在鋼棒的生產過程中會產生裂紋、夾雜和分層等缺陷而影響鋼棒質量，其中，鋼棒的表面縱向裂紋約占所有缺陷的70％。針對鋼棒的實際缺陷類型，一般采用復合檢測的方法對其質量狀況進行綜合評定，如超聲法主要檢測鋼棒的內部縱向裂紋、漏磁法主要檢測鋼棒的表面軸向裂紋。
鋼棒軸向裂紋將嚴重影響產品質量，生產過程中有效檢出鋼棒中的軸向裂紋特別是微裂紋尤為必要。對于表面精拔加工的軸承生產用鋼棒，采用交流漏磁檢測能夠有效探測微小裂紋。針對鋼棒表面軸向裂紋，直流磁化漏磁檢測一般難以適用。
這里，介紹一種基于鋼棒螺旋運動、探頭固定的鋼棒縱向裂紋自動檢測方法與裝置。采用C形局部交流磁化器對鋼棒進行勵磁，并采用相應的陣列傳感器來拾取裂紋漏磁信號，最后通過計算機處理系統實施定量化檢測與評估，獲得穩定的檢測靈敏度，具有廣泛的應用價值。
一、檢測原理
漏磁檢測方法分為直流漏磁和交流漏磁，圖7-26所示為鋼管和鋼棒周向直流磁化時磁場分布對比。由圖可知，鋼管易被磁化至飽和狀態，缺陷漏磁場比較大；而鋼棒磁化時，由于為實心，磁力線沒有環繞至鋼棒表面，而直接穿過鋼棒中心，表面縱向裂紋幾乎沒有漏磁場泄漏，為此，類似鋼管軸向裂紋的直流漏磁方法難以在鋼棒上實施。由于趨膚效應，交流磁場集中于工件表面，對表面軸向裂紋的檢測將更為敏感，所以，鋼棒軸向裂紋的檢測宜采用交流漏磁檢測方法。
常用的交流漏磁磁化器有穿過式線圈磁化器和局部磁軛式磁化器，用于縱向裂紋檢測的僅能采用后者。圖7-27所示為采用局部磁軛式磁化器的鋼棒交流漏磁檢測原理圖。磁化器由C形高導磁材料和勵磁線圈組成，其中勵磁線圈環繞制在C形高導磁材料上，勵磁線圈中施加一定頻率的交流電流。檢測元件與磁化器一起與鋼棒形成相對螺旋運動，當檢測元件掃查至裂紋區域時可獲得裂紋信號。
二、整體方案
鋼棒交流漏磁檢測系統方案如圖7-28所示。檢測單元由交流漏磁磁化器和陣列傳感器組成；信號處理過程中，檢測中缺陷處的交流漏磁場與交流激勵場相疊加，為調制信號，因此需要對信號進行解調處理，濾除原交流勵磁信號，保留裂紋信號，然后再進行放大濾波處理。
為實現鋼棒縱向裂紋的全覆蓋自動化檢測，檢測探頭需要在鋼棒表面形成螺旋線掃查路徑。目前，主要有兩種實現方式：①檢測單元靜止，鋼棒做螺旋推進運動；②檢測單元旋轉，鋼棒做直線運動。第二種多出現在進口的檢測設備中，旋轉機構包括周向磁化器、檢測探靴、集電環、初步調理電路等，結構龐大、價格昂貴。相比之下，采用第一種運動方式可避免主機的回轉運動，使系統結構得到大大簡化，檢測成本低。這里采用基于鋼棒螺旋推進的運動方式。
三、檢測探頭
軸向裂紋檢測應具備兩大要素：一是外加磁場方向應最大限度地與軸向裂紋垂直，以激勵出最大強度的漏磁場；二是磁場測量單元應該具有足夠的靈敏度。
1. 交流漏磁磁化器
鋼棒直徑越小，軸向裂紋的檢測穩定性越難以保證。圖7-29所示為C形磁化器檢測狀態圖。
該方案有如下優點：
a. 經過鋼棒的有效主磁通更大，并且能保證磁場方向同軸向裂紋正交，裂紋漏磁場更大。
磁化器所產生的磁通路徑有兩條：一是經過鋼棒的主磁通，二是不經過鋼棒的漏磁Φ通，即在磁化器兩極之間傳遞的磁通。故在磁路內的總磁通為
Φo=Φs+Φ, (7-1)
常規交流漏磁檢測一般使用U型磁軛，磁極平面一般與鋼棒表面相切。本方案的C形磁極用弧面與鋼棒表面貼合，氣隙漏磁通量少，有效增大進入鋼棒的主磁通量。
b. 對于小規格鋼棒，磁極與鋼棒表面貼合不好，會使傳感器檢測區域偏離磁化中心區，對信號產生干擾。在自動化檢測中，這種動態偏離將引起較大的干擾，降低檢測信噪比和靈敏度。C形磁化器及其磁極實現了較好的對中，檢測信號穩定，振動干擾小。
在檢測不同直徑的鋼棒時，鋼棒中心高會發生變化，浮動對中機構可良好地實現探頭跟蹤，減少干擾噪聲。利用滑軌滑塊機構可實現檢測探頭裝置的整體上下移動，以適應鋼棒的中心高變化。氣缸可使檢測單元在鋼棒螺旋前進過程中緊密貼合鋼棒，避免提離值的變化對檢測信號的影響，如圖7-30所示。
2. 陣列傳感器
為提高檢測速度并滿足全覆蓋一致性檢測，傳感器設計成陣列式，以增加探頭軸向覆蓋范圍，防止缺陷漏檢。鋼棒螺旋前進的螺距一般稍小于探頭軸向覆蓋范圍，鋼棒運行螺距越大，系統檢測速度越高。
由于檢測過程中會出現多種機械電氣干擾而形成背景噪聲，將傳感器單元設計為差分式結構來消除部分干擾信號。如圖7-31所示，檢測單元由扁平線圈及聚磁鐵心組成，虛線框為一個差分單元。探頭耐磨層采用陶瓷片，實踐證明具有很好的耐磨效果，在具體應用過程中只需定期更換陶瓷片，即可延長探頭的使用壽命。
四、現場應用
鋼棒軸向裂紋自動檢測裝置如圖7-32所示，系統由信號勵磁源、計算機、采集卡、信號處理電路、輔機裝置和檢測單元等組成。圖中所示裝置僅用了1個檢測單元，其軸向覆蓋范圍為50mm，調節輥道的擺角，使ф24mm鋼棒行駛螺距小于50mm。當檢測單元增加到8個時，檢測螺距達到500mm，檢測直線速度可提升到60m／min。
待檢鋼棒如圖7-33所示，表面共有四個軸向裂紋，長均為40mm，寬均為0.2mm，裂紋深依次為0.30mm、0.15mm、0.25mm和0.30mm。
對鋼棒表面進行自動化檢測，所得信號如圖7-34所示。由檢測信號可知，該裝置對表面不同深度的軸向裂紋有穩定可靠的檢測能力，且信噪比較好。
交流漏磁法對鋼棒表面軸向裂紋具有較高的檢測靈敏度。局部磁軛磁化器易與陣列傳感器實現一體化，采用C形局部磁化器和陣列傳感器設計，使得檢測結構更簡單、小型化，有利于自動化檢測的實施。該系統裂紋檢測深度最淺可達0.15mm，檢測速度可達60m／min，滿足鋼棒自動化檢測需求。
