西安永安检测设备有限公司 ----李建德  

一、 磁粉探伤方法的分类  
磁粉探伤的方法早在二十世纪初由美国人霍克最早发现并用于铁磁性材料的表面及近表面的缺陷的无损检测。  
磁粉探伤的原理是铁磁性材料被磁化后，在零件表面和近表面有缺陷的地方磁力线发生变形，溢出工件表面形成漏磁场。此时，在工件表面施加磁粉或磁悬液，磁粉就会吸附在有漏磁场的缺陷处，显示出缺陷的位置、形状和大小。  
在目前的机械制造行业中，磁粉探伤常用的磁化方式有如下几种：  
1.  单一方向磁化：  
1) 磁轭法：手持式便携仪器，使用马蹄形磁轭对工件进行磁化，适用范围最广；  
2) 通电法（周向磁化）:  
3) 线圈法（纵向磁化）  
4) 刺入法（支杆法）：  
5) 中心导体法：  
6) 感应法：  
7) 电缆缠绕法：  
8) 平行电流法：  
2. 表面全方向磁化：  
1) 复合磁化——通电法和线圈法相结合，适用于较规则工件，如轴类，杆类  
2) 旋转磁场：分平面旋转磁场和空间旋转磁场  
平面旋转磁场——采用两个相互交叉的电磁轭，分别接入相位不同的交流电，在磁极所在平面产生旋转磁场，适用于钢板焊缝等的磁粉探伤。  
空间旋转磁场——采用三组相互交叉的磁化线圈，分别介入相位不同的交流电，在磁化装置包容的区域内形成空间的旋转磁场。适用于复杂形状工件的磁粉探伤。  

二、铁路行业磁粉探伤的课题  
1. 轮对车轴的磁粉探伤  
2. 车轮的磁粉探伤  
3. 曲轴的探伤  
4. 车钩钩体钩舌的探伤  
5. 异形铸造件的探伤  
6. 齿轮的探伤 

三、 空间旋转磁场的建立 
将空间旋转磁场用于机械零件的磁粉探伤是随着铁路内燃机车曲轴探伤课题的攻关而诞生的磁粉探伤技术。 
为完成铁道部关于机车车辆曲轴、齿轮、连杆、车钩等的科研任务，我公司（前身是铁道部西安铁路科研所无损检测研究室）的创始人——于全德先生带领课题组成员于1996初开始进行空间旋转磁场用于内燃机车曲轴磁粉探伤的理论计算及试验研究，于1997年9月试制成功第一台旋转磁场曲轴探伤机——SQT-I型旋转磁场多功能曲轴探伤机，课题获得铁道部科学技术进步奖，该探伤机于同年12月份通过铁道部技术评审，向全路推广。 
我们知道，在磁粉探伤过程中，当磁场方向与缺陷垂直时，漏磁场最强，缺陷检出的灵敏度最高；而磁场方向与缺陷平行或夹角很小（小于20°）时，缺陷不能阻碍磁力线的通过，无漏磁场产生，缺陷不可能被检测出来。因此，探伤时需要一个与缺陷的方向相垂直的磁场来显示某一方向的缺陷，而缺陷的方向可能是空间中的任意方向，这就要求磁场也应是空间中的任意方向，这样才能较准确地检查出零件上的缺陷，不致漏检。 
旋转磁场探伤法的关键是在一定的空间内形成方向随时间不断变化的足够强度的旋转磁场，旋转磁场的形成有交叉磁轭法和交叉线圈法，交叉磁轭法一般采用呈90°布置的两个磁轭，分别接入幅值相同，有一定相位差的交流电，从而在四个磁极所在的平面上形成平面旋转磁场，该旋转磁场在平面上的轨迹呈圆形或椭圆形。 
交叉线圈法采用两组或三组相互交叉的磁化线圈，分别接入相位不同的交流电，在线圈包容的空间内，各组线圈分别形成的幅值相同，相互呈一定角度，并具有一定的电流相位差的交流磁场发生矢量迭加，从而形成了强弱、方向随时间不断改变的周期性旋转磁场。该旋转磁场在平面上的轨迹同样呈圆形或椭圆形，当两交叉线圈的夹角为90°，且电流相位差也是90°（π/2）时，可形成圆形旋转磁场，若电流的相位差为其他角度（如120°）时，则形成椭圆形旋转磁场。

设x轴、y轴、z轴相互垂直，沿z轴方向设置第三组磁化现圈，其磁场方向与x轴、y轴所在的平面垂直，且场强接近，则三组磁化场Hx、Hy、Hz相互叠加后，可在工件表面形成三维空间交替磁化场，工件表面任何方向的缺陷（裂纹）均能清晰显示出来，使形状复杂的车钩零件能够实现非接触式探伤。

四、旋转磁场探伤法的优越性：
1. 能够在不同的工件表面上感应出满足需要的表面，能满足多种形状复杂零件探伤的需要，适应范围广，灵敏度高；
2. 非接触式磁化方式避免了电极与工件接触可能对被检测工件造成的顶压变形和电极打火灼伤工件的危险，操作安全；
3. 磁化装置为通道式，一次磁化可全方位显示缺陷，便于实现自动探伤和重点部位的手动探伤，方便快捷，效率高；
4. 采用关闭电源时，磁化电流不等值衰减措施，在磁化线圈中的电流逐级衰减过程中，作用在工件上的交变磁场幅度也逐渐降为零，退磁容易； 
5. 磁化装置不与工件接触，磁化效果不受接触情况影响，检测可靠；
6. 采用特殊的电力补偿措施，与常规探伤方法相比可节能40%；
7. 磁化装置本身不与工件接触，寿命长、少维修。
 
五、旋转磁场系列探伤机的研制开发情况
我公司从1996年开始研制机车车辆等行业机械零件的旋转磁场系列探伤机，十多年来已经形成以下几个系列的探伤机产品，向铁路、石油、船舶、航天、煤炭、汽车等行业推广了300多台磁粉探伤设备。
1.  床式旋转磁场磁粉探伤机：
1) SQT系列型旋转磁场多功能曲轴磁粉探伤机，主要用于铁路内燃机车曲轴、舰艇柴油机曲轴等的磁粉探伤；
2) XDT系列旋转磁场多功能磁粉探伤机，主要用于铁路机车中小型零部件的磁粉探伤； 
3) XCT-A、B型旋转磁场齿轮磁粉探伤机，主要用于机车车辆行业的齿轮磁粉探伤

2.  井式旋转磁场磁粉探伤机
1)XGT-A型旋转磁场车钩零件探伤机，主要用于机车车辆车钩钩体、钩尾框、钩舌等的磁粉探伤；
2)XJD-A型旋转磁场井式多功能磁粉探伤机，主要用于机车车辆、地铁、轻轨车辆等行业的铸钢件的磁粉探伤；
3)  XJD-B型旋转磁场井式连杆探伤机，主要用于内燃机车连杆、齿轮叉形接头等异形工件的探伤

3.  槽式旋转磁场磁粉探伤机
XCD-A型旋转磁场槽式探伤机，主要用于发动机小型销轴类工件的磁粉探伤；

4.  其他专用旋转磁场磁粉探伤机
包括XCD-C型旋转磁场圆扁销磁粉探伤机，XWS-B型抽油杆端部磁粉探伤机，XWS-C型钻杆焊缝磁粉探伤机等等，正在研制和改进中，逐步被客户认可。

六、结束语
旋转磁场用于形状复杂零部件的表面磁粉探伤可以实现一次磁化全方位显示各个方向的缺陷，具有以往各种复合磁化法无法替代的优越性；由于磁化装置与工件无须接触，探伤机工作稳定可靠，且易于实现自动化和流水线作业，大大提高了工作效率。
旋转磁场磁粉探伤方法在机械行业有着广泛的推广空间。