拓凌玺，李 飞

(宁夏共享铸钢有限公司， 银川 750021)



磁悬液浓度测定装置的改进

拓凌玺，李 飞

(宁夏共享铸钢有限公司， 银川 750021)

针对传统磁悬液浓度测定装置效率不高的问题，介绍了一种改进的磁悬液浓度测定装置，包括其组成结构、尺寸及工作原理。对传统磁悬液浓度测定装置与新型磁悬液浓度测定装置进行了对比试验，试验结果表明，新型磁悬液浓度测定装置可以快速有效地测定磁悬液浓度，测试效率明显优于传统磁悬液浓度测定装置。

磁粉检测；磁悬液浓度； 磁悬液浓度测定装置

在磁粉检测中，磁悬液的浓度对磁痕的显示起着重要作用。浓度太低，会降低漏磁场对磁粉的吸附量，使磁痕显示不清晰，导致缺陷漏检；浓度太高，工件表面会滞留过多磁粉，从而形成过度背景，掩盖相关显示[1]。因此，每次磁粉检测前，都要测定磁悬液的沉淀浓度。

目前，国内外测定磁悬液浓度的方法是：用梨形瓶量取100 mL的磁悬液，静置至少30 min；等待磁粉完全停止沉淀后，通过读取磁粉的体积来判断磁悬液的沉淀浓度是否符合相关技术要求[2]。由于此类装置的局限性，每次测量等待时间都大于30 min，严重影响测试效率。

笔者介绍了一种经过改进的新型磁悬液浓度测定装置，该装置可以快速高效地测定磁悬液的沉淀浓度，从而实现工件的缺陷显示[3]。

图1 新型磁悬液浓度测定装置结构示意

1 改进后的新型磁悬液浓度测定装置

1.1 装置的组成以及结构

新型磁悬液浓度测定装置的结构示意,如图1所示。其设计上主要有以下几个关键点：

(1) 支架上开设定位孔，供梨形瓶插入并定位；磁铁放置在梨形瓶的底部，梨形瓶底部封口为平面，以保证梨形瓶的底部与磁铁接触良好。由于磁铁可将铁磁性材料磁化，所以支架必须用非铁磁材料制作，避免支架影响磁粉的下沉速度。

(2) 梨形瓶的瓶壁上标识100 mL刻度线，沿水平面围绕瓶壁一周刻划，以保证能准确地量取100 mL的磁悬液。

(3) 观察放大装置可调节方向，它包括连杆、放大镜部分；连杆的一端可以转动，并且固定在支架上；连杆的另一端连接放大镜；放大镜正对瓶颈靠近底部封口的一端，能够准确清晰地观察瓶颈上的刻度标线。

(4) 磁铁沿水平截面的各边边长，大于所述定位孔的直径，使得磁铁磁场覆盖支架内的瓶身，以使瓶内磁粉均受磁场力的作用而快速下沉。

(5) 定位孔的内壁覆盖一层柔性介质，可使梨形瓶与支架之间保持柔性接触，防止磨损梨形瓶。

1.2 装置的主要尺寸

根据装置的实用性以及可操作性，确定了整个装置的尺寸。

支架尺寸(长×宽×高)：75 mm×70 mm×110 mm；定位孔直径40 mm；梨形瓶底部距离支架底部35 mm；放大镜镜片直径30 mm，支杆20 mm；磁铁尺寸(长×宽×高)：70 mm×65 mm×35 mm。

1.3 装置的工作原理

磁粉主要是由Fe2O3，Fe3O4以及Fe等铁磁性材料组成。这些铁磁性材料内部自发磁化形成的微小区域，即磁畴；相邻磁畴的分界面即畴壁。

铁磁性材料被磁化的过程为：

(1) 无外加磁场时，磁畴的磁矩排列杂乱无章，且各个磁矩方向相互抵消，对外不显示磁性，如图2(a)所示。

(2) 施加外加磁场后，磁矩方向与外加磁场方向接近的磁畴体积增大，畴壁发生位移，如图2(b)所示。

(3) 增大外加磁场，畴壁继续发生位移，如图2(c)所示。

(4) 继续增大外加磁场，磁矩方向偏转，磁矩方向与外加磁场方向更加接近，如图2(d)所示。

(5) 外加磁场增大到某值后，所有磁畴的磁矩方向与外加磁场方向一致，达到磁化饱和，产生S极和N极，对外呈现出磁性，如图2(e)所示。

图2 铁磁性材料的磁化过程

此种新型装置正是利用了磁铁可以磁化铁磁性材料的原理设计的。

此时磁粉颗粒主要受三个力：磁粉自身的重力、磁场吸引磁粉向下的磁场吸引力、水对磁粉向上的浮力(可忽略不计)。吸引磁粉向下的磁场吸引力非常大，因此磁粉可以快速地沉淀到梨形瓶底部。

2 传统与新型磁悬液浓度测定装置对比

2.1 试验准备

分别配置一桶荧光磁悬液和非荧光磁悬液，并搅拌均匀。传统磁悬液浓度测定装置与新型磁悬液浓度测定装置各准备一套。

2.2 试验过程

(1) 用传统与新型磁悬液浓度测定装置的梨形瓶，各量取100 mL搅拌均匀的荧光磁悬液；然后，将两种梨形瓶放置在对应的支架上；观察磁悬液完全停止沉淀所需要的时间。

(2) 用传统与新型磁悬液浓度测定装置的梨形瓶，各量取100 mL搅拌均匀的非荧光磁悬液；然后，将两种梨形瓶放置在对应的支架上，观察磁悬液完全停止沉淀所需要的时间。

(3) 对比结果如表1,2所示。注：用此两种装置对荧光磁悬液、非荧光磁悬液分别进行了10次测量，表格中的数据取的是10次测量结果的平均值。

2.3 试验结果通过以上对比试验的结果，可清楚地看到：① 传统磁悬液浓度测定装置，测量荧光和非荧光磁悬液浓度时间均大于30 min；② 新型磁悬液浓度测定装置，测量荧光磁悬液8 min就可以达到传统测定装置测量30 min的效果；测量非荧光磁悬液5 min就可以达到传统测定装置测量30 min的效果。

表1 两种测定装置对荧光磁悬液的测试效率比较 (mL·100 mL-1)

表2 两种测定装置对非荧光磁悬液的测试效率比较 (mL·100 mL-1)

新型磁悬液浓度测定装置的测试效率，明显优于传统磁悬液浓度测定装置。

3 结语

新型磁悬液浓度测定装置可用于磁悬液沉淀浓度的快速有效测定，相比传统的磁悬液浓度测定装置有以下优点：① 磁铁的应用，极大地缩短了测量时间，提高了工作效率。② 放大装置的应用，可以更加清晰地看见梨形瓶刻度线，对精确读取磁悬液的浓度起到了很好的作用。③ 在梨形瓶与支架接触边缘加入柔性物质，可减少瓶身的磨损，延长梨形瓶的使用时间。

[1] 宋志哲.磁粉检测[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007：83.

[2] 马伯志，郝红伟，于路明.在线磁悬液浓度测量装置的研制[J].无损检测，2008,30(9)：583-585.

[3] 杨书勤，张军红，张家瑞.精铸钢件加工过程中缺陷的磁粉检测[J].无损检测，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

拓凌玺(1979-)男，助理工程师，主要从事无损检测及研究工作。

拓凌玺，E-mail:lingxi.ta@kocel.com。

10.11973/wsjc201612014

TG115.28

A

1000-6656(2016)12-0059-03