[发明专利]一种铁磁性叶片微磁检测装置

说明书

本发明公开了一种铁磁性叶片微磁检测装置，通过U型电磁铁与磁头元件分离或固装形式，适应叶片不同区域的几何特征。具体包括：针对曲率突变的叶根区域，采用U型电磁铁与磁头元件分离模式，利用具有柔性极靴前衬的大尺寸励磁磁路对叶根区域进行大范围均匀磁化，机械臂夹持具有高横向分辨率的磁头元件沿叶根区域表面进行精细扫查，检测磁巴克豪森噪声和增量磁导率；针对曲率波动小的叶型区域，采用U型电磁铁与磁头元件固装模式，利用具有圆弧端面磁芯的小尺寸电磁铁对叶片材料进行磁化，电磁铁内部安装的磁头元件进行磁巴克豪森噪声和增量磁导率检测。通过上述传感器方案，实现叶片整体表面的微磁扫查和磁参量成像。

技术领域

本发明属于无损检测领域，具体涉及一种铁磁性叶片微磁检测装置。

背景技术

铁磁性叶片(如汽轮机叶片)制造过程中，对表面硬度和残余应力的控制非常严格。已有的研究表明，微磁方法可以对铁磁性材料的表面硬度和残余应力进行无损评价。微磁方法的核心是针对特定的结构开发专用的检测装置，高质量地获取材料磁化过程中的磁巴克豪森噪声、增量磁导率等微磁信号。目前大多数的微磁传感器都针对平面构件设计，何存富等设计了针对齿轮表面设计了具有内凸型磁芯的磁巴克豪森检测传感器(何存富,张秀,刘秀成,吴斌.曲面构件磁巴克豪森噪声检测传感器研制[J].应用基础与工程科学学报,2020,28(02):486-494.)，但仍然无法适用于叶根等曲率突变区域。

叶根区域存在几何形状复杂，空间狭小、残余应力或组织变化剧烈等特点，要求微磁检测传感器具有小尺寸、高空间分辨率等特性。如果采用传统的电磁铁与磁头固定安装的传感器，难以适应叶根区域检测需求。如果针对叶根、叶型区域采用完全不同的传感器结构形式，会增加检测系统的复杂性。因此，本发明针对上述问题，提出了采用同一套传感器元件及其检测电路，通过U型电磁铁与磁头元件进行分离或固装，分别实现对具有不同曲率变化特征的叶根或叶型区域的微磁检测。不仅可以解决叶根区域的检测难题，也可以降低叶片整体检测系统的复杂性。

发明内容

本发明一种铁磁性叶片微磁检测装置，目的是通过U型电磁铁与磁头元件分离或固装，分别实现对具有不同曲率变化特征的叶根或叶型区域的微磁检测，实现叶片整体表面的微磁扫查和磁参量成像。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

对被测铁磁性叶片1进行检测时，根据叶片不同区域的几何特征，通过U型电磁铁与磁头元件分离或固装，分别实现对具有不同曲率变化特征的被测铁磁性叶片1的叶根或叶型区域的微磁检测。

被测铁磁性叶片1放置在磁头元件与U型电磁铁之间，磁头元件分为分离模式磁头2和固装模式传感器3；分离模式磁头2对应被测铁磁性叶片1的叶根处，固装模式传感器3对应被测铁磁性叶片1的叶型处；磁头元件安装在机械臂4上。

磁头元件与U型电磁铁与被测铁磁性叶片1贴合，分为分离和固装两种模式；分离模式磁头2与U型电磁铁放置在被测铁磁性叶片1的叶根两侧，固装模式传感器放置在被测铁磁性叶片1的叶型处；分离模式磁头2或固装模式传感器3安装在机械臂4上。

U型电磁铁包括U形电磁铁励磁磁芯51、励磁线圈52和柔性前衬53；U型电磁铁的两侧分别为U形电磁铁励磁磁芯51和柔性前衬53，U型电磁铁的中间缠绕着励磁线圈52；U形电磁铁励磁磁芯51和柔性前衬53通过断面胶接连接。