Устройство для контроля ферромагнитных изделий Советский патент 1991 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для неразрушающего контроля качества изделий из ферромагнитных материалов.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет снижения влияния зазора.

На фиг. 1 изображено устройство для контроля ферромагнитных изделий, вид спереди; на фиг. . - то же, вид сверху; на фиг. 3 - зависимости остаточного магнитного потока магнитопро- вода от величины зазора между полюсами магнитопровода и изделием без ферромагнитного тела (2) и при установке ферромагнитного тела (1).

Устройство содержит разомкнутый П-образный магнитопровод 1, замыкаемый испытуемым изделием 2, с размещенной на магнитопроводе 1 намагничивающей обмоткой 3, а также измери- . тель 4 магнитного параметра и ферромагнитное тело (перемычку) 5. Между полюсами магнитопровода 1 и испытуемым изделием 2 помещаются две одинаковые неферромагнитные прокладки 6.

Устройство работает следующим образом.

Изделие 2 устанавливают на прокладки 6. После магнитной подготовки, заключающейся в перемагничивании изделия 2, а вместе с ним и тела 5 путем

пропускания через намагничивающую обмотку 3 разнополярных импульсов электрического тока, что обеспечивает отстройку от влияния магнитной предыстории изделия 2 и ферромагнитного тела 5, изделие 2 намагничивают до технического насыщения. Возникающий при этом поток рассеяния, пропорциональный величине неферромагнитного зазора, величина которого складывается из толщины прокладок 6 и случайной величиной зазора между поверхностью изделия 2 и прокладками 6, намагничивает ферромагнитное тело 5. После снятия намагничивающего поля ферромагнитное тело 5 имеет магнитодвижущую силу, которая компенсирует изменение, обусловленное случайным зазором, магнитного потока в магни- топроводе- 1} создаваемого магнитодвижущей силой изделия 2, измеряемого измерителем 4. Для выбранных размеров, материала и места расположения ферромагнитного тела 5 толщина в не- ферромагнитных прокладках 6 определя- ется экспериментально из условия независимости результата контроля от толщины прокладок 6, Наличие подобного эффекта можно пояснить следующим образом.

Недостатком известного устройства является уменьшение вклада магнитного потока от изделия 2 в суммарный магнитный поток магнитопровода 1 при увеличении зазора, что вызывает ошиб- ку измерения. Этот недостаток обусловлен тем, что с увеличением зазора соответственно возрастают потоки рассеяния, т.е. при намагничивании изделие 2 недомагничивается, а при перемагничивании часть полезного потока рассеивается, В то же время величина потока рассеяния при намагничивании определяется величиной неферромагнитного зазора, причем величина потоков рассеяния с удалением от полюсов магнитопровода 1 уменыпает- . ся. При введении ферромагнитного тела 5, помещенного на таком расстоянии от магнитопровода в зоне потоков рассеяния, что при данном зазоре поток рассеяния, возникающий при намагничивании изделий 2, будет перемагни чивать тело 5 по частной петле гистерезиса, вершина которой лежит на линейном участке кривой намагничивания материала ферромагнитного тела, изменение зазора между изделием и

д r п 5

5 0 0 5

0

5

магнитопроводом приведет к перемагни- чиванию тела 5 по другой частной петле гистерезиса конгруэнтной первой, и величине магнитодвижущей силы тела 5, определяемая коэрцитивной силой последнего на заданной частной петле гистерезиса, будет пропорциональна величине зазора. Кроме того, величина коэрцитивной силы тела 5 определяется коэрцитивной силой материала Тела 5 по предельной петле гистерезиса и проницаемостью на спинке этой петли. При выбранном материале ферромагнитного тела 5 величина его магнитодвижущей силы определяется длиной средней силовой линии в теле 5, т.е. его размерами. При выбранном материале, размерах и расположении тела 5 и при фиксированном зазоре между магнитопроводом 1 и изделием 2 величина магнитодвижущей силы тела 5 определяется величиной магнитодвижущей силы обмотки 3 и расстоянием от магнитопровода 1 до тела 5. Магнитодвижущая сила тела 5, полученная после снятия намагничивающего поля (после магнитной подготов-- ки), создает в магнитопроводе 1 магнитный поток, величина которого (при данном расположении тела 5) пропорциональна величине зазора. Аналогичный поток от изделия 2 имеет обратную зависимость от зазора. При некоторой величине зазора между изделием 2 и магнитопроводом 1 приращение этого зазора в некоторых пределах вызовет одина- ковые по величине, но разные по знаку приращения магнитных потоков, создаваемых в магнитопроводе 1 изделием 2 и телом 5, так, что суммарный поток в магнитопроводе 1 изменяться Не будет. Величина этого зазора определит толщину прокладок 6.

При указанных условиях магнитодвижущая сила тела 5 компенсирует потерю магнитодвижущей силы изделия 2, обусловленную влиянием зазора, что позво-f ляет применять устройство для контроля ферромагнитных изделий по измерениям магнитных характеристик, змеря- емых на спинке петли гистерезиса (остаточная индукция, коэрцитивная сила, релаксационная коэрцитивная сила и т.д.).

Например, магнитопровод 1 изготавливали из армко-железа высотой 50 мм с межполюсным расстоянием 30 мм и сечением 10x20 мм2. В нейтральной плоскости магнитопровода 1 сделан

5

разрез тол1:01ной 1 мм, в который помещали дашнк Холла типа ПХЭ60501 7А. На стержнях магнитопровода 1 располагалась намагничивающая обмотка 2x300 витков провода НЭТС-2 диаметром 0,83 мм, высота катумек 30 мм.

Амплитуда намагничиваюцих импульсов 20 А. В качестве ферромагнитного тела 5 был использован образец из стали Х12О1 после закалки с коэрцитивной силой 40,2 А/см. Размеры образца ПхПх50 мм3, он располагался на расстоянии от полюсов а 3,4 мм. Для определения толщины неферромагнитных прокладок 6 была снята зависимость остаточного потока в магнитопровояе (после намагничивания и перемагничи- вания двумя разнополярными импульсами) от величины зазора между полюсами магнитопровода 1 и изделием 2. Зазор моделировался с помощью мерных неферромагнитных пластинок. Я качестве изделия 2 использовался образец из стали ЗОИМ2 размерами 9x9x50 мм3 коэрцитивной силой 5 А/см. Как-видно из фиг. 3 (кривая 1), начиная с за1651251

зора 1,5 мм, величина остаточного магнитного потока, измеренная R маг- нитопроводе, не зависит от дальнейших вариаций зазора, поэтому можно выбрать b 1,5.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет значительно повысить достоверность (точность) контроля, а также осуществлять контропь изделий, не предъявляя жестких требований к поверхности последних.

Формула изобретения

Устройство для контроля ферромагнитных изделий, содержащее П-образный магнитопровод с намагничивающей обмоткой и измерителем магнитного параметра, отличающееся тем,

что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено ферромагнитной гге- ремычкой и двумя немагнитными прокладками, причем ферромагнитная перемычка размещена у полюсов магнитопровода, на которых расположены немагнитные прокладки.

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для неразрушающего контроля качества изделий из ферромагнитных материалов. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет сниже- ния влияния зазора. Устройство для контроля ферромагнитных изделий содержит разомкнутый магнитопровод, замыкаемый контролируемым изделием, с размеренными на магнитопроводе намагничивающими катушками, а также измеритель магнитного параметра. Ферромагнитное тело, помеп(аемое iR зоне потоков рассеяния магнитопропода вблизи последнего со стороны изделия, а также две одинаковые неферромагнитные прокладки, помещаемые на полюся маг- нитопровода, обеспечивают компенсацию потерь рабочего магнитного потока магнит опровода при увеличении зазора, так что показания измерителя не зависят от величины зазора в широком диапазоне его изменения (1,5-6 мм). 3 ил. i (Я С

15

Фиг.1

4

Фиг. 2

в, мм