Способ магнитного контроля ферромагнитных изделий Советский патент 1988 года по МПК G01N27/87 

4ik

сл

Изобретение относится к области неразрушающего контроля поверхностных дефектов заготовок, труб, рельсов и других изделий из магнитных материалов. Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения погрешности контроля, обусловленной колебания.ми зазора между контролируемой поверхностью и преобразователем. Цель достигается выбором режима контроля по амплитудно-фазовым характеристикам на комплексной плоскости сигнала магнитного двухзондового градиен- тометрического преобразователя. Годографы строят по экспериментальным данным в зависимости от зазора, глубины дефекта, частоты поля намагничивания и угла между зондами преобразователя, предварительно преобразователь устанавливают на контрольных образцах с известными значениями глубины дефектов. По годографам выбирают частоту поля намагничивания и угол между зондами, когда у амплитудно-фазовых характеристик начальные участки линий отвода взаимно не пересекаются и имеют вид незамкнутых петель. Выбранные параметры используют для контроля п.1татных изделий. 3 ил. S (Л

о сд

1415165

12

Изобретение относится к неразрушаю-По горизонтальной оси отложены вещест- щему магнитному контролю и может бытьвенные, по вертикали - мнимые значе- I использовано для дефектоскопии изделий изния напряжения сигнала U после предва- ферромагнитных материалов.рительного усилия. Угол между направле- Целью изобретения является повышение нием вектора на комплексной плоскости ; точности контроля путем отстройки от влия-и вещественной осью характеризует фазу ния колебаний зазора между преобразова-сигнала относительно напряжения на обмот- телем и изделием.ке электромагнита. Сплошными линиями На фиг. 1 приведена структурная схе-изображены линии отвода - линии, по кома устройства для осуш,ествления способа;торым скользит конец вектора сигнала при на фиг. 2 - семейство амплитудно-Ю отводе (зазоре) системы преобразователь- ; фазовых характеристик при угле междуэлектромагнит от поверхности образца с ; зондами 120° и значениях поля намагни-искусственными дефектами: а - от по- : чивания соответственно 300 Гц, 1 и 3 кГц,верхности образца, имеющей дефект глуби- построенных на контрольных образцах; наной 0,75 мм; б - от поверхности с дефек- фиг. 3 - семейство амплитудно-фазовых, том глубиной 1,5 мм; в - от поверхности I характеристик при выбранной частоте и углес дефектом глубиной 3,0 мм. Точками от- j между зондами для контроля изделий.мечены величны зазоров, соответственно рав- I Устройство для осуществления способаные 0; 0,1; 0,2; 10,4; 0,8; 1,6; 3,2 иоомм. содержит генератор 1 поля намагничива-Пунктирные кривые указывают траек- ния, питающий электромагнит 2, преобра-торию движения вектора сигнала преобра- I зователь 3 с зондами 4, выход которого20 зователя при изменении глубины дефекта; I соединен с последовательно соединеннымг - при нулевом зазоре ; д - при за- : усилителем 5 и измерителем 6 уровня сиг-зоре, равном 0,8 мм.

I нала.На фиг. 3 приведено семейство годо- 1 Способ осуществляется следующим об-графов (заимствованное из фиг. 2 для час- разом,тоты поля намагничивания 1 кГц), по кото- Предварительно двухзондовый градиен-рым производится окончательный выбор уг- тометрический преобразователь устанавли-ла между зондами и частоты тока пита- вают на поверхность контрольного образ-ния электромагнита, где U (0,75), U (1,5) ца (не показано) с дефектами заданнойи U (3,0) - значения амплитуды сигнала различной глубины, изменяют величину за-преобразователя на участках с поверхностны- зора между преобразователем и образ-,Q ми дефектами глубиной соответственно 0,75; цом, угол наклона зондов преобразовате-1,5 и 3,0 мм, а заштрихованные участки - ля 3 в диапазоне 90-180° и частотузоны допустимой погрешности измерений ам- поля намагничивания с помощью генера-плитуды сигнала (три рабочие зоны) ши- тора 1 в пределах звукового диапазона.риной AU, выбранные таким образом, Для каждой глубины дефекта строят се-что обе границы каждой из них охва- мейство амплитудно-фазовых характеристик35 тывают контур петли соответствующего при вариации указанных параметров, за-годографа.

тем определяют частоту поля намагничи-Из сравнения семейств линий отвода вания и угол наклона зондов 4 по построен-(фиг. 2), полученных на разных частотах ным амплитудно-фазовым характеристикам,поля намагничивания, следует, что частота у которых начальные участки линий отвода300 Гц, например при оценке глубины взаимно не пересекаются и имеют дефекта, не дает возможности получения незамкнутых петель. Полученные частотыоднозначного результата из-за значительно- поля намагничивания и значение угла нак-го взаимного перекрытия кривых, снятых лона зондов используют при контроледля различных по глубине дефектов. Линии штатных изделий.отвода для более высоких частот (1-3 кГц) На фиг. 2 в качестве примера приве-,с ни при каких зазорах взаимно не пере- дены три семейства амплитудно-фазовых ха-секаются (не считая «бесконечного уда- рактеристик (годографов) сигнала преоб-ления, где они сходятся в одну точку), разователя, снятые экспериментально при уг-поэтому каждая из них однозначно опре- ле между зондами 120° (вершина угладеляет глубину дефекта во всем диапа- обращена к исследуемому образцу) и зна-зоне изменений зазоров; их начальные чениях поля намагничивания соответствен-50 участки имеют вид незамкнутых петель, а но 300 Гц, 1 и 3 кГц. Форма кри-относительные изменения амплитуды сигна- вых для различных значений угла нела в границах этих петель минималь- повторяется, хотя качественный характерны. Здесь нужно иметь в виду, что с уве- процессов будет подобным. Экспериментыличением частоты уровни сигналов падают, проводились, на плоском образце из ст. 20Из анализа семейств кривых, изобра- с нанесенными на его поверхности искус-55 женных на фиг. 3, следует, что в начальственными дефектами в виде вертикальныхных участках линий отвода наблюдается прорезей шириной 0,25 мм и глубинамиизгиб, приводящий к смене их направле- 0,75; 1,5 и 3,0 мм. ния. Это означает, что модуль напряжеопредление глубины поверхностных дефектов при колебаниях зазора между контролируемой поверхностью и преобразователем в пределах О-0,5 мм с относительной погрешния сигнала с увеличением зазора сначала падает, затем возрастает. При переходе через точку возврата имеет место резкое ослабление (до нуля) влияния зазора на амплитуду сигнала. В этот мо- сi Ш , r,nn/ мент изменяется только его фаза. Поло- ностью ±|-., не превышающей ±20%.

жение точек, в которых амплитуда сигнала минимальна, определяется только глубиной дефекта. Однако диапазон изменения зазора, в котором достигается полное подавление его влияния, весьма узок. Идя на определенный компромисс, т. е задаваясь некоторой приемлемой погрешностью измерения сигнала от дефекта, можно существенФормула изобретения

, Способ магнитного контроля ферромагнитных изделий, заключаюш.ийся в том, что в изделии возбуждают переменное магнитное поле, фиксируют поток рассеяния над дефектом двухзондовым градиентометри- ческим преобразователем и по амплитудно расширить диапазон изменении зазора.

, Способ магнитного контроля ферромагнитных изделий, заключаюш.ийся в том, что в изделии возбуждают переменное магнитное поле, фиксируют поток рассеяния над дефектом двухзондовым градиентометри- ческим преобразователем и по амплитудНапример, приведенный на фиг. 3 вари- 5 но-фазовой характеристике принятого сигна- ант выбора рабочих зон, дает представ- д определяют наличие и глубину дефекление о получаемых абсолютных значе- а, отличающийся тем, что, с целью по- ниях погрешности амплитуды сигнала,вышения точности контроля путем отстройки от влияния колебаний зазора между преобразователем и изделием, предварительно устанавливают преобразователь на поверхность контрольных образцов с дефектами заданной различной глубины, изменяют величину зазора между преобразователем и образцом, изменяют угол наклона

AiL

равной при этом амплитуда сигнала от дефекта в границах каждой зоны

20

считается неизменной и равной ее среднему значению.

Согласно режимам, выбранным на основании годографов (фиг. 3), устанавливают частоту генератора 1 и угол между

зондами 4 преобразователя 3 соответст-25 зондов преобразователя в диапазоне 90-

веяно 1 кГц и 120°. Генератор 1 питает180° и частоту поля намагничивания в преэлектромагнит 2, который создает наделах звукового диапазона, для каждой

поверхности контролируемого изделияглубины дефекта строят семейство амплипоперечное по отношению к направлениютудно-фазовых характеристик при вариации

дефекта магнитное поле, вследствие чегоуказанных параметров, определяют частоту

над дефектом образуется магнитный поток30 возбуждения и угол наклона зондов по амрассеяния. Последний преобразователем 3плитудно-фазовым характеристикам, у котоустанавливается и преобразуется в электри-рых начальные участки линий отвода

ческий сигнал, который усиливается усили-взаимно не пересекаются и имеют вид

телем 5 и измеряется по амплитуде из-незамкнутых петель, и определенные часмерителем 6 уровня сигнала.тоту поля перемагничивания и угол накПредлагаемый способ (при использова-35 лона зондов используют при контроле

НИИ годографов на фиг. 3) обеспечиваетизделий.

/

опредление глубины поверхностных дефектов при колебаниях зазора между контролируемой поверхностью и преобразователем в пределах О-0,5 мм с относительной погрешi Ш , r,nn/ ностью ±|-., не превышающей ±20%.

Формула изобретения

Способ магнитного контроля ферромагнитных изделий, заключаюш.ийся в том, что в изделии возбуждают переменное магнитное поле, фиксируют поток рассеяния над дефектом двухзондовым градиентометри- ческим преобразователем и по амплитудно-фазовой характеристике принятого сигна- д определяют наличие и глубину дефек20

KDHmpo/ L/pi/eMoe L/3dejJue

-30

заагц