Устройство для электромагнитного неразрушающего контроля Советский патент 1992 года по МПК G01N27/80 

1

(21)4841628/28 (22)25.06.90 (46)30.09.92. Бюл. №36

(71)Свердловский научно-исследовательский технологический институт

(72)Л.Н.Литвинов, С.В.Сытник, В.А.Парков и И.Р.Алферова

(56)Прибор для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В.В.Клюева, М.: Машиностроение, 1986, с. 64-81.

Мельгуй М,А. Магнитный контроль механических свойств сталей. Минск.: Наука и техника, 1980, стр. 46-70.

Михеев М.Н., Горхучов Э.С., Антонов А.В. и др. Прибор для неразрушающего магнитного контроля твердости отпущенных изделий из конструкционных и простых углеродистых сталей. Дефектоскопия, 1980, № 2, с. 31-34.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

(57)Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ферромагнитных материалов и изделий, предназначено для контроля механических свойств изделий после отпуска, и может быть использовано на машиноИзобретение относится к области неразрушающих испытаний ферромагнитных материалов и изделий, предназначено для контроля механических свойств изделий после отпуска, например, их твердости, и может быть использовано на машиностроительных, металлургических и других предприятиях.

Известны устройства неразрушающего контроля, содержащие блок перемагничистроительных, металлургических и других предприятиях. Цель изобретения - повышение достоверности контроля качества конструкционных сталей за счет исключения изменений величины остаточной индукции. При контроле блок 11 управления последовательно запускает блок 1 намагничивания и размагничивания постоянным полем и блок 3 намагничивания и размагничивания переменным полем, которые воздействуют на контролируемую деталь, помещенную в коаксиальные соленоиды 2 и 4, Феррозонд 5 регистрирует поля рассеяния детали, пропорциональные значениям остаточных индукций Вч и В2 после частичного размагничивания блоками 1 и 3 соответственно. Блок 6 регистрации полей рассеяния преобразует измеренные значения в постоянные напряжения AI и А2 которые через блоки 7 и 8 выборки и хранения поступают на первый и второй входы сумматора 9, на третьем входе которого установлено постоянное напряжение А0. Выходное напряжение сумматора 9, пропорциональное параметру контроля К + AiBi + A2B2 регистрируется индикатором 10. 1 з.п ф-лы, 3 ил.

вания,электромагнитный преобразователь, блок обработки измерительного сигнала и определения магнитных характеристик. Контроль с помощью известных устройств заключается в измерении магнитной характеристики и определений контролируемого свойства при наличии однозначной связи между магнитной характеристикой и контролируемым свойством,

сл

с

XI о ел

VI

о

ю

Недостатком известных устройств является низкая достоверность контроля механических свойств конструкционных сталей после высокотемпературного отпуска (450- 650°С), обусловленная отсутствием однозначной связи между магнитными характеристиками и контролируемым свойством большинства конструкционных сталей после высокого отпуска.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство электромагнитного неразрушающего контроля, содержащее последовательно соединенные блок намагничивания и размагничивания постоянным полем и соленоид, последовательно соединенные феррозонд и блок регистрации полей рассеяния и индикатор.

Контроль с помощью известного устройства заключается в измерении остаточной индукции детали после частичного размагничивания, по величине которой судят о свойствах материала. Недостатком из- вестного устройства является низкая достоверность, обусловленная тем, что для некоторых деталей величина остаточной индукции после частичного размагничивания немонотонно или незначительно меняется при высоком отпуске.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля качества конструкционных сталей.

Это достигается тем, что электромагнитное устройство неразрушающего контроля, содержащее последовательно соединенные блок намагничивания и размагничивания постоянным полем и соленоид, последовательно соединенные феррозонд и блок регистрации полей рассеяния, блок управления, выходом соединенный с управляющим входом блока намагничивания и размагничивания постоянным полем, и индикатор снабжено после- довательно соединенными блоками размагничивания переменным полем и вторым соленоидом, двумя блоками выборки и хранения и сумматором, выход блока регистрации полей рассеяния соединен с первыми входами блоков выборки и хранения, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, третий вход которого предназначен для установки постоянного напряжения, а его вход соединен с входом индикатора, второй выход блока управления подключен к управляющему входу блока размагничивания переменным полем, а третий и четвертый выходы соединены со вторыми входами, соответственно, первого и второго блоков выборки и хранения.

Блок намагничивания и размагничивания постоянным полем выполнен в виде усилителя мощности с обратной связью по току.

На фиг.1 приведена функциональная

блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы основных сигналов работы устройства; на фиг.З - изменение магнитного состояния контролируемой детали при

0 изменении намагничивающего и размагничивающего полей.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 намагничивания и размагничивания постоянным полем и первый

5 соленоид 2, блок 3 размагничивания переменным полем и второй соленоид 4, а также последовательно соединенные феррозонд 5 и блок 6 регистрации полей рассеяния, блоки 7 и 8 выборки и хранения, сумматор 9,

0 индикатор 10 и блок 11 управления.

Выход блока 6 подключен к первым входам блоков 7 и 8, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 9, на третьем входе ко5 торого установлено постоянное напряжение, а выход подключен к индикатору 10. Первый выход блока 11 управления соединен с первым входом блока 1, второй выход блока 11 подключен к второму входу блока

0 1 и к входу блока 3, третий и четвертый выходы блока 11 подключены к вторым входам, соответственно блоков 7 и 8.

Блок 1 намагничивания и размагничивания постоянным полем предназначен для

5 создания постоянного тока возбуждения и выполнен по схеме усилителя мощности с обратной связью по току. Блок 3 размагничивания предназначен для создания изменяющегося по времени тока возбуждения и

0 выполнен по схеме генератора синусоидального тока с измеряемой амплитудой. Соленоиды 2 и 4 предназначены для намагничивания и размагничивания контролируемой детали и выполнены коаксиально.

5 Феррозонд 5 предназначен для регистрации поля рассеяния детали, пропорционального остаточной индукции после частичного размагничивания и выполнен по схеме градиентометра. Блок 6 регистрации

0 полей рассеяния предназначен для преобразования измеренного поля рассеяния в постоянное напряжение, пропорциональное величине поля, и выполнен по известной схеме, включающей блок возбуждения

5 феррозонда и фазовый детектор. Блок 7 и 8 выборки и хранения применяются по своему прямому назначению и выполнены на микросхемах КР1100СК2.

Сумматор 9 применяется по своему прямому назначению и выполнен по известной

схеме. Индикатором 10 служит вольтметр универсальный В7-16. Блок 11 управления предназначен для синхронизации работы устройства, выполнен по схеме распределения импульсов, содержит генератор импульсов, делитель частоты и дешифратор.

Устройство работает следующим образом. С первого выхода блока 11 управления, управляющий сигнал VCxi (фиг.2а) поступает на вход блока 1, который вырабатывает в интервале Ti - Т2 намагничивающий ток 0 и в интервале размагничивающий ток И (фиг.2б). При этом поле в соленоиде 2 меняется как показано на фиг.Зв, а магнитная индукция детали меняется из состояния с произвольной индукцией В0 через состояние В : остаточной индукцией и частичное размагничивание с индукцией BHi в состояние с остаточной индукции Bi после частичного размагничивания полем Hi (фиг.За).

Феррозонд 5 регистрирует поле рассеяния детали, пропорциональное индукции Вч, которое преобразуется блоком 6 в постоянное напряжение VB-I , поступающее на первый вход блока 7 выборки и хранения, и в момент Т5 прихода на его второй вход управляющего сигнала VCx3 (фиг.2в) с третьего выхода блока 11, на выходе блока 7 устанавливается постоянное напряжение VBI (фиг.2г).

Блок вырабатывает в интервале времени Те - Т намагничивающий ток 1е и в интервале времени Те - Тд размагничивающий ток 12 (фиг.2б). В интервале времени Ts - Тд на вход блока 3 поступает управляющий сигнал VCx2 (фиг.2д) со второго выхода блока 11, и блок 2 вырабатывает в интервале Та - Тд синусоидальный ток з с изменяющейся амплитудой (фиг.2е). При этом поле в соленоидах 2 и 4 меняется как показано на фиг.Зг, а магнитная индукция детали меняется из состояния с индукцией Вт через состояние с остаточной индукцией Вг и частичное размагничивание до индукции Вн2 и по частным петлям гистерезиса в состояние с остаточной индукцией Ва после частичного размагничивания (фиг.Зб). Феррозонд 5 регистрирует поле рассеяния дета- ли, пропорциональное индукции В2, которое преобразуется блоком 6 в постоянное напряжение VB2, которое поступает на первый вход блока 8 выборки и хранения, и в момент Тю прихода на его второй вход управляющего сигнал /Сх4(фиг.2ж) с четвертого выхода блока 11 на выходе блока 8 устанавливается постоянное напряжение

Ув2 (фиг.2з). Напряжения VBI и VB2 с выходов блоков 7 и 8 поступает, соответственно, на первый и второй входы сумматора 9, на третьем входе которого установлено посто- янное напряжение VO.H сумматор 9 реализует формирование выходного сигнала VK (фиг.2и) согласно соотношению

VK Vo + Al VB1 + A2-VB2

10

Изобретение позволяет получить положительный эффект, заключающийся в повышении достоверности контроля механических свойств изделий из конструкционных сталей после высокотемпературного отпуска за счет получения параметра контроля, однозначно связанного с изменением свойств сталей при отпуске. С помощью устройства количественно

оценивают контролируемое свойство, например, твердость.

Формула изобретения

1.Устройство для электромагнитного неразрушающего контроля, содержащее

последовательно соединенные блок намагничивания и размагничивания постоянным полем и соленоид, последовательно соединенные феррозонд и блок регистрации полей рассеяния, блок управления, выходом

соединенный с управляющим входом блока намагничивания и размагничивания постоянным полем, и индикатор, отличающее- с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля качества конструкционных

сталей, оно снабжено последовательно соединенными блоками размагничивания переменным полем и вторым соленоидом, двумя блоками выборки и хранения и сумматором.выход блока регистрации полей рассеяния соединен с первыми входами блоков выборки и хранения, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, третий вход которого предназначен для установки постоянного

напряжения, а его выход соединен с входом индикатора, второй выход блока управления подключен к управляющему входу блока размагничивания переменным полем, а третий и четвертый выходы соединены с вторыми входами соответственно первого и второго блоков выборки и хранения,

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок намагничивания и размагничивания постоянным полем выполнен в

виде усилителя мощности с обратной связью по току.

Фиг. 2

U

Ј-,

fa

л

4J

/

л. -

d

Ho

Hi

ft«.3

в /

S

f