Электромагнитный преобразователь для контроля глубины упрочненного слоя Советский патент 1982 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушав щему контропю глубины упрочненного слоя стальных изделий, например, глубины цементированного елоя, глубины отбепа . отливок КЗ серого чугуна и т.п. и мсжет быть использовано на машиностроительных предприятиях.

Известен электромагнитный преобразователь, содержащий П-образный магнитопровод, размещенные на стержнях маг нитопровода возбуждающую и измерительную обмотки 1 3.

Недостатком преобразователя является малая чувствительность к неоднородноотям контролируемого материала.

Наиболее близким к изобретению я&ляется электромагнитный преобразователь для контроля глубины упрочненного слоя, содержащий Ш-образный магнитопровод, размещенную на среднем стержне возбуждающую обмотку и две встречно-включенные измерительные обмотки, размещенные на крайних стержнях. Стержни магкитопровода имеют одинаковое сечение, а

крайние стержни одинаково удалены от . среднего стержня 2 .

Недостатком преобразователя Является низкая чувствительность к глубине поверхностного упрочненного слоя контролируемого изделия.

Цепь изобретения - повышение чувствительности преобразователя.

Указанная цель достигается за счет того, что в электромагнитном преобразователе для контроля глубины упрочненного слоя, содержащем Ш-образный магнитопровод, размещенную на среднем стержне возбуждающую обмотку и две встречно- включенные измерительные обмотки, размещенные на крайних стержнях, сечение э одного из крайних стержней .

выбрано из соотношения 2У5 , сечение S.j среднего и второго крайнего стержня выбрано из соотношения 2 Щ, hnictxi расстояние между средним и меньшим крайним стержнем выбирается из соотношения 2 У, а между большим крайггим стержнем и средним стержнем из соотношения 2f5 где fi - минимальная глубина упрочненного слоя; Ъгг(а - максимальная глубина упрочненного слоя. На чертеже показана конструкция преобразователя. Преобразователь содержит возбуждающую обмотку 1, размещенную на среднем стержне 2 П-образного магнитопровода и две юмерительные обмотки 3 и 4 включенные встречно, размещенные на крайних стержнях 5 и 6 магнитолровода. Стержень 5 имеет меньшее сечение, чем стержень 6, и расположен на меньшем расстоянии от стержня 2, чем стержень 6. Сечение стержня 6 равно сечени стержня 2. Сечение S-i стержня 5 выбра но из соотношения 2Vs7 - минимальная глубина поверхностного упрочненного слоя 7 контролируемого изделия 8. Сечение За стержня 6 вы брано из соотношения 2Ys гое tifnd - максимальнаяглубина поверхност ного упрочненного слоя 7. Расстояние АВ между стержнями 2 и 5 равно 2fS7. Расстояние СД между стержнями 2 и 6 равно 2T5ij . Число витков измерительной обмотки 3 больше числа витков обмотки 4. Числа Витков обмоток 3 и 4 выбраны из условия равенства ЭДС обмоток при установке преобразователя на изделие с максимальным по глубине упрочненным слоем 7. Выводы обмотки 1 возбуждения соединены с зажимами 9, выводы измерительных обмоток 3 и 4 со динены с зажимами 10. Преобразователь Сработает следующим образом. При подключении зажимов 9 к источнику переменного тока (не показан) по обмотке 1 возбуждения потечет переменный ток, создающий два магнитных потока, которые (оба) проходят по среднему стержню 2, образуя общий маг нитный поток возбуждения, а затем раз ветвляются и проходят по крайним стержням 5 и 6 и участкам контролируемого изделия. Так как глубина проникновения магнитного поля в первом приблтйкении равна 2, где 5 - сечение стержня (площадь полюса), то при ;ух;ловии 2fs магнитный потЬк стержня 3 всег да замыкается лишь в поверхностном упрочненном слое 7, и его величина опр еляется только .свойствами слоя (структурой, твердостью, концентрацией диффу(ьирующих элементов и т.ш), и не зависит от глубины слоя. Магнитный поток тегжня 6 при условии 2У5 7/11гпц, всегда замыкается лишь частично в поверхностном слое 7, часть его проходит по материалу изделия 8. При этом величина потока определяется и свойствами слоя 7, и его .глубиной. Магнитные потоки в крайних стержнях наводят ЭДС в обмотках 3 и 4. При этом ЭДС обмотки 3 зависит только от свойств слоя 7, а ЭДС обмотки 4 - и от свойств слоя 7, и от его глубины. Т.е. магнитное сопротивлерте участка разветвленной магнитной цепи, проходящего через стержень 5, меньше, чем учас , тка, проходящего через стержень 6, вслед ствие меньшего сечения стержня 5 при равных магнитных проницаемостях стержней 5 и 6, магнитный поток стержня 5 меньше, чем стержня 6 (согласно закону Ома для Магнитных цепей). Поэтому ЭДС, наводимая в одном витке обмотки 3, больше ЭДС витка обмотки 4, Поэтому для выполнения услс; ВИЯ равенства ЭДС обмоток при установке преобразователя на изделие с максимальным по глубине слоем число витков . обмотки 3 выбрано большим, чем число витков обмотки 4. В этом случае резути.тирующая ЭДС, действующая на зажимах 10, равна нулю. При уменьшении глубины слоя 7 на зажимах 10 появится разностная ЭДС, значение которой определяется глубиной упрочненного слоя 7 и не зависит от свойств слоя. Преобразователь позволяет повысить качество упрочнения и, в конечном счете, получить экономический эффект вследствие увеличения срока службы контролируемых изделий и сокращения числа их поломок. Формула изобретения Электромагнитный преобразователь для контроля глубины упрочненного слоя, содержащий Ш-образный магнитопройод, размещенную на.среднем стержне возбуждающую обмотку и две встреч но-включенные измерительные обмотки, размещенные на крайних стержнях, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности преобразователя, сечение 5 одного из крайних стержней выбрано.из соотношения ifjlm-int сечение 5 среднего и второго крайнего стержня выбрано из соотношения 21Г5 / / imcxx , расстояние между срадним и

меньшим крайним стержнем )ЕЗ 1бирается КЗ соотношения 2{5 , а между большим крайним стержнем и средним стержнем КЗ соотношения t

где - минимальная глубина упрочненного слоя;

- максимальная глубина упрочненного слоя;

Источники информаоЕВ, принятые во вниман при экслертвэе

1.Герасимов В. Г. и др. Неразрушаю- щий контроль качества вздвпвй электромагнитными методами. М., Энергия, 1978, с. 21, рте. 1-4.

2.Авторское свидетельство N 622000, кл. Q 01N 27/9О, 1978 (прототип).