Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров изделий и устройство для его реализации

(12) госуддгстввннов гштвнтнов ведомство РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ФИЗИКО МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ1. Способ электромагнитного контроля фиаико-механических параметров изделий, заключающийся в том, что контролируемый участок изделия намагничивают встречно направленными полями и определяют параметры поля остаточной намагниченности, отличающийся тем, что перед намагничиванием на контролируемый участок воздействуют периодически затухающим магнитным полем, намагничивают полем двух магнитных диполей, оси которых параллельны касательным к поверхности в двух точках, равноудаленных от центра выбранного контролируемого участка в заданном направлешш, а параметры поля остаточной намагниченности измеряют над поверхностью контролируемом) участка в плоскости расположения осей, магнитных диполей, на одинаковом расстоянии от их одноименных полюсов.2. Устройство электромагнитного контроля физико-механических параметров изделий, содержащее соленоид и магниточувствительный элемент, расположенный внутри соленоида на его оси, отличающееся тем, что оно содержит(71) Заявитель Институт прикладной физики Академии наук Беларуси (В)два дополнительных одинаковых соленоида,СОЕДИНЕННЫХ встречно и расположенных внутри первого соленоида симметрично относительно ею оси, причем оси всех трех соленоидов расположены в одной Шюскости.Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, в частности, при определении твердости и других механических свойств в околошовной зоне сварных соединений.Известен способ неразрушающего контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором на испытуемое изделие воздействуют импульсным магнитным полем, измеряют градиент поля остаточной намагниченности, по величине которого судят о механических свойствах изделия. Реализуется указатшый способ с помощью устройства, содержащего намагничивающий элемент, выполненный в виде соленоида, ось которого перпендикулярна поверхности изделия источник импульсного тока, в цепь которого включен соленоид и феррозоид,расположенный внутри соленоида.Недостатком известною устройства является ограниченная область использования для контроля изделий только с однородной структурой во всей области съема информации (область намагничивания). При контроле изделий с неоднородной структурой (например, содержащих зону сварного шва) способ обладает низкой чувствительностью к области сварного шва и околошовной зоны.Известен способ неразрушающего контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов и изделий, при котором на испытуемое изделие воздействуют периодическим затухающим магнитным полем соленоида, затем на ту же область воздействуют одним или Несколькими однополярными импульсами магнитного поля того же соленоида с заранее выбранной амплитудой, и по величине градиента поля остаточной намагниченности, измеренного вдоль оси соленоида, судят о механических свойствах изделия 1. Недостатком указанного способа является то, что он не может быть использован при контроле узкой протяженной зоны, отличающейся по структуре от основной массы контролируемого изделия из-за низкой чувствительности к этой зоне (например, околошовной зоны сварного шва).Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ 2, при котором контролируемый участок материала намагничивают двумя импульсными магнитными полями, направленными навстречу друг ДРУГУ и сформированными с разных сторон материала, считывают градиент поля остаточной намагниченности с обеих сторон материала, суммируют оба градиента и по полученной величине судят о физико-механических параметрах контролируемого материала.Недостатком этого способа является слабая чувствительность к узким протяженным зонам, отличающимся по структуре от основного металла контролируемого изделия.Сущность способа по настоящему изобретению заключается в том, что для решения задачи повышения чувствительности к свойствам узкой протяженной зоны, отличающейся от свойств основного металла ферромагнитного изделия, на испытуемый участок воздействуют периодическим затухающим магнитным полем, намагничивают встречно направленными полями и считывают характеристики вторичного магнитного поля, по которым судят О механических свойствах этой зоны. В отличие от прототипа изделие намагничивают с одной стороны суперпозицией полей двух магнитных диполей, оси которых параллельны касательной к поверхности протяженной зоны,в двух точках, равноудаленных от центра контролируемого участка зоны в заданном направлении, а магнитные характеристики вторичного магнитного поля измеряют Над поверхностью контролируемого участка в плоскости расположения осей магнитных диполей на одинаковом расстоянии от их одноименных полюсов.Сущность устройства по настоящему изобретению заключается в том, что оно (устройство) содержит два одинаковых всречно включенных соленоида, расположенных внутри третьего,симметрично относительно его оси, оси всех трех соленоидов расположены в одной плоскости, а магниточувствительный элемент расположен между двумя одинаковыми соленоидами на оси третьего.В отличие от известного оно содержит два дополнительных соленоида, соединенных встречно и расположенных внутри первого соленоида, симметрично относительно его оси, а оси всех трех соленоидов расположены в одной плоскости.На фиг. 1 показан один из вариантов взаимного расположения элементов устройства.На фиг. 2 показана функциональная схема устройства для реализации способа.Способ включает следующую последовательность операций размагничивают контролируемое изделие периодическим затухающим магнитным полем намагничивают контролируемое изделие встречно направленными магнитными полями, сформированными с одной стороны контролируемого изделия с помощью двух магнитных магнитных диполей (соленоидов), оси которых параллельны касательной к поверхности измеряют магнитные характеристики остаточной намагниченности в зоне контроля, расположенной между торцами соленоидов на одинаковом расстоянии от них.Устройство (фиг. 1) содержит первый соленоид 1, два одинаковых соленоида 2 и 3, магниточувствъггельный элемент 4, конструктивно размещенные на общем каркасе 5.Функциональная схема устройства для реализации способа (фиг. 2) содержит преобразователь 1, включающий в себя первый соленоид 2, два одинаковых соленоида 3, 4 и магниточувствительный элемент 5, генератор 6 периодических затухающих импульсов, генератор 7 однополярных импульсов тока, блок 8 синхронизации, блок 9 измерения и работает сле дующим образом. Устанавливают преобразователь на контролируемое изделие так, чтобы линия, соединяющая центры соленоидов 3 и 4 , совпадала с направлением зоны,механические свойства которой отличаются от свойств основного металла. После включенияПИТЗНИЯ бЛОК 8 синхронизации ЗЗПУСКЗЕТ Генератор 6 периодических затухающих импудьсов тока. Контролируемое изделие размагничивается с помощью соленоида 2, расположенною в преобразователе. После размагничивания блок 8 синхронизации запускает генератор 7 однополярных импульсов тока. КОНТРОЛИРУЕМОС ИЗДЕЛИЕ НЗМЗГНИЧИВЗВТСЯ С помощью соленоидов З и 4. Магниточувсгвительный элемент 5 преобразует параметры поЛЯ ОСТЗТОЧНОЙ ННМЗГНИЧВНИОСТИ в Электрический сигнал, который измеряется блоком 9 измерения. По величине измеренного параметра и корреляционным связям между ним и механическими свойствами определяют МВХННИЧВСКИВ параметры контролируемого Ма териала.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.