УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОПОРОШКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ Российский патент 1994 года по МПК G01N27/84 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления дефектов изделий из ферромагнитного материала магнитопорошковым методом.

Известно устройство для магнитопорошковой дефектоскопии Flexyoke ELO 220 [1] , содержащее электромагнит переменного тока с гибким магнитопроводом, подключенный к источнику питания с возможностью регулирования тока. Недостатки этого устройства - громоздкость конструкции и трудность или даже невозможность проверки участков с ограниченными подходами.

Известен электромагнит переменного тока if 220 фирмы Tiede [2], который содержит жестко связанный П-образный магнитопровод с катушкой намагничивания, подключенный к источнику питания. Применение электромагнита эффективно для контроля открытых поверхностей. Однако его применение для контроля участков с ограниченными подходами затруднительно. Недостатки его - относительно большие масса и габаритные размеры. Контролируемый участок находится между полюсами электромагнита, магнитное поле которого действует на магнитную суспензию, намагничивает ее, что также ведет к снижению эффективности контроля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство полюсного намагничивания, содержащее электромагнит с П-образным сердечником, шарнирными наконечниками на его полюсах и расположенную на стержнях сердечника катушку намагничивания [3].

Недостатки устройства - громоздкость и жесткость узлов конструкции электромагнита, не позволяющая проводить контроль в труднодоступных местах.

Сущность изобретения состоит в том, что не менее чем два идентичных П-образных магнитопровода с обмотками располагают на контролируемом участке крайними полюсами друг к другу на заданном расстоянии, равном (4-4,5) длины полюса электромагнита, соединяют обмотки каждого П-образного магнитопровода так, чтобы на контролируемом участке в изделии между этими полюсами создавалось результирующее индуцированное поле, вызванное вихревыми токами в изделии. Размещение первого (крайнего) полюса второго электромагнита вблизи первого (крайнего) полюса первого электромагнита дает возможность усилить индуцированное поле, а автономность электромагнитов обеспечивает гибкость конструкции при установке их на трудно доступный участок. Выбранное расстояние между полюсами электромагнитов l_р = (4-4,5)L является оптимальным и связано с конструктивным параметром L - длиной полюсного наконечника (при l₃ - const - ширина полюсного наконечника - полюса).

Выбор оптимального межполюсного расстояния l_э = (3-3,5)L П-образного магнитопровода позволяет снизить потери намагничивающей силы и перераспределить ее на контролируемый участок между полюсами двух электромагнитов в зону контроля, что повышает чувствительность контроля. Согласное соединение обмоток обеспечивает суммирование полей индуцированных токов и дает возможность уменьшить размагничивающий фактор и тем самым повысить напряженность.

В основе изобретения лежит закон электромагнитной индукции, согласно кото-
рому e = Намагничивание детали в основном происходит на первичном поле электромагнита, а полем индуцированного в детали тока, так как возбуждающее поле нормально к поверхности детали и вследствие большого размагничивающего фактора не вносит заметного вклада в формирование поля над дефектом.

Радиус R индуцированного тока (пути его протекания) пропорционален индукции В, площади сечения магнитопровода S, т.е.

R BS = Bl₃L
где L - длина полюса (полюсного наконеч-
ника) электромагнита. определяется частотой поля в обмотках электромагнитов, l₃ - ширина полюса, определяет ширину контролируемого участка, R - расстояние, на котором индуцированный ток уменьшается в е раз. Магнитную проницаемость и электропроводность считаем постоянными. Если ширину l₃ полюса выбрать исходя из условия требуемой ширины контролируемого участка, а индукцию В рассчитать из условия близкой к техническому насыщению, то R и, следовательно, длина участка будут пропорциональны L, т.е. l_p = L ˙k, где
к = Bl₃·
Таким образом, проведенная и обоснованная совокупность признаков является необходимой и достаточной для получения положительного эффекта - повышение чувствительности и надежности контроля в труднодоступных местах.

На чертеже изображена схема устройства, поясняющая суть конструкции. На чертеже обозначено: Н₁, Н₂ - нормальная составляющая напряженности соответственно электромагнитов 2 и 3; i_b - индуцированный ток.

Устройство содержит источник 1 питания и управления током намагничивания, подключенные к нему электромагниты 2 и 3 с П-образными магнитопроводами и размещенными на них обмотками 4 и 5. Электромагниты установлены на изделии 6. Полюса 7 и 8 электромагнитов обращены друг к другу и размещены на расстоянии l_p = (4-4,5)L. Индуцированный ток протекает по контурам 9, 10 и 11.

Устройство работает следующим образом.

На участке 6 в трудно доступном месте устанавливают два электромагнита 2 и 3 таким образом, чтобы первые (крайние) их полюса 7 и 8 были обращены друг к другу и размещены на расстоянии l_p = (4-4,5)L. Обмотки 4 и 5 включены с такой полярностью, чтобы поле намагничивания, индуцированное вихревыми токами, созданное переменным полем намагничивания обоих электромагнитов, суммировалось. При включении электромагнитов в участке между ними создается индуцированное намагничивающее поле. На этот участок наносят магнитную суспензию и по распределению магнитного порошка на участке изделия определяют наличие или отсутствие дефектов.

Гибкая конструкция устройства за счет двух pаздельных магнитопроводов позволит устанавливать и контролировать участки сложной формы изделия в труднодоступных местах, а намагничивание участка (между двумя раздельными электромагнитами) индуцированными вихревыми токами, позволяет четко выявлять дефекты также и за счет исключения размагничивающего фактора.

Для увеличения контролируемого участка на деталь одновременно необходимо устанавливать n пар электромагнитов, т.е. 2_n электромагнитов.

Устройство позволяет эффективно проводить контроль участков с ограниченными подходами, в том числе участков, которые другими устройствами проверить магнитопорошковым методом трудно или невозможно.

Использование: для выявления дефектов магнитопорошковым методом. Изобретение позволяет повысить чувствительность и надежность магнитопорошкового контроля изделий с ограниченными подходами в конструкции благодаря тому, что устройство содержит два П-образных электромагнита, механически не связанных между собой, размещенных на изделии на расстоянии друг от друга, равном 4 - 4,5 длины полюсного наконечника. Расстояние между полюсами каждого электромагнита не превышает 3 - 3,5 длины полюса электромагнита. Катушки каждого электромагнита соединены между собой согласно параллельно. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОПОРОШКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ, содержащее управляемый источник питания, электромагнит, выполненный в виде П-образного магнитопровода и размещенной на нем обмотки, подключенной к управляемому источнику питания, отличающееся тем, что оно снабжено по крайней мере еще одним идентичным электромагнитом, обмотка которого подключена последовательно-параллельно обмотке первого электромагнита, магнитопроводы электромагнитов обращены друг к другу разноименными полюсами, расстояние l_p между которыми равно (4 - 4,5)L, где L - длина полюса электромагнита, а межполюсное расстояние l_э каждого магнитопровода выбрано из условия
l_э = (3 - 3,5)L. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что l_p = (70 - 80) мм, количество m дополнительных электромагнитов выбрано из условия
m = 2 · ,
где S_ку - площадь контролируемого участка;
l₃ - ширина контролируемого участка или равная ей ширина полюса электромагнита.