Намагничивающая система для магнитного контроля цилиндрических объектов Советский патент 1981 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к магнитной структуроскопии и может быть ис пользовано в черной металлургии и машиностроении для контроля структуры (твердости, качества термообработки, внутренних напряжений и т цилиндрических изделий, например, Tpyfj, сосудов, штанг и т,п. Известны накладные преобразователи, которые могут Сыть использова ны для целей структуроскопии изделий из ферромагнитных материалов Llj Недостатком этих преобразователе является то, что измерительные обмотки охватывают суммарный магнитный поток преобразователя, вытекающий из полюсов и распространяющийся по изделию и воздушному пространству, что приводит к низкой чувствительности к структуре материала изделия в зоне контроля. Известен также преобразователь содержащий магнитопровод П-образной формы, состоящий из трех частей причем намагничивающая обмотка охватывает все три части, а измерительная расположена на средней части. Магнитный поток в плоском изделии от средней части магнитопровода представляет собой пучок практически параллельных магнитных линий, поэтому ЭДС измерительных обмоток связана со свойствами именно исследуемого участка и слабо зависит от магнитных свойств соседних участков. Указанный преобразователь предназначен для измерения напряжений в ферромагнитных сталях, он может применяться во всех тех случаях, когда важно локализовать участок контроля например, при структуроскопии различных плоских изделий. Магнитный поток, вытекающий из полюсов преобразователя, условно можно разделить на три части: первая- магнитный поток через контролируемый участок изделия, вдорая - магнитный латок, растекающийся по изделию вне контролируемого участка, третья манитный поток рассеяния, замыкающийся по воздуху, минуя изделие. Первая часть магнитного потока наиболее тес но связана с магнитными и. следовательно, с физико-механическими свойствами (структурой; изделия. Для того чтобы эта связь имела явно выраженный характер, режим намагничивания контролируемого участка должен иметь определенное (оптимальное) значение. Вторая часть магнитного потока слабо связана со свойствами контролируемого участка изделия, во-первых, потому что вторая часть потока распространяется по участкам изделия, где режим намагничивания отличается от режима контролируемого участ;ка, что в ряде случаев искажает характер связи магнитных и физико-механических свойств во-вторых, на эту часть потока сильно влияет краевой эффект, связанный с конечной длиной изделия. Третья част магнитного потока (потоки рассеяния} почти не связана со свойствами материала изделия, но увеличивает постоянный уровень ( ион ) ЭДС измеритель ных обмоток накладного преобразователя, что услои няет работу аппаратур предназначенной для анализа этой ЭДС Распределение второй части магн|1Тного потока намагничивающей системы, установленной на цилиндрическое изделие, отличается от распределения этой масти потока системы, установленной на плоское изделие. В первом случае, кроме потоков, растекающихся по соседним с контролируемым учас ком изделия, имеется поток, растекаюи;ийся по верхней части изделия, если система наложена на цилиндрическое изделие снизу 2. По основному авт.св. N 690375 известна намагничивающая система для магнитного контроля цилиндрических объектов, содержащая П-образный магнитопровод с обмоткой, рабочие поверхности которых выполнены в виде выпуклых цилиндрических поверхностей 3. 11едостатком известной системы является то, что она не позволяет отделить сигналы потока, проходящего по контролируемому участку от сигналов потоков, проходящих по верхней части цилиндрического изделия, минуя контролируемый участок и от потоков рассеяния. Целью изобретения является повышение чувствительности к структуре материала изделия. Поставленная цель достигается тем, что система снабжена измерительными обмотками, рабочие поверхности полюсов выполнены с пазами в виде замкнутого контура, а обмотки уложены в эти пазы. На фиг. 1 представлена намагничивающая система, общий вид; на фиг. 2 - то же, вертикальное сечение; на фиг. 3 - схематичное распределение магнитного потока одного полюса; на.фиг. t - то же, в нижней части контролируемого изделия. Намагничивающая система содержит П-образный магнитопровод 1, намагничивающую обмотку 2 и измерительные обмотки 3 и . Рабочие поверхности полюсов, обращенные в сторону контролируемого изделия, выполнены в виде частей цилиндра, в которых вырезаны пазы 5. Расположение измерительных обмоток в пазах на рабочей поверхности полюсов устраняет необходимость разделения магнитопровода на несколько частей. Паз каждого полюса представляет собой замкнутый контур и расположен на торцовой поверхности полюса так, чтобы охватывать только ту часть магнитного потока, которая проходит непосредственно через контролируемый участок изделия. Такое расположение паза устраняет влияние второй и третьей частей потока преобразователя на ЭДС измерительных обмоток и тем самым повышает чувствительность преобразователя к структуре контролируемого участка. Цилиндрическая форма полюсов имеет то достоинство, что при изменении внешнего диаметра изде-пия положение линии максимального магнитного контакта изменяется незначительно и в пределах участка полюса, охваченного пазом с измерительной обмоткой, где во всех случаях распространяется только поток контролируемого участка изделия 6 (фиг. 2). Работа преобразователя осуществляется следующим образом. По намагничивающей обмотке 2 протекает ток заданной формы, при этом по магнитопроводу 1 и изделию 6 распространяется магнитный поток, который состоит из трех частей: первая часть 7 поток через контролируемый участок изделия, вторая часть

8- поток, растекающийся по изделию .сверху (фиг. З) и с боков (фи .+) от

контролируемого участка, третья част

9- поток рассеяния, замыкается по воздуху, минуя изделие.

Пазы 5 образуют на поверхностях полюсов замкнутые контуры и расположены в зоне магнитного контакта полюсов магнитопровода и поверхности изделия, при этом измерительные обмотки, уложенные в пазь|, охватывают только поток 7 контролируемого участка изделия, а потоки 8 и 9 не оказывают заметного влияния на ЭДС измерительных обмоток, а следовательно и на результаты контроля.

Предлагаемая намагничивающая система может быть использована в автоматических установках для обнаружения незапланированной марки стали для контроля качества термообработки труб диаметром 150-352 мм.

Формула изобретения

Намагничивающая система для магнитного контроля цилиндрических объектов по авт.св. СССР N 690375, о тличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности к структуре материала изделия, она снабжена измерительными обмотками, рабочие поверхности полюсов выполнены с пазами в виде замкнутого контура, а обмотки уложены в эти пазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Городинский И. А. Магнитные и электрические методы испытания материалов. Госпланиздат, М.-Л., , с. 36, рис. 20.

2.Авторское свидетельство СССР N 188736, кл. G 01 N 27/86, 1966.

3.Авторское свидетельство СССР № 690375, кл. G 01 N 27/86, 1976.

фиг.2