Способ обнаружения дефектов в изделиях из магнитного материала Советский патент 1939 года по МПК G01N27/84 

Ряд известных методов магнитной дефектоскопии основан на улавливании магнитных потоков рассеяния, возникающих при наличии дефекта у поверхности исследуемого тела, при намагничивании его сильным магнитным полем или при пропускании по нему токов большой силы.

В частности, известно использование для указанной цели враш.ающихся магнитных полей. Обычцо подобные методы используются для контроля изделий правильной цилиндрической формы, например, валов, труб, вагонных осей и т. п. Для создания вращающегося поля может быть использована .магнитная система по типу статора электрической машины трехфазного тока, окружающая исследуемую деталь. При включении обмоток в сеть трехфазного переменного тока в статоре возникает вращающееся поле, пронизывающее исследуемое изделие. При зтом, в последнем возбу кдаются вихревые токи, создающие собственный магнитный поток, замыкающийся внутри изделия. Если в нем имеется поврежденное место (раковина, трещина, или иной дефект), то магнитный поток

выходит наружу, создавая магнитный поток рассеяния над поврежденным местом.

Эти потоки рассеяния могут быть обнаружены помощью соответствующих индикаторов различного типа. В качестве такого индикатора может быть использован порошок из ферромагнитного материала в сухом виде или в смеси с какой-либо жидкостью, служащей для покрывания исследуемого изделия, который, притягиваясь к поверхности последнего в месте выхода потоков рассеяния, указывает на наличие в данном месте дефекта.

Особенность предлагаемого способа заключается в том, что наличие потоков рассеяния обнаруживают по изменениям характера создаваемого вращающимся полем движения взвещенных в жидкости частиц магнигиого металла, заключенных в замкнутом сосуде. Таким образом, вращающееся магнитное поле действует, с одной стороны, на железные частицы суспензии и, с другой стороны, вызывает токи Фуко в исследуемом металле. Эти вихревые токи создают свои магнит 1ые потоки рассеяния. Под

действием двух указанных магнитных потоков создается определенное движение железных частиц и, одновременно, та или иная степень ее прозрачности. Суспензия просвечивается тонким пучком света, падающего на фотоэлемент, и получаемые при этом фототоки в указательном или регистрирующем приборе фиксируют в конечном счете те или иные аномалии металла.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают в двух проекциях примерную форму выполнения устройства, основанного на предложенном способе, фиг. 3 - оптическую и электрическую схему устройства.

Исследуемое изделие 9 (труба, вал и т. п.) окружено электромагнитной системой 7 по типу статора обычного трехфазного двигателя, снабженного обмоткой 8. В ряде случаев практики, вместо изображенного на эскизе статора обычной формы, при исследовании балок, рельсов и других видов г роката может оказаться более целесообразной конструкция плоского «развернутого статора с бегущим, а не вращающимся магнитным потоком. В данном случае имеется в виду одна из тех конструкций, которые находят применение в индукционных и измерительных приборах (ватметрах), электроотбойных молотках и в других случаях, когда бегущее поле увязывается с поступательным движением механизма.

В зазоре между статором 7 и изделием 9 помещено замкнутое полое кольцо из изолирующего прозрачного материала (стекло, целлюлоид и т. п.), заполненное, так называемой, магнитной суспензией, состоящей из порошка железа, крокуса и т. п., взвещенных в керосине или бензине. Вращающееся магнитное поле увлекает за собой с постоянной скоростью железные частицы, распределяющиеся по периферии кольца. Если учесть, что мощность, обусловливаемая вращающимся магнитным потоком, пропорциональна квадрату напряжения, приложенного к зажимам обмотки, и что скорость вра5цающихся железных частиц постоянна, при определенной вязкости жидкости и частоте тока, то действующая

на частицы тангенциальная сила Р легко поддается регулированию со стороны подводимого к обмотке напряжения.

В то же самое вращающееся магнитное поле, в котором находится кольцо с магнитной суспензией, вводится исследуемое ферромагнитное изделие. В последнем индуктируются вихревые токи или токи Фуко. Эти токи создают свои магнитные потоки, действующие с определенной силой притяжения на железные частицы суспензии. Сила втягивания частиц в неоднородное поле определяется по фор.муле:

Р„оЯ

F v.:cH-,

где V - объем частицы

X - магнитная восприимчивость

частицы

Я -напряженность поля рассеяния Б месте нахождения частицы.

с1Н ,градиент поля рассеивания

в том же месте.

Эта формула ясно говорит о зависимости силы F, от характера магнитного поля металла, как., например, от радиуса кривизны, от степени пологости или крутизны силовых линий, т. е. F в конечном счете определяется специфичностью металла (его структурой, дефектами).

Под воздействием данной силы прежняя траектория частиц резко меняется, отклоняясь от периферии к внутреннему кругу кольца. Результирующая двух основных сил Р и f приводит к перераспределенуЕо частиц в кольце, к той или иной сгущенности или плотности суспензии во внутренней зоне трубки, где раньще (при отсутствии исследуемого металла) мы имели чистую, прозрачнуЕо жидкость. Это перераспределение частиц в кольцевой трубке может быть обнаружено на глаз, но более целесообразным является использование для этой цели фотоэлемента.,

При фотоэлектрическом просвечивании суспензии мы получаем фототоки, изменяющиеся в зависимости от расположения магнитных частиц и, тем самым, мы получаем ясное, объективное представление о всех изменениях в фактическом строении исследуемого металла.

Таким образом, мы сводим магнитн.ый анализ металла к исследованию прозрачности суспензии или, в известной степени, к ее колориметрическому и нефелометрическому исследованию.

Фотоэлектрическая часть устройства также изображена на прилагаемых чертежах.

Луч от источника света 1 проходит через линзу 2, диафрагму 5, призму 4 и кольцо 13, заполненное магнитной суспензией 12, и попадает затем нафотоэлемеит 5, в цепь которого включен измерительный прибор 16. Источник света и вся оптическая часть заключены в кожух 10, не пропускающий света. Процесс испытания осуществляется следующим образом.

Исследуемое изделие 9, в направляющих роликах 14, с определенной скоростью пропускается сквозь статор 7, обмотка которого включена в сеть переменного тока. О наличии дефекта судят по отклонению прибора 16 в цепи фотоэлемента 5. Так как поврежденное место изделия может оказаться со стороны, противоположной распололсению фотоэлемента, то, помимо продольного смеи1,ения, изделие следует также поворачивать вокруг собственной оси.

.Предмет изобретения.

1.Способ обнаружения дефектов в изделиях из магнитного материала путем возбуждения в них вращающегося магнитного поля, например, при помощи магнитной системы в виде трехфазного кольцевого статора, охватывающего деталь, отличающийся тем, что наличие дефекта определяют по круговому движению взвешенных в жидкости частиц магнитного материала, при одновременном воздействии на них вращающегося поля и потоков рассеяния, возникающих под действием того же поля в исследуемом теле, в случае наличия в нем поврежденного места.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся применением замкнутого кольцеобразного сосуда из прозрачного материала, предназначенного для заполнения его какой-либо жидкостью с взвещенными в ней магнитными частицами, с це-чью создания кругового движения частиц под действием вращающегося магнитного поля, при помещении внутрь кольца исследуемой намагниченной детали.

3.В устройстве по п. 2 применение фотоэлемента, предназначенного для освещения его лучом, проходящим сквозь кольцевой сосуд, для того, чтобы- по величине фототока, меняющейся в зависимости от прозрачности заполняющей сосуд жидкости, можно было определить место нахождения повреждения в исследуемом изделии. к авторскому с «1детельстЕу М. 56145 М. Слиоиберга

фиг. 3 W -

Ю

фиг 2