[發明專利]高電阻率鐵磁材料缺陷檢測方法

有效

• 申請號: 201210357928.6
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102879420A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 侯德鑫;葉樹亮
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及一種產品缺陷無損檢測方法，尤其是用于高電阻率鐵磁材料的主動式熱成像無損檢測方法。

背景技術

鐵磁材料零部件在生產及服役過程中可能產生裂紋、氣泡、腐蝕等缺陷，這些缺陷的存在會嚴重影響產品的穩定性、可靠性及使用壽命，因此需要采用無損檢測技術發現缺陷并確定其位置。高電阻率鐵磁材料具有在交變磁場作用下感應渦流很弱的優點，典型代表是鐵氧體材料，該類材料大量應用于高頻領域，其缺陷檢測具有重要意義。

熱成像無損檢測技術是一類通過熱像儀獲取對象表面溫度信息并據此分析缺陷情況的技術，具有非接觸、檢測結果直觀、檢測速度快等優點。現有熱成像無損檢測技術的熱激勵手段有閃光燈、熱空氣、渦流、超聲等，其中閃光燈、熱空氣等熱激勵方式僅作用于檢測對象表面，對缺陷靈敏度不高；超聲激勵方法要求探頭與檢測對象緊密接觸，不適合高效率檢測場合；渦流熱成像方法可在非接觸情況下感應產生渦流并利用焦耳效應進行熱激勵，但該方法僅適用于導電材料，不適合高電阻率鐵磁材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種適用于高電阻率鐵磁材料的熱成像無損檢測方法，相關裝置無需與檢測對象接觸，能夠對檢測對象內部直接進行加熱，且加熱效果對缺陷敏感。

為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方法實現：

1）將檢測對象置于交變磁場中，該交變磁場作為熱激勵手段，將檢測對象進行交流磁化，利用該過程中的磁滯損耗進行加熱，使檢測對象表面溫度升高。

2）在使用交變磁場施加熱激勵的同時，采用熱像儀對檢測對象進行熱成像，獲取檢測對象在激勵前、激勵過程中、激勵后的熱圖像序列。

3）對熱圖像序列進行分析，根據溫度分布異常判斷缺陷是否存在，并確定缺陷位置和缺陷大小。

更進一步的，為了提高加熱速度，增強熱圖像中缺陷區域與完好區域的溫度差，所用交變磁場應具有較大強度，一般達到或超過待檢測鐵磁材料飽和磁化所需磁場強度。另外，為了提高檢測缺陷的靈敏度，增強缺陷區域與完好區域的溫度差，所用交變磁場的磁力線方向應與缺陷區域面積最大截面的法線方向平行。

本發明有益效果：本發明中能量的傳遞通過電磁場實現，不需要傳播媒介，因此可以實現非接觸檢測。當檢測對象為高電阻率材料時，渦流效應很弱，激勵磁場可深入檢測對象內部進行加熱，提高對內部缺陷的檢測效果，因此對鐵氧體等高電阻率鐵磁材料尤其適合。

附圖說明

圖1.?EM型磁芯裂紋檢測系統結構示意圖；

圖2.?EM型磁芯實物圖；

圖3.?施加交變電流激勵0.0秒后熱像圖；

圖4.?施加交變電流激勵0.5秒后熱像圖；

圖5.?施加交變電流激勵1.0秒后熱像圖；

圖6.?施加交變電流激勵1.5秒后熱像圖；

圖中，1、EM型磁芯；2、水冷卻銅管；3、感應加熱裝置；4、感應加熱裝置輸出接頭；5、磁芯上的表面開口裂紋。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步描述。

實施案例：EM型軟磁鐵氧體磁芯裂紋檢測

檢測系統基本結構如圖1所示，其包括EM型磁芯1、水冷卻銅管2、感應加熱裝置3，其中磁芯1上有表面開口裂紋5，感應加熱裝置通過輸出接口4輸出設定頻率和幅值的交變電流；水冷卻銅管2纏繞在磁芯1上，感應加熱裝置3的輸出接頭4與水冷卻銅管2連接。檢測對象為某磁性材料企業生產的EM型軟磁鐵氧體磁芯，外形如圖2所示。設置感應加熱裝置輸出電流幅值為360A，頻率為257kHz，電流持續時間1.2s。采用熱靈敏度≥50mK、分辨率為320×240、幀頻25Hz的熱像儀進行熱圖像采集。開始施加電流激勵的時刻作為零點，在0秒、0.5秒、1.0秒、1.5秒采集的熱圖像依次如圖3、圖4、圖5、圖6所示。

分析熱成像結果發現，磁芯結構左右對稱，但在1.0秒的熱圖像（圖5）及1.5秒的熱圖像（圖6）中，溫度場分布左右不對稱。由于磁致損耗隨磁感應強度變大而增加，因此溫度場分布可反映磁力線分布規律。由1.0秒的熱圖像（圖5）及1.5秒的熱圖像（圖6）可知，磁芯右側溫度弱于左側，在右側內拐角位置存在較大溫度差，據此可推測該位置存在裂紋缺陷，導致右側磁路具有較大磁阻，磁場能量主要集中于磁芯左側，該分析結果與實際裂紋情況一致。