Намагничивающее устройство Советский патент 1993 года по МПК G01N27/85 

1зобретение относится к устройствам намагничивания, предназначено, например, для магнитной записи полей дефектов при контроле качества ферромагнитных изделий и может быть использовано в строительстве и нефтегазодобывающей промышленности, машиностроении, судостроении, а также в других отраслях техники, требующих проведения контроля изделий на наличие дефектов сплошности.

Известно намагничивающее устройство (НУ)|типа Шатун, выполненное в виде электромагнита с П-образным магнитопро- водо м, предназначенным для намагничивания сварных швов, например; трубопроводов.

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность намагничивания, обусловленная наличием магнитных потоков утечек из межполюсного промежутка НУ, поскольку замыкание силовых линий магнитного поля в намагничиваемой детали между полюсами НУ происходит не только в его межполюсном промежутке, но и в окружающих НУ областях детали. Кроме того, часть силовых линий замыкается по воздуху через внутреннюю и наружную поверхности магнитолровода НУ, причем часть утечек растет с увеличением напряженности магнитного поля.

Для уменьшения утечек магнитного потока через окружающие НУ области детали применяют дополнительные и вспомогаVJ о

СА) 00 СЛ 00

тельные электромагниты. При этом два вспомогательных электромагнита расположены по краям межполюсного промежутка основного электромагнита и их продольные оси симметрии совпадают, а обмотки подключены к выходам импульсного генератора. Два дополнительных электромагнита расположены с наружной стороны полюсов основного электромагнита, продольные оси симметрии их магнитопроводов параллельны оси симметрии магнитопровода основного электромагнита, а обмотки подключены к блоку питания основного электромагнита в противоположной полярности по отношению к обмотке основного электромагнита. Вспомогательные электромагниты уменьшают утечки магнитного потока в детали на краях межполюсного промежутка основного электромагнита, а дополнительные электромагниты - в прилегающих к наружным сторонам основного электромагнита областях детали.

Недостатком известного устройства является то, что магнитные потоки в основном и дополнительных электромагнитах взаимодействуют между собой только посредством замыкания через металл намагничиваемого изделия и являются практически независимыми. Вследствие этого для обеспечения процесса намагничивания, необходимо увеличивать габариты и энергопотребление до- полнительных электромагнитов НУ до величин, соответствующих основному электромагниту, что приводит к неудобствам в работе с НУ. Уменьшение параметров дополнительных электромагнитов вызывает снижение эффективности намагничивания с помощью указанного НУ вследствие возрастания магнитных потоков утечек. Кроме того, для повышения эффективности работы П-образного электромагнита необходимо располагать электрические обмотки на его полюсных наконечниках. Такие НУ в известном устройстве не могут быть использованы, поскольку в случае их использования увеличивается расстояние между основным и дополнительными электромагнитами НУ на расстояние, равное толщине обмоток, и поля электромагнитов, входящих в состав НУ, оказывают незначительное влияние друг на друга, утечки магнитного поля основного электромагнита растут, эффективность намагничивания падает. Таким образом, в известном НУ для обеспечения его работоспособности необходимо максимальное сближение магнитопроводов, что достигается за счет ухудшения эффективности каждого из входящих в НУ электромагнитов, путем размещения электрических обмоток не на полюсах электромагнитов, а

на ярме каждого из них. Кроме того, в известном устройстве не устраняются утечки магнитного потока, обусловленные замыканием магнитного поля через наружную поверхность магнитопроводов основного и дополнительных электромагнитов НУ,

Цель изобретения - повышение эффективности намагничивания и расширение технологических возможностей при намаг0 ничивании деталей различной формы.

Указанная цель достигается тем, что намагничивающее устройство, содержащее основной электромагнит, выполненный в виде П-образного магнита, два дополни5 тельных электромагнита, расположенных с наружной стороны полюсов основного электромагнита, продольные оси симметрии которых параллельны продольной оси симметрии магнитопровода основного

0 электромагнита, два вспомогательных электромагнита, расположенных по краям межполюсного промежутка основного электромагнита, продольные оси симметрии которых совпадают, а также источник

5

постоянного тока и импульсный генератор,

подключенные к обмоткам электромагнитов, снабжено управляющим блоком коммутации, входы которого подключены к выходам источника постоянного тока и им0 пульсного генератора, а выходы - к обмоткам основного и дополнительного электромагнитов, вспомогательные электромагниты подключены ко второму выходу импульсного генератора, а магнитопроводы

5 основного и дополнительных электромагнитов образуют общий магнитопровод с четырьмя полюсными наконечниками, на которых расположены обмотки соответствующих электромагнитов.

0 Обмотки вспомогательных электромагнитов могут охватываться обмотками основного электромагнита, при этом магнитопроводы вспомогательных электромагнитов выполнены из материала с индук5 цией насыщения большей, чем индукция насыщения материала магнитопровода основного и дополнительных электромагнитов.

На фиг. 1 показано предлагаемое уст0 ройство; на фиг. 2 - намагничивающее устройство (НУ) с вспомогательным электромагнитом; на фиг. 3 - сечение внутреннего полюсного наконечника с вспомогательным электромагнитом.

5 НУ выполнено в виде ярма 1 с присоединенными к нему внутренними 2, 3 и наружными 4, 5 полюсными наконечниками, на которых размещены электрические обмотки 6-9 соответственно. Для питания электрических обмоток б - 9 НУ снабжено

источником 10 постоянного тока и импульс-.

ны

и генератором 11.

По краям внутренних полюсных нако- не1 никое 2 и 3 с двух сторон НУ расположе- вспомогательные электромагниты с нитопроводом 12 (второй противопо- кно отстоящий не показан) и электриче- ми обмотками 13. подключенными к

ны

ма ло

СК1

вы

соду импульсного генератора 11.

Возможен вариант выполнения НУ, в котором вспомогательные электромагниты ОХЕ атываются обмотками б и 7 внутренних полюсных наконечников 2 и 3. В этом случае ма нитопроводы 13 выполнены из материала с индукцией насыщения большей, чем индукция насыщения материала магнито- провода основного и дополнительных элек- трс магнитов.

НУ снабжено управляемым блоком комму ации 14, входы которого подключены к вы содам источника 10 постоянного тока и импульсного генератора 11, а выходы - к эл ктрическим обмоткам 6-9.

НУ работает следующим образом.

НУ устанавливают вдоль контролируемо 6 участка детали. В промежуток между полюсами 2 и 3 помещается магнитная лента ii прижимается к контролируемому участку Затем в случае необходимости намагничивания поверхности деталей об- мо гки 6 и 7 с помощью блока коммутации 14 подключают к импульсному генератору 11, а обмотки 8 и 9 - к источнику постоянного тока 10. При необходимости объемного на- ма ничивания деталей с помощью блока коммутации 14 обмотки 6 и 7 подключают к ист очнику постоянного тока 10, а обмотки 8 и Ј - к импульсному генератору 11. После этсго включением соответствующего источника питания возбуждают электрический ток в обмотках б и 7. Например, в случае подключения обмоток б и 7 к источнику посте янного тока 10 магнитное поле, создаваем е электрическими обмотками 6 и 7, образует в магнитопроводе НУ три замкнуты;: магнитных потока..Первый (основной) циркулирует по контуру: полюсный нако- не1 ник 2 - участок детали - полюсный нако- не1 ник 3 - ярмо 1; два дополнительных по-ока. один из которых замыкается в контуре: полюсный наконечник 2 - деталь - полюсный наконечник 4 - ярмо 1, а другой в контуре: полюсный наконечник 3 - ярмо 1 - полюсный наконечник 5 - деталь. После этого кратковременно включают импульсный генератор 11. В обмотках 13 вспомога- тел|ьных электромагнитов возбуждается переменное магнитное поле, которое через ма нитопроводы 12 замыкается в участке делали, прилежащем к контролируемому

участку. При этом переменное поле от вспомогательных электромагнитов взаимодействует с постоянным полем, возбуждаемым обмотками 6 и 7 в контролируемом участке детали, вследствие чего на краях последнего возникают зоны безгистерезисного намагничивания, сокращение утечки постоянного магнитного поля из контролируемого участка детали. При этом вспомога0 тельные электромагниты могут охватываться обмотками 6 и 7. В этом случае на магнитопроврды 13 вспомогательных электромагнитов воздействует комбинация постоянного от обмоток б и 7 и переменного

5 от обмоток 1.3 полей, что приводит к их без- гистерезисному намагничиванию. Поскольку магнитопроводы 13 вспомогательных электромагнитов выполнены из материала с более высокой индукцией насыщения, чем у

0 материала остального магнитопровода НУ, то их работоспособность сохраняется также в полях, возбуждаемых соответствующими обмотками НУ.

После включения импульсного генера5 тора 11 переменные магнитные поля возбуждаются в обмотках 8 и 9. Они взаимодействуют с постоянным магнитным полем, создаваемым обмотками 6 и 7 внутри магнитопровода и в контролируемой дета0 ли. При этом в зависимости от полярности подключения обмоток 8 и 9 возможны различные варианты применения НУ.

Если полярность обмоток 8 и 9 совпадает и противоположна полярности обмоток 7

5 и 9, то импульсное поле вытесняет постоянное поле из наружных полюсных наконечников 4 и 5 и, замыкаясь по наружной поверхности ярма 1, проникает в поверхностные слои контролируемого участка дета0 ли, что повышает общий уровень поля в контролируемом участке, во-первых, за счет совместного воздействия постоянного и переменного полей, и, во-вторых, за счет более эффективного использования

5 (уменьшения утечек) постоянного поля. При таком подключении обмоток предложенное НУ позволяет эффективно намагничивать толстостенные детали либо контролировать поверхность толстостенных деталей.

0 При контроле деталей трубчатой формы, например продольных сварных швов труб, целесообразно следующее подключение обмоток 8 и 9: полярность обмотки 8 противоположна полярности обмотки 6, а

5 полярность обмотки 9 противоположна полярности обмотки 7. В этом случае после включения импульсного источника 11 в катушках 8 и 9 возбуждается переменное поле, которое усиливает постоянно магнитное поле дополнительных потоков катушки 6 и 7

соответственно. Указанная комбинация полей приводит к безгистёрезисному намагничиванию участков детали, заключенных между полюсными наконечниками 2-4 и 3- 5, что сокращает утечки постоянного магнитного поля из участка детали между полюсами 2 и 3.

При намагничивании изделий, имеющих переменную толщину, например, сваренных из деталей разной толщины и возникающей, при этом необходимости , уменьшения утечек магнитного поля в более толстостенную деталь целесообразно следующее подключение обмоток: полярности обмоток 8, 9 и 7 совпадают и противоположны полярности обмотки. В этом случае при включении импульсного источника 11 постоянный магнитный поток, .создаваемый, обмотками 6 и 7, взаимодействует с охватывающим его переменным магнитным потоком, замыкающимся через полюсные наконечники б и 9, что обеспечивает услОв йя для безгистерезиснрго намагничивания контролируемого участка. Комбинированный магнитный поток, создаваемый постоянным магнитным потоком обмотки 6 и переменным магнитным потоком обмотки 8,

замыкающийся через полюсные наконечники 4 и 2 в утолщенной части контролируемой детали, уменьшает утечки в нее основного потока.

При необходимости намагничивания поверхности детали (контроль поверхностных дефектов) целесообразно переключение коммутатора 14 о положение, в котором

обмотки 6 и 7 подключаются к импульсному генератору 11, а обмотки 8 и 9 - к источнику постоянного тока 10. При этом возможны все описанные варианты взаимной полярности обмоток в зависимости от типа намагничиваемой детали.

Во всех описанных случаях после отключения импульсного генератора 11. производят отключение источника 10 постоянного тока и перемещают НУ на новый контролируемый участок детали с размещенной на нем магнитной лентой и цикл- намагничи ванйя после этого повторяют.

По сравнению с известными предложенное техническое решение обеспечивает

повышение эффективности намагничивания и расширение технологических возможностей.

Изобретение относится к устройствам нам гничивания и предназначено, например, для магнитной записи полей дефектов при онтроле качества ферромагнитных изделий. Цель изобретения - повышение эффективности намагничивания и расширение номенклатуры контролируемых деталей. Намагничивающее устройство, содержащее основной электромагнит в виде П-образно- го магнита, два дополнительных и два вспомогательных электромагнита, источник постоянного тока и импульсный генератор, снабжено управляющим блоком коммутации, входы которого подключены к выходам источника постоянного тока и генератора, а выходы - к обмоткам основного и дополнительных электромагнитов. Вспомогательные электромагниты подключены к второму выходу импульсного генератора, а магнито- проводы основного и дополнительных электромагнитов образуют общий магнитопровод с четырьмя полюсными наконечниками, на которых расположены обмотки. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. w Ё

Формула изобретения

Редактор

Составитель В.Петраковский

Техред М.МоргенталКорректор Н.Ревская