УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ Российский патент 1997 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к черной металлургии, машиностроению, в частности, к устройствам, определяющим марку стали, качество термообработки.

Известно устройство [1] для контроля структуры образцов формы, имеющее магнитопровод с двумя разомкнутыми участками. Недостатками устройства являются ограничение образцов по форме и размерам, а также невысокая чувствительность, поскольку оно не имеет отдельной измерительной обмотки и схемы, повышающей чувствительность устройства.

Известно устройство [2] для контроля стальных образцов, имеющее замкнутый магнитопровод. Недостатком устройства является неприспособленность его к контролю стального проката и деталей различной геометрической формы и размеров.

Предлагаемое устройство для контроля стальных образцов содержит блок питания, разомкнутый П-образный магнитопровод с расположенными на его сердечниках намагничивающей и измерительной катушками, причем блок питания соединен с намагничивающей катушкой; блок измерения, содержащий микроамперметр, входы которого соединены с блоком питания и измерительной катушкой, причем блок измерения выполнен по компенсационной схеме.

Величина магнитного потока в магнитопроводе, создаваемого переменным током намагничивающей катушки, зависит от магнитной проницаемости стали исследуемого образца, который располагаясь на торцах сердечников П-образного магнитопровода, замыкает воздушный зазор последнего. Магнитное сопротивление образца больше магнитного сопротивления магнитопровода по двум причинам. Во-первых, намагничивающаяся катушка подсоединена к блоку питания с такой величиной напряжения, чтобы создавать в магнитопроводе при наличии исследуемого образца максимальную магнитную проницаемость, во-вторых, магнитопровод изготовлен из электротехнической стали, имеющей высокую магнитную проницаемость. Следовательно, величина э. д.с. индуктируемой в измерительной обмотке, определяется в основном магнитными свойствами материала образца. Указанная э.д.с. создает переменный ток, ограниченный по величине резисторами и выпрямленный диодом, проходит через микроамперметр. Одновременно через последний, но навстречу индуцированному току, проходит ток, создаваемый опорным напряжением блока питания. Таким образом, микроамперметр показывает разность тока, что делает чувствительность устройства высокой.

Для регулировки устройства при наличии контролируемых образцов различных профилей и размеров в измерительном блоке имеются элементы настройки.

С целью надежного и идентичного размещения контролируемых образцов торцевые участки магнитопровода, выступающие над обмотками, выполнены с V-образными пазами и симметричной двухступенчатой прорезью в нижней части каждого паза, а наклонные грани V-образного паза образуют угол 90^o. V-образная форма паза с углом 90^o предназначена для размещения в нем контролируемых образцов круглого, квадратного и шестигранного профилей. Двухступенчатость прорези предназначена для размещения в ней контролируемых образцов из листовой стали различной толщины и профиля, например из уголка.

Отличием изобретения являются следующее: намагничивающая и измерительная обмотки установлены на сердечниках П-образного магнитопровода, причем торцевые участки магнитопровода, выступающие над обмотками, выполнены с V-образными пазами и прорезью в нижней части каждого паза, а наклонные грани V-образного паза образуют угол 90^o, причем прорези нижней части V-образных пазов выполнены симметричной двухступенчатой формы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 форма выступов сердечников магнитопровода.

Схема (фиг. 1) содержит блок питания 1, вход которого подключен к напряжению 220 В переменного тока, к выходам которого подключена намагничивающая катушка 2 и измерительный блок 3, ко второму выходу которого подключена измерительная катушка 4. Конструктивно намагничивающая катушка 2 и измерительная катушка 4 находятся на сердечниках 5 П-образного магнитопровода 6. Контролируемый стальной образец 7 располагают на выступах сердечников 5, имеющих специальную форму, показанную на фиг.2.

Устройство работает следующим образом. Его блок питания 1 подключают к источнику напряжения 220 В переменного тока. Блок питания 1 понижает и стабилизирует напряжение для намагничивающей катушки 2 и создает опорное напряжение для измерительного блока 3.

Ток намагничивающей катушки 2 создает переменный магнитный поток, проходящий по магнитопроводу 6, его сердечникам 5 и контролируемому стальному образцу 7. При этом в измерительной катушке 4 индуцируется э.д.с. которая создает ток, идущий в измерительный блок 3, для сравнения с током, созданным опорным напряжением блока питания 1.

Результирующий ток показывает микроамперметр, находящийся в измерительном блоке.

По величине тока контролируют марку стали и качество термообработки образца 7. Некоторые данные работы устройства приведены в таблице.

По данным таблицы можно сделать следующие выводы:
1. Устройство обладает достаточной чувствительностью для идентификации марок стали и термообработки.

2. Результаты измерений зависят не только от содержания углерода в стали, но и от легирующих элементов.

3. Отжиг стали повышает магнитную проницаемость стали от 4,4 до 5,7
4. Электротехническая сталь марки 20880 имеет магнитную проницаемость на 5,55 выше, чем сталь 10, которая также применяется для изготовления магнитопроводов электротехнических устройств.

Предлагаемое устройство для контроля стальных образцов прошло производственные испытания на Старо-Оскольском заводе автотракторного электрооборудования и Чебоксарском заводе "Контур".

Использование изобретения: в черной металлургии, машиностроении, в частности, в устройствах, определяющих марку стали, качество термообработки. Сущность изобретения: устройство для контроля стальных образцов содержит блок питания, разомкнутый магнитопровод, намагничивающую и измерительную катушки, блок измерения с микроамперметром. Контролируемый стальной образец замыкает воздушный зазор между сердечниками магнитопровода. Выступы сердечников выполнены V-образной формы с углом 90^o и прорезью симметричной двухступенчатой формы в нижней части V-образного паза. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Устройство для контроля стальных образцов, содержащее намагничивающую и измерительную обмотки, блок питания, соединенный с намагничивающей обмоткой, и блок измерения, который включает микроамперметр, электрически соединенный с измерительной обмоткой и блоком питания, отличающийся тем, что намагничивающая и измерительная обмотки установлены на сердечниках П-образного магнитопровода, причем торцевые участки магнитопровода, выступающие над обмотками, выполнены с V-образными пазами и прорезью в нижней части каждого паза, а наклонные грани V-образного паза образуют угол 90^o. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прорези в нижней части V-образных пазов выполнены симметричной двухступенчатой формы.