СПОСОБ МАГНИТОПОРОШКОВОГО КОНТРОЛЯ Российский патент 1994 года по МПК G01N27/84 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий магнитопорошковым методом и может быть использовано при выявлении дефектов непосредственно на изделиях с ограниченным доступом к контролируемому участку.

Известен способ магнитопорошкового контроля, заключающийся в том, что на участке изделия, размещенного между полюсами источника переменного поля, создают постоянное магнитное поле, а по pезультатам воздействия его на деталь определяют наличие дефектов, например контроль стальных деталей с применением передвижного магнитного дефектоскопа. Недостатки этого способа - слабая эффективность и чувствительность контроля из-за влияния размагничивающего фактора поверхности контролируемого участка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ заключающийся в том, что на участке изделия располагают источник переменного тока в виде электромагнита, создают в детали магнитный поток, а по результатам воздействия и с помощью магнитного индикатора определяют наличие дефектов, например, контроль с помощью электромагнитов, выпускаемых фирмами "Tiede", "Helling" и др.

Недостаток этого способа - снижение эффективности контроля из-за действия размагничивающего фактора поверхности контролируемого участка вследствие наличия зазоров между деталью и полюсами и наличия рассеянных потоков электромагнита. Жесткость конструкции магнитной системы снижает эффективность намагничивания участков в трудно доступных местах или не позволяет их проверить.

Изобретение заключается в том, что на участок с ограниченным доступом воздействуют двумя раздельными источниками магнитного поля, каждый источник поля замкнут на смежный близлежащий участок П-образным магнитопроводом для исключения влияния размагничивающего фактора на процесс намагничивания. Возбуждают в участке детали между двумя источниками поля, расположенными на заданном расстоянии, индуцированный магнитный поток, созданный вихревыми токами. По результатам воздействия этого потока и индикации с помощью магнитного порошка определяют наличие дефектов.

На чертеже показана схема, поясняющая сущность предлагаемого способа. Н_п - вектор напряженности возбуждающего поля; l_э - расстояние между полюсами электромагнита; L - длина полюса; l₃ - ширина полюса; l_p- длина контролируемого (рабочего) участка - расстояние между полюсами электромагнитов; 1, 2 и 3 - пути протекания вихревых токов; 4 - продольная ось электромагнитов; 5 - обмотки электромагнитов; 6 - магнитопроводы; 7 и 8 - проверяемые детали.

Способ осуществляется следующим образом.

Располагают два источника поля в виде электромагнитов с П-образными магнитопроводами на участке изделия продольными осями вдоль одной линии, первыми полюсами вблизи друг друга, на определенном расстоянии l_р, воздействуют на этом контролируемом участке с помощью поля намагничивания напряженностью Н_п = 300--800 А/см под краем полюса, возбуждают индуцированное магнитное поле в детали, наносят на участок между источниками поля магнитный индикатор, например магнитную суспензию. По распределению частиц порошка определяют наличие дефектов, а затем оба источника перемещают на другой участок и проводят контроль на качество. Длину рабочего, контролируемого участка l_p, (l_p - расстояние между полюсами электромагнита) определяют по формуле: l_p≅ H(0.007-0.008), см, S - сечение магнитопровода полюсного наконечника, см².

Для увеличения длины контролируемого участка при заданной его ширине l₃ следует либо увеличивать Н_п за счет увеличения ампервитков обмотки или выбора магнитопровода с большим значением индукции или за счет увеличения длины полюсного наконечника, т.е. за счет увеличения S. Увеличение контролируемого участка может быть достигнуто за счет увеличения количества источников переменного тока (поля), находящихся на расстоянии l_p= H(0.007-0.008), см, а расположение их друг относительно друга может изменяться в зависимости от формы и размеров контролируемого изделия. В этом случае количество взаимодействующих источников поля (например П-образных электромагнитов) должно быть четным, т.е. должно быть равно 2n (n - количество пар электромагнитов). Полюса рядом расположенных электромагнитов в данный момент времени должны иметь противоположную полярность.

Физическая сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

При воздействии на изделие полем напряженностью Н_п согласно закону электромагнитной индукции в детали возбуждаются вихревые токи i_b, протекающие по замкнутым контурам 1, 2 и 3. Наибольшее значение тока i_bбудет непосредственно у полюса, с увеличением расстояния от полюса сила индуцированного тока уменьшается. Расстояние R, на котором сила тока уменьшается в е раз, пропорционально максимальному значению Н_п(максимальное значение Н_п) имеет место у края полюса), площади S полюсного наконечника (полюса), скорости изменения магнитного потока , электpопро- водности, магнитной проницаемости. - определяется частотой переменного поля, которая является постоянной величиной при контроле (эффективное ее значение). Электропроводность и среднее значение магнитной проницаемости примем как постоянное величины. l₃ - ширина полюсного наконечника (полюса) выбирается, исходя из требуемой ширины зоны контроля. Экспериментально определено отношение длины и ширины полюса (полюсного наконечника), которое равно l₃ = (1-1,5)L. Поэтому целесообразно ввести только один переменный параметр L, а при сечении полюса (в общем случае), отличного от прямоугольного, введем вместо L параметр . Погрешности, связанные с такой заменой учтем экспериментальным коэффициентом, который равен Кс = 0,007-0,008.

Формула имеет вид:l_p= H · K_c,где Н_п[A/см]; [см]. Формула определена для условий: Н_п = 300-800 А/cм, l₃ = (1-1,5)L; К_с = (0,007-0,008).

Магнитные поля индуцированных токов от обоих электромагнитов образуют результирующее намагничивающее поле. Применение предложенного способа позволит контролировать трудно доступные участки непосредственно в конструкции, которые другими устройствами проверить трудно или невозможно. Устройство для реализации этого способа значительно меньше по массе и габаритным размерам, поэтому удобно для контроля крупногабаритных деталей по участкам.

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий магнитопорошковым методом. Сущность изобретения: чувствительность и эффективность контроля участков с ограниченными подходами повышаются за счет того, что на участке контроля создают в металле индуцированный магнитный поток с помощью двух П-образных электромагнитов, наносят магнитный порошок и по его распределению определяют наличие дефектов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ МАГНИТОПОРОШКОВОГО КОНТРОЛЯ, заключающийся в том, что на поверхности изделия располагают источник переменного магнитного поля и по результатам взаимодействия магнитного поля с материалом изделия в зоне контроля определяют наличие дефектов, отличающийся тем, что на поверхности изделия дополнительно располагают второй источник переменного поля, ориентируют источники разноименными полюсами друг к другу и так, что векторы напряженности магнитных полей под полюсами нормальны к поверхности изделия, а в качестве зоны контроля используют участок изделия между разноименными полюсами источников. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напряженность H_п магнитного поля непосредственно под полюсами источников магнитного поля равна 300 - 800 А/см, а расстояние l_р между источниками выбирают из соотношения
l_p ≅ H (0,007-0,008), см,
где S - сечение полюсного наконечника источника магнитного поля, см²;
0,007 - 0,008 - экспериментальный коэффициент.