下的磁場(chǎng)吸引力、水對(duì)磁粉向上的浮力(可忽略不計(jì))。吸引磁粉向下的磁場(chǎng)吸引力非常大，因此磁粉可以快速地沉淀到梨形瓶底部。

2 傳統(tǒng)與新型磁懸液濃度測(cè)定裝置對(duì)比

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

分別配置一桶熒光磁懸液和非熒光磁懸液，并攪拌均勻。傳統(tǒng)磁懸液濃度測(cè)定裝置與新型磁懸液濃度測(cè)定裝置各準(zhǔn)備一套。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

(1) 用傳統(tǒng)與新型磁懸液濃度測(cè)定裝置的梨形瓶，各量取100 mL攪拌均勻的熒光磁懸液；然后，將兩種梨形瓶放置在對(duì)應(yīng)的支架上；觀察磁懸液完全停止沉淀所需要的時(shí)間。

(2) 用傳統(tǒng)與新型磁懸液濃度測(cè)定裝置的梨形瓶，各量取100 mL攪拌均勻的非熒光磁懸液；然后，將兩種梨形瓶放置在對(duì)應(yīng)的支架上，觀察磁懸液完全停止沉淀所需要的時(shí)間。

(3) 對(duì)比結(jié)果如表1,2所示。注：用此兩種裝置對(duì)熒光磁懸液、非熒光磁懸液分別進(jìn)行了10次測(cè)量，表格中的數(shù)據(jù)取的是10次測(cè)量結(jié)果的平均值。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)以上對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果，可清楚地看到：① 傳統(tǒng)磁懸液濃度測(cè)定裝置，測(cè)量熒光和非熒光磁懸液濃度時(shí)間均大于30 min；② 新型磁懸液濃度測(cè)定裝置，測(cè)量熒光磁懸液8 min就可以達(dá)到傳統(tǒng)測(cè)定裝置測(cè)量30 min的效果；測(cè)量非熒光磁懸液5 min就可以達(dá)到傳統(tǒng)測(cè)定裝置測(cè)量30 min的效果。

表1 兩種測(cè)定裝置對(duì)熒光磁懸液的測(cè)試效率比較 (mL·100 mL-1)

表2 兩種測(cè)定裝置對(duì)非熒光磁懸液的測(cè)試效率比較 (mL·100 mL-1)

新型磁懸液濃度測(cè)定裝置的測(cè)試效率，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)磁懸液濃度測(cè)定裝置。

3 結(jié)語(yǔ)

新型磁懸液濃度測(cè)定裝置可用于磁懸液沉淀濃度的快速有效測(cè)定，相比傳統(tǒng)的磁懸液濃度測(cè)定裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：① 磁鐵的應(yīng)用，極大地縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了工作效率。② 放大裝置的應(yīng)用，可以更加清晰地看見梨形瓶刻度線，對(duì)精確讀取磁懸液的濃度起到了很好的作用。③ 在梨形瓶與支架接觸邊緣加入柔性物質(zhì)，可減少瓶身的磨損，延長(zhǎng)梨形瓶的使用時(shí)間。

[1] 宋志哲.磁粉檢測(cè)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007：83.

[2] 馬伯志，郝紅偉，于路明.在線磁懸液濃度測(cè)量裝置的研制[J].無(wú)損檢測(cè)，2008,30(9)：583-585.

[3] 楊書勤，張軍紅，張家瑞.精鑄鋼件加工過(guò)程中缺陷的磁粉檢測(cè)[J].無(wú)損檢測(cè)，2015,37(6)：71-73.

The Improvement of Magnetic Suspension Concentration Measurement Device

TA Ling-xi, LI Fei

(Kocel Steel Foundry Co., Ltd., Yinchuan 750021, China)

In view of the traditional magnetic suspension concentration device for the problem of low efficiency determination, an improved device for measuring concentration of suspension, including its structure, size and working principle was introduced. A comparison test was made for the traditional magnetic suspension concentration measuring device and the new device, and test results showed that the newly developed magnetic suspension concentration measuring device could quickly and efficiently determine concentration of suspension and its test efficiency was obviously superior to the traditional one.

Magnetic particle testing；Magnetic suspension concentration； Magnetic suspension concentration measurement device

2016-05-24

拓凌璽(1979-)男，助理工程師，主要從事無(wú)損檢測(cè)及研究工作。

拓凌璽，E-mail:lingxi.ta@kocel.com。

10.11973/wsjc201612014

TG115.28

A

1000-6656(2016)12-0059-03