Преобразователь для контроля физико-механических параметров металлических изделий Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

имодействия преобразователя с объектом контроля, и реализации возможности определения магнитной анизотропии. Преобразователь содержит намагничивающую катушку в виде соленоида -1 , основные возбуждающую и измерительную катушки 5 и 6 индуктивности, выполненные в виде плоских спиралей, дополнительные возбуждающую и измерительную катушки 3 и А индуктивности в виде плоских спиралей и феррозонд 2, Последний установлен внутри намагничивающей катушки в зоне действия нормальной составляющей остаточной намагниченности контролируемого участка изделия. Катур 1

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быч ь использовано для контроля физико-механических свойств металлических изделий.

Цель изобретения - повьш1ение достоверности контроля и расширение функциональных возможностей за счет увеличения помехозащищенности, регистрации составляющих напряженности магнитного поля и определения магнитной анизотропии.

На фиг, 1 показана структурная схема преобразователя , на фиг,2 - спиральные катугчки, вид сверху, на фиг, 3 - блок-схема устройства для возможного использования преобразователя, I

Преобразователь состоит из намагничивающей катушки 1 - соленоида, .внутри соленоида на аго оси в зоне действия нормальной составляющей остаточной намагниченности контролируемого изделия расположен феррозонд

2,на двух торцах соленоида 1 находятся по две пары катушек 3 и 4, 5 и 6 индуктивности. Катушки 3-6 выполнены в виде плоских одинаковых диаметров спиралей, причем катушка 4 смещена относительно катутки 3 таким образом, что внешние витки катушки 4 проходят через центр катушки

3,плоскости витков катушки 3 параллельны плоскостям витков катушки 4 и наложены на витки катушки 4. Такое

ки 3-6 расположены попарно у торцов намагршчивающей катушки. При этом возбуждающие катушки соединены между собой последовательно и согласно, измерительные катушки последовательно и встречно. В каждой паре кату1 1ек витки одной катушки параллельны виткам другой и смещены относительно друг друга так, что внешние витки одной катушки проходят через центр другой. Преобразователь позволяет осуществлять одновременно магнитный и ультразвуковой контроль металлических изделий и получать информацию о свойствах как с поверхностных слоев, так и с глубины изделий, 3 ил.

же расположение катушек 5 и 6, При этом катушки 3-6 параллельны торцам соленоида. Катушки 3 и 5 являются возбуждающими и питаются от блока 7

питания,, Феррозонд 2 питается от источника 8 переменного напряжения звуковой частоты. Блок 9 питания служит для создания кратковременных мощных импульсов тока. Катушки 4 и

6 подключены к регистрирующему блоку 10, Блок 11 служит для регистрации сигналов с феррозонда 2, Ключ К ставится в положение 1 или II ,

Устройство работает следующим образом.

На поверхность изделия ставится соленоид 1 с двумя парами спиралевидных катушек 3-6 торцом, содержащим феррозонд в направлении к изделию. В зависимости от измеряемых параметров ключ К ставится в положение I или II ,

При замкнутом ключе К в положе- НИИ II преобразователь позволяет производить измерение остаточной намагниченности, которая при перпендикулярном к поверхности изделия направлении намагничивания пропорцио- нальна коэрцитивной силе. Для ее

определения от блока 9 через соленоид 1 и последовательно соединенные катушки 3 и 5 пропускается несколько импульсов тока. Изделие при этом намагничивается локально с глубиной

промаг иичивання, зависящей от мощности источника, времени прохождения имттульса, вида изделия и т.п. После намагничивания участка изделия измерительной обмоткой феррозонда 2 регистрируется ЗДС, нропорциональна величине остаточной намагниченности Регистрируемые блоком 10 сигналы несут информацию о состоянии новерх ности слоя изделия.

Устройство нозволяет расширить возможности получения информации с более глубоких слоев изделия путем возбуждения механических колебаний частиц вещества изделия, регистрации ЭДС,наводимой вихревыми токами при преобразовании отраженных механических колебаний в электромагнитную энергию. Реализация указанных возможностей происходит следующим образом. В момент прохождения импульса тока через соленоид 1 в каждое мгновение в нем создается определенной величины магнитное поле, которое пронизывает витки катушек 4 и 6. Через витки катушек 3 и 5 в это мгновение проходит определенной величины ток, так как они последовательно соединены с соленоидом 1, Возникающее в поверхностном слое поле вихревых токов взаимодействует в это время с магнитно индукцией изделия, за счет чего возбуждаются упругие колебания, распространяющиеся внутрь изделия. Отразившись от противоположной стороны изделия или от нарушений сплошности, упругие колебания в поверхностном слое возбуждают вихревые токи, которые создают ЭДС в спиральной катушке 4. Сигнал со спиральной катушки, 4 подается на регистрирующий блок 10, который представляет собой селективный чувствительный усилитель, цифровой индикатор и ос- циллограф. Для того, чтобы исключить влияние сигнала с катушки 4 при ее пересечении магнитным потоком соленоида 1, на другом его торце расположены катугчки 5 и 6, При этом ЭДС измерительных катушек 4 и 6 включены встречно. Длительность импульса тока и форма сигнала подбираются в зависимости от вида изделия и конкретной задачи.

Преобразователь позволяет-определять не только магнитные параметры такие, как остаточная индукция при локальном намагничивании ферро

5 в

0

магнитного изделия, по судят о качестве термообработки, но и оценивать физико-механические параметры по сечению изделия, например толщину изделия, модуль упругости и др. Кроме того, преобразователь позволяет определять также другие магнитные характеристики ферромагнитных изделий, в частности магнитную анизотропию, по которой судят о магнитной текстуре и производят оценку механических напряжений, В этом случае после локального размагничивания, участка изделия ключ К ставят

положение 1 , С генератора блока 7 на возбуждающие катушки 3 и 5 подается переменное напряжение. Сигнал с измерительных катушек поступает на селективный усилитель регистрирующего блока 10, Величина сигнала при наличии анизотропии зависит от положения оси rnn катушек по отношению к направлению оси анизотропии. Для оценки величины упру5 гих напряжений в изделии преобразователь, не снимая с поверхности изделия, поворачивают вокруг оси на 180 , Регистрируют при этом наибольшее и наименьшее значения пока0 заний прибора. Для оценки напряжений берут отношение указанных значений и сравнивают их с показаниями для тарировочного образца того же материала,

В случае немагнитного материала преобразователь позволяет производить контроль физико-механических свойств по возбуждению и приему акустических колебаний согласно описанному спосо0 бу, а также по измерению анизотропии, обусловленной различной электропроводностью в разных направлениях.

Формула изобретения 5 Преобразователь для контроля физико-механических параметров металлических изделий, содержащий цилинд- рическуто намагничиваюс1ую катушку ин- дуктивности и установленные на ее 0 торце возбуждаюр1ую и измерительную катушки индуктивности, расположенные в параллельных плоскостях, о т- личающийся тем, что, с целью повышения достоверности контро- ля и расширения функциональных возможностей, он снабжен второй парой идентичных возбуждающей и измерительной катушек индуктивности,, установленных на свободном торце гамагничи5

51295323

вающей катушки, и феррозондом, установленным внутри намагничивающей катушки у ее рабочего торца, возбуждающие катушки соединены между собой последовательно и согласно,

изм тел кат вит J про

6

измерительные катушки - посг1€;до на- тельно и истречнОр а в каждой па;н катушки смещены так, что внешний виток одной катушки лежит на оси, J проходящей через центр другой.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразру- шаюи5его контроля физико-механических свойств металлических изделий. Цель изобретения - повьшение достоверности контроля и расширение функциональных возможностей за счет увеличения помехозащищенности и реализации возмол(ности регистрации составляющей напряженности магнитного поля, регистрации ЭДС поля вихревых токов, возникающих за счет электромагнитно-акустического взаd Ю СО сл со to со fJ fff fJ f J о fJ f J о а5

iE

Редактор О.Бугир

Составитель В.Арбузов Техред А.Кравчук

Заказ 613/52 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, /

7ff

фиг.З

Корректор Н.Король