КОНТРОЛЬНЫЙ ОБРАЗЕЦ ДЕФЕКТОСКОПИИ Российский патент 2025 года по МПК G01N27/82 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к метрологическому обеспечению средств вихретокового и магнитного неразрушающего контроля и может быть использовано для испытаний и настройки дефектоскопов в динамическом режиме.

Уровень техники

Вихретоковые дефектоскопы с накладными вихретоковыми преобразователями (ВТП) и магнитные дефектоскопы с магниточувствительными элементами (датчиками Холла, феррозондами и т.п.) используют при двух вариантах сканирования поверхности первичными преобразователями (ПП) контролируемого объекта.

В первом варианте (ручной контроль) сканирование осуществляется оператором с удобной для него скоростью перемещения. При превышении сигналом порогового уровня осуществляется поиск положения ПП, при котором сигнал максимален и по его величине судят о глубине дефекта. Такой режим контроля принято называть статическим.

Во втором варианте (автоматизированный контроль) ПП перемещается относительно поверхности контролируемого объекта с заданной скоростью v. Сигнал о наличии дефекта регистрируется в виде импульса, параметры которого зависят не только от глубины дефекта, но и от скорости v. Такой режим контроля называют динамическим.

Для испытания и настройки вихретоковых дефектоскопов с накладными ВТП и магнитных дефектоскопов с ПП используют контрольные образцы для дефектоскопии с искусственными дефектами в виде рисок заданной глубины, длины и ширины, полученные, например, электроэрозионным методом.

Из уровня техники [Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 2: В 2 кн. - Вихретоковый контроль. Книга 2 / Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин - М.: Машиностроение, 2003, С. 499] известны контрольные образцы для испытаний и настройки вихретоковых и магнитных дефектоскопов, состоящие из прямоугольной пластины с рисками различной глубины на всю ширину пластины, ориентированными перпендикулярно ее внешней поверхности и двум противолежащим сторонам.

Недостаток известных образцов состоит в том, что они весьма неудобны для испытаний и настройки дефектоскопов в динамическом режиме, так как для их перемещения относительно ВТП с заданной скоростью необходимо достаточно сложное устройство перемещения в диапазоне, существенно превышающем зону контроля. При этом повторное измерение, например, после изменения скорости требует остановки и движения в обратном направлении, что приведет к значительным затратам времени. Кроме того, плавное изменение скорости сканирования здесь невозможно.

Наиболее близок к предложенному по совокупности существенных признаков контрольный образец для дефектоскопии [Толмачев И.И., Магнитные методы контроля и диагностики: учебное пособие / И.И. Толмачев. - Томск: Изд-во ТПУ, 2008. - С. 106], имеющий вид круглого диска из ферромагнитного металла с центральным отверстием и содержащий искусственные дефекты в виде сквозных отверстий, выполненных по нормали к его торцевым поверхностям, на разных расстояниях от оси отверстия и с угловым смещением друг относительно друга, а также искусственный дефект на внешней боковой поверхности диска в виде глухого отверстия и запрессованной в него пробки из того же материала, что и диск.

Образец применяется при магнитопорошковом методе магнитного контроля для оценки выявляющей способности магнитных порошков и суспензий к поверхностным и подповерхностным дефектам. Для этого образец намагничивается циркулярным способом путем пропускания тока по проводнику, проходящему через центральное отверстие. При этом рабочей поверхностью образца является его внешняя боковая поверхность.

Однако и этот образец малопригоден для испытаний и настройки вихретоковых дефектоскопов и магнитных средств дефектоскопии с первичными преобразователями в динамическом режиме по аналогичным причинам.

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении возможности испытаний и настройки средств вихретоковой и магнитной дефектоскопии в динамическом режиме.

Указанный технический результат в контрольном образце для дефектоскопии, имеющем вид круглого металлического диска с центральным отверстием и содержащем искусственные дефекты, выходящие, по меньшей мере, на одну из его торцевых поверхностей, достигается благодаря тому, что он снабжен валом, проходящим через центральное отверстие диска, установленным соосно с ним и закрепленным относительно диска.

Дополнительно указанный технический результат достигается благодаря тому, что искусственные дефекты выполнены в виде рисок на торцевых поверхностях диска, ориентированных вдоль плоскостей, проходящих через ось центрального отверстия.

Дополнительно указанный технический результат достигается благодаря тому, что вал выполнен с внутренней полостью на всю его длину.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 диск контрольного образца, предназначенный для настройки или испытаний дефектоскопов в динамическом режиме, показан со стороны одного из торцов;

на фиг. 2 диск контрольного образца, предназначенного для настройки или испытаний дефектоскопов в динамическом режиме, показан со стороны другого торца;

на фиг. 3 показана схема настройки или испытаний в динамическом режиме вихретоковых дефектоскопов с помощью заявляемого контрольного образца;

на фиг. 4 показана схема настройки или испытаний в динамическом режиме магнитных дефектоскопов при циркулярном намагничивании контрольного образца в варианте его выполнения с полым валом.

Осуществление изобретения

Заявляемый контрольный образец для дефектоскопии (фиг. 1-3), предназначенный для настройки или испытаний вихретоковых дефектоскопов в динамическом режиме состоит из круглого металлического диска 1 с центральным отверстием 2. На одной из торцевых сторон диска имеются искусственные дефекты 3.1-3.5 (фиг. 1), а на другой - искусственные дефекты 4.1-4.4 (фиг. 2). Контрольный образец содержит вал 5, проходящий через центральное отверстие 2 диска 1, установленный соосно с ним и закрепленный относительно диска 1 гайкой 6 и шайбой 7 (фиг. 3).

Искусственные дефекты 3.1-3.5 и 4.1-4.4 рекомендуется выполнять в виде рисок, ориентированных вдоль плоскостей, проходящих через ось центрального отверстия 2. Риски могут выполняться методом электроэрозии и отличаться друг от друга пот глубине и другим параметрам.

Для обеспечения возможности настройки или испытаний магнитных дефектоскопов рекомендуется вал 5 выполнять с внутренней полостью 8 на всю его длину (фиг. 4).

Это позволяет осуществить необходимое при магнитной дефектоскопии намагничивание контрольного образца в соответствии со схемой, представленной на фиг. 5. Циркулярное намагничивание заявляемого образца осуществляется с помощью проводника, выполненного в виде жесткого электропроводящего стержня 9, проходящего через внутреннюю полость 8. Стержень 9 закреплен с разных сторон относительно диска 1 опорами 10 и 11. Вал 5 выполнен с возможностью вращения относительно стержня 9, а для передачи момента вращения на вал 9 он снабжен закрепленным соосно с ним шкивом 12.

Заявляемый контрольный образец для дефектоскопии используется при настройке или проверке дефектоскопов следующим образом. Первичный преобразователь 14, подключенный к электронному блоку дефектоскопа (не показан) размещается над соответствующей торцевой поверхностью диска 1 с заданным рабочим зазором Z на расстоянии R от оси вала 5. Вал 5 с помощью электропривода (не показан) с регулируемой частотой вращения приводится во вращение с угловой скоростью Ω. Электропривод может быть выполнен в виде двигателя постоянного тока с трехкулачковым патроном, соосно закрепленным на его валу, и с блоком управления частой вращения двигателя. Трехкулачковый патрон предназначен для фиксации вала 6 образца. Линейная скорость V перемещения первичного преобразователя 14 относительно поверхности образца связана с его угловой скоростью Ω выражением V = Ω R. В процессе вращения диска 1 размещенные на его торцевых поверхностях искусственные дефекты (риски 3.1-3.5 либо 4.1-4.4) перемещаются относительно рабочего торца первичного преобразователя 14. При этом дефектоскопом регистрируются импульсы, параметры которых зависят от величины скорости V. Спектральный состав регистрируемых импульсов изменяется за счет использования различных фильтров, подавляющих нежелательные помехи, а также из-за наличия цепей с реактивными сопротивлениями, зависящими от частоты. В динамическом режиме проявляется и, так называемый скоростной эффект, связанный с возникновением вихревых токов под влиянием движения возбуждающей системы вихретокового преобразователя или системы полюсного намагничивания магнитного дефектоскопа [Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 2: В 2 кн. - Вихретоковый контроль. Книга 2 / Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин - М.: Машиностроение, 2003, С. 439-443]. При магнитном контроле из-за возникающих в динамическом режиме вихревых токов уменьшается глубина контроля, что является одним из наиболее значимых эффектов, ограничивающих допустимую скорость сканирования.

Важным параметром дефектоскопов является разрешающая способность. Она характеризуется способностью раздельной регистрации сигналов двух расположенных друг за другом дефектов [Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 2: В 2 кн.- Вихретоковый контроль. Книга 2 / Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин - М.: Машиностроение, 2003, С. 499]. Разрешающая способность дефектоскопа зависит от расстояния между дефектами, их глубиной и скорости перемещения V. Для определения разрешающей способности дефектоскопа с учетом влияния перечисленных факторов, на одной из торцевых поверхностей диска 1 в радиальном направлении выполнены риски 3.1-3.5, смещенные друг относительно друга по угловой координате на монотонно возрастающую величину. Расстояние между участками взаимодействия первичного преобразователя с соответствующими рисками 3.1-3.5 может дополнительно плавно регулироваться путем изменения расстояния R от оси вала 5 до центра рабочего торца первичного преобразователя 14.

На фиг. 6, в качестве примера, приведены импульсы огибающей вихретокового сигнала, отображаемые на дисплее дефектоскопа Вектор - 50 [https://defektoskopist.ru/osnovi-nk/vixretokovyj-defektoskop.57/], в процессе перемещения с линейной скоростью V над торцевой поверхностью диска 1 с рисками 4.1-4.4 различной глубины первичного преобразователя 14, в качестве которого используется дифференциальный вихретоковый преобразователь.

Варьируя скорость V перемещения первичного преобразователя 14, определяют степень влияния скорости V на результаты контроля. По полученной информации устанавливают допустимые значения V, корректируют настройки фильтров электронного блока дефектоскопа и вносят соответствующие поправки.

Заявляемый контрольный образец, по сравнению с прототипом, обеспечивает возможность испытаний и настройки средств вихретоковой и магнитной дефектоскопии в динамическом режиме за счет выполнения образца с возможностью вращения относительно оси, проходящей через центр и перпендикулярной к его торцевым поверхностям, а искусственных дефектов в виде рисок, ориентированных вдоль плоскостей и проходящих через эту ось.

Использование: для испытаний и настройки дефектоскопов вихретоковой и магнитной дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что контрольный образец для вихретоковой и магнитной дефектоскопии, имеющий вид круглого металлического диска с центральным отверстием и содержащий искусственные дефекты, выходящие, по меньшей мере, на одну из его торцевых поверхностей, снабжен валом, проходящим через центральное отверстие диска, установленным соосно с ним и закрепленным относительно диска, причем искусственные дефекты выполнены в виде рисок на торцевой поверхности диска в радиальном направлении, ориентированных вдоль плоскостей, проходящих через ось центрального отверстия, смещенных друг относительно друга по угловой координате на монотонно возрастающую величину, а вал выполнен с внутренней полостью на всю его длину. Технический результат: обеспечение возможности испытаний и настройки средств вихретоковой и магнитной дефектоскопии в динамическом режиме. 5 ил.

Контрольный образец для вихретоковой и магнитной дефектоскопии, имеющий вид круглого металлического диска с центральным отверстием и содержащий искусственные дефекты, выходящие, по меньшей мере, на одну из его торцевых поверхностей, отличающийся тем, что он снабжен валом, проходящим через центральное отверстие диска, установленным соосно с ним и закрепленным относительно диска, причем искусственные дефекты выполнены в виде рисок на торцевой поверхности диска в радиальном направлении, ориентированных вдоль плоскостей, проходящих через ось центрального отверстия, смещенных друг относительно друга по угловой координате на монотонно возрастающую величину, а вал выполнен с внутренней полостью на всю его длину.