小长径比复杂零件磁粉检测工装设计

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1、第39卷第2期2013年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．39．№．2Apr．2013小长径比复杂零件磁粉检测工装设计王建超(西安航天发动机厂，陕西西安710100)摘要：介绍了采用的磁场、磁路、磁阻以及磁场分布理论，给出了用于小长径比零件磁粉检测专用工装的设计规范，利用该工装可明显提高发动机机架零件磁粉检测的灵敏度。该项技术已应用于发动机无损检测之中。关键词：磁粉检测；退磁场；磁阻；长径比中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2013)02—0074—05Too

2、lingdesignformagneticparticledetectionofcomplexpartswithsmallslendernessratioW处NGJian．chao(Xi’anAerospaceEngineFactory，Xi’an710100，China)Abstraot：Basedonthemagneticfield，magneticpath，magnetoresistanceandmagneticfielddis—tributiontheory，thedesignspecificationsofspecial

3、toolingformagneticparticledetectionofthepartswithsmallslendemessratioareproposed．Thetoolingobviouslyimprovedthesensitivityofmagneticparticledetectionforengineframeparts．Thedetectiontechnologyhasalreadybeenappliedtothenondestructivedetectionoftheengines．Keywords：magnet

4、icparticledetection；demagnetizingfield；magnetoresistance；slendernessratio0引言液体火箭发动机机架用于连接发动机与火箭箭体，并传递发动机推力。火箭飞行过程中，机架各零部件将会受到很强的拉应力或压应力作用，如果机架零件表面存在裂纹、发纹等机械缺陷，那么在强应力作用下，这些缺陷将会扩展，甚至导致零件失效，造成推力方向偏离预定方向，轻则导致火箭偏离预定轨道，重则导致火箭发射失败。机架由拉杆、支板、主体三类零件焊接而成(见图1)。主体负责将拉杆和支板连接在一起，是受力

5、最大的零件，机械强度要求较高，同时它对机械缺陷亦极为敏感。该类零件通常采用磁粉检测方法，检测零件表面是否存在机械缺陷。主体收稿日期：2012—08—09：修回日期：2012一11—08基金项目：中国航天科技集团公司支撑项目(2010JY03)作者简介：王建超(1987一)，男，助理工程师，研究领域为无损检测76火箭推进2013年4月磁感应强度方向垂直的横截面积；肛为磁导率；中为通过界面．s的磁通量。根据磁路定理对于闭合磁路有：西=Nl／(1／tJS、=Nl

6、R=FIR嗡式中：F=M为线圈产生的磁动势；f为磁路长度；R=I／IXS为

7、磁路磁阻。实际磁路由多个不同部分组成，各部分的横截面积Js，磁导率弘，长度z都可能不一样，对于分段构成的闭合磁路可将磁路定理表示为：中∑上：M(5)磁路中的总磁阻：耻∑去在磁动势不变的情况下，磁阻越大，磁路中磁感应强度则会越小。由此可见，磁粉检测时为增加零件磁化率，除了加大磁化电流外，还可以采用降低磁路中磁阻的方式来提高检测灵敏度。1．2．3影响小长径比复杂零件磁粉检测的因素通过磁化理论分析可知，影响形状复杂、小长径比零件磁化率的因素有四个：零件的长径比，零件磁化后多个磁极形成的退磁场，磁路中的磁阻，磁化电流大小。2发动机机架零件

8、磁粉检测要求液体火箭发动机机架零件的材料为高强结构钢30CrMnSiA：主要包括30CrMnSiA管材、30CrMnSiA锻件及30CrMnSiA板材。管材中的主要缺陷有裂纹、发纹；锻件中的主要缺陷有锻造裂纹、折叠、分层；板材中的主要缺陷有裂纹、分层。按照GJB2028A一2007对这些零件进行磁粉检测，要求检测出表面和近表面(深度1mm)各个取向的裂纹、发纹、分层、折叠。检测需覆盖零件的整个外表面，不允许存在检测盲区。30CrMnSiA的管材和板材在进行周向通电磁化和纵向线圈磁化后无检测盲区，满足检测要求。30CrMnSiA的部

9、分锻件，如图3所示，形状复杂、长径比小，纵向线圈磁化时较困难，部分区域检测灵敏度不足，存在检测盲区。一一零件1零件2图3检测零件的类型Fig．3Typesofdetectedparts从图3可见，零件外形比较复杂，纵向线圈磁化时在每一个端头均会产生