Способ электромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных изделий Советский патент 1984 года по МПК G01N27/80 

1 Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано для электромагнитного контроля физико-механических свойств движущихся металлоизделий. Известен способ электромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что контролиру емое изделие в процессе его движения намагничивают постоянным магнитным полем, при отсутствии намагничивающего поля преобразуют изменение индукции в окружающем простра стве, вызванное движением изделия, в электрический сигнал и. по его амплитуде судят о свойствах контролируемого изделия Со. Недостатком данного способа явля ется невысокая точность и достоверность контроля. Низкая точность спо соба связана с влиянием скорости дв жения контролируемого изделия на ре зультаты контроля. Достоверность ко троля невысока в связи с тем, что н информационный параметр контроля на ряду с магнитными свойствами изделий (коэрцитивной силой) влияют и г ометрические параметры изделий. , Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо соб электромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что изделие в процессе движе ния намагничивают магнитным полем, преобразуют в электрический сигнал изменение магнитной индукции в области, расположенной за намагничива ющим полем, и интегрируют сигнал.Результат контроля определяют по вели чине проинтегрированного однополярного импульса сигнала 2. Недостатком известного способа является низкая достоверность контроля механических свойств движущих ся ферромагнитных изделий, связанна с, тем, что на информационный параме контроля наряду с магнитными свойст вами материала контролируемых издеЛИЙ, являющимися стуктурно-чувствительными параметрами, оказывают вли яние геометрические параметры изделий. Чувствительность максимального значения остаточного магнитного потока в изделии, которое являетсй ин формационным параметром контроля, к изменению геометрических размеров 06 изделия оказывается выше, чем к изменению магнитнъгх свойств (коэрцитивной силы ) материала изделия. Изменения в пределах допусков геометрических параметров изделий снижают достоверность контроля их механических свойств. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных изделий, заключающемуся в том, что изделие в процессе движения намагничивают магнитным полем, преобразуют в электрический сигнал изменение магнитной индукции в области, расположенной, за намагничивающим полем, и интегрируют сигнал, создают на пути движения намагниченного изделия область с постоянным размагничивающим полем, величину которого выбирают меньшей коэрцитивной силы материала изделия, второй раз преобразуют в электрический сигнал изменение индукции в области размагничивания, интегрируют этот сигнал и по отношению первого проинтегрированного сигнала к разнице первого и второго проинтегрированных сигналов определяют результат контроля. На фиг.1 изображена зависимость индукции Вц в изделиях от величины размагничивающего магнитного поля Н после намагничивания изделий до насыщения (А, Б - для изделий рааных геометрических размеров из ма ериалов с одинаковой коэрцитивной силой Htij А, В - для изделий одинаковых геометрических размеров из материалов с различными коэрцитивными силами Hj. и Нс2);на фиг.2 - структурная схема устройства реализующего предлагаемый способ электромагнитного контроля. - Устройство, реализующее способ, содержит источник 1 намагничивакицего тока и намагничивающую катушку 2, соединенные между собой первую считывающую катушку 3, установленную за намагничивающей катушкой 2 но ходу вижения контролируемого изделия, первый детектор 4, первый интегратор 5, источник 6 размагничивающего тока, соединенный с размагничивающей катушкой 7, установленной за первой считывающей катушкой 3 по ходу двиения изделия, вторую считьтающую 3 катушку 8, установленную соосно с размагничивающей катушкой 7 в ее центральной плоскости, второй детектор 9, второй интегратор 10, вычисли тельный блок 11 и блок 12 разбраковки. Позицией 13 обозначено контролируемое изделие, а позицией 14 - направляющий желоб. Первая считывающая катушка 3, первый детектор 4 и первый интегратор 5 соединены последовательно и подключены к первому входу вычислительного блока 11. Вторая считьгоающая катушка 8, второй детектор 9 и второй интегратор 10 соединены последовательно и подклюгчены к второму входу вычислительного блока 11, выход которого соединен с блоком 12 разбраковки. Сущность способа заключается в следующем.. . Для изделий с большим размагничивакяцим фактором, изготовленных из магнитомягких материалов, индукция в изделии практически линейно зависит от величины.внешнего размагничи вающего поля при его изменении от О до поля, равного коэрцитивной силе материала изделия (фиг.1). Необходимым и достаточным условием для этого является вьшолнение соотношения ц 7 I, где N - размагничивающий фактор изделия; 8г - остаточная ин дукция материала изделия, Гс; HC его коэрцитивная сила, Э. Анализ влияния различнь1Х факторов на характер зависимости , (н) показал, что интегральная нелинейность этой функции при 0, Н Н(- не превышает 0,7% для 10 и 0,2% 20. Для изделий из низкоуглеродистых и малолегированных ста лей характерны следующие диапазоны изменения магнитных свойств в завис мости, например, от режимов термооб работки: ВL 5000-10000 Гс, H JO-50 Э. Тогда, например, для цили дрических изделий из таких сталей с К диаметру d 5 отношением длины Ц соотношение -п- изменяется пример но от 30 до 12,что Me приводит к появлению сколько-нибудь существенной нелинейности зависимости В у,- . В (Н ) при О / Н 7/ -Н J. . Экспериментальные исследования на изделиях.ра личного типа также показывают, что интегральная нелинейность этой зави о 064 симости для достаточно коротких изделий не превышает погрешности эксперимента. Линейный характер этой зависимости позволяет по совокупности результатов измерений остаточного магнитного потока в изделии и магнитного потока в изделии при воздействии на него размагничивающего поля Н судить о его магнитных свойствах (коэрцитивной силе ) независимо от геометрических размеров. Действительно, результаты измерения остаточной индукции в изделии и индукции в изделии при воздействии на него размагничивающего поля Н лежат на одной прямой в координатах В(, Н (фиг.1). Поэтому отношение результата интегрирования первого из преобразованных сигналов к разности рёзультатов интегрирования первого и второго преобразованных сигналов при постоянном значении размагничивающего поля н определяется только коэрцитивной силой контролируемого изделия, т.е. характеризует его механические свойства независимо от геометрических размеров. Устройство, осуществляющее спо- , соб, работает следующим образом. Через намагничивающую катушку 2 пропускают постоянный ток от источника 1, создавая на пути движения изделия 13 магнитное поле, в котором оно намагничивается. Далее изделие проходит в процессе своего дальнейшего движения первую считывающую катушку 3, индуцируя в ней двухпоЛярный импульс ЭДС. Первый детектор 4 пропускает на первый интегратор 5 однополярный имПульс этой ЭДС, ре- зультат интегрирования которого поступает на первый вход вычислительного блока 11. Источник 6 размагничивающего тока и размагничивающая катушка 7 создают на пути дальнейшего движения намагниченного изделия 13 область с небольшим по величине размагничивающим полем. Изменение индукции в этой области, вызванное движением через нее контролируемого изделия, индуцирует на выходе второй считывающей катушки 8 двухполярный импульс ЭДС, одна из полуволн котороге пропускается вторым детектором 9 на второй интегратор 10 и интегрируется на нем. Результат интегрирования этого импульса поступает на второй вход вычислительного блока I1, сигнал на выходе которого определяется отношением сигнала на его первом входе к разности сигналов на его первом и втором входах. Сигнал с выхода вычислительного блока 1I, пропорциональный коэрцитивной силе материала контролируемого изделия и не зависящий от его геометрических размеров, поступает на блок 12 разбраковки, и по этому сигналу бло 12 разбраковывает изделия на группы годности по механическим свойствам.

Таким образом, достоверность контроля повышается за счет того, что совокупность результатов интегрирования первого и второго преобразованных сигналов, а именно отношение результата первого интегрирования к разнице результатов первого и второго интегрирований, не зависит от геометрических параметров изделий, а определяется только магнитньп и параметрами материала изделий.

СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДВИЖУЩИХСЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что изделие в процессе движения намагничивают магнитным полем, преобразуют в электрический сигнал изменение магнитной индукции в области, расположенной за намагничивающим полем, и интегрируют сигиал, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, создают на пути движения намагниченного изделия область с постоянным размагничивающим полем, величину которого выбирают меньшей коэрцитивной силы материала изделия, второй раз преo6pa3jnoT в электрический сигнал изменение индукции в области размагничивания, интегрируют этот сигнал и по отношению первого проинтегрированного сигнала к разнице первого и второго проинтегрированных сигналов определяют результат контроля. 00 со О Од

//

фиг. 2