Устройство для контроля ферромагнитных изделий

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Чурило Василий Романович Шарандо Владимир Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для контроля ферромагнитных изделий, состоящее из цилиндрического постоянного магнита, пружины, магниточувствительного элемента, корпуса и измерительного блока, отличающееся тем, что магниточувствительный элемент выполнен в виде индукционной катушки с осевым отверстием, равным диаметру магнита, расположенной у основания корпуса и соединенной с измерительным блоком для интегрирования и регистрации сигнала, пропорционального изменению потока остаточной магнитной индукции при отрыве корпуса от изделия.(56) 1. Испытание магнитных материалов и систем / Е.В.Комаров, А.Я.Шихин. Под ред. А.Я. Шихина. - М. Энергоатомиздат, 1984. - С. 318. 2. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля / М.Н.Михеев, Э.С.Горкунов. - М. Наука, 1993. - С. 151. 73592011.06.30 Полезная модель относится к средствам магнитного контроля и может быть использована для контроля свойств поверхностных слоев материалов и изделий. Известно устройство для определения твердости ферромагнитных изделий, содержащее намагничивающий соленоид, ось которого перпендикулярна поверхности контролируемого участка, подключенный к соленоиду источник импульсного тока и феррозондовый измеритель магнитного поля внутри соленоида 1. Устройство позволяет измерять нормальную составляющую остаточной индукции над выбранным участком поверхности ферромагнитного изделия, пропорциональную коэрцитивной силе и твердости этого участка. Однако устройство требует внешнего источника питания для создания достаточно сильных магнитных полей, имеет значительные габариты и вес, является стационарным и требует перемещения изделия в область контроля. Наиболее близким к полезной модели является устройство для измерения остаточной индукции 2, использующее метод намагничивания локального участка поверхности изделия (создание точечного полюса) и состоящее из цилиндрического постоянного магнита,пружины, корпуса с вращающейся частью, основанием и шкалой, двух симметрично расположенных феррозондов, регистрирующего прибора. Магнит приводят в соприкосновение с поверхностью контролируемого изделия. После отведения магнита на поверхности образуется точечный полюс. Величина внешнего поля, возникающего около полюса, оценивается феррозондами, которые измеряют его тангенциальную составляющую. Устройство применяется для неразрушающего контроля свойств, связанных с коэрцитивной силой. При повороте феррозондов вокруг точечного полюса на поверхности не изотропного материала их сигнал зависит от направления и состояния текстуры, которая таким образом контролируется. Недостатком устройства при его использовании для усредненной оценки коэрцитивной силы либо связанных с ней свойств изделия является усложненная конструкция и сложный процесс измерения используются активные магниточувствительные элементы, требующие создания цепей питания в связи с зависимостью результата измерений от ориентации феррозондов относительно неоднородностей структуры, необходимо усреднение по серии измерений при повороте системы феррозондов вокруг намагниченного участка. Техническая задача, решаемая полезной моделью, - упрощение конструкции устройства и процесса измерений, усреднение результата измерений по площади намагниченного участка. Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит цилиндрический постоянный магнит, пружину, магниточувствительный элемент, корпус и измерительный блок, причем магниточувствительный элемент выполнен в виде индукционной катушки с осевым отверстием, равным диаметру магнита, расположенной у основания корпуса и соединенной с измерительным блоком конструкция измерительного блока позволяет осуществлять интегрирование и регистрацию сигнала, возникающего в катушке при ее перемещении в магнитном поле. Магнит приводят в соприкосновение с поверхностью контролируемого изделия. После отведения магнита на поверхности образуется локальный намагниченный участок (точечный полюс). Величина потока остаточной магнитной индукции оценивается по интегральному сигналу, возникающему в индуктивной катушке при отрыве корпуса от изделия и регистрируемому измерительным блоком. В результате обеспечивается упрощение конструкции за счет замены ряда активных магниточувствительных элементов (феррозондов) одним пассивным (катушкой), исключается отдельная, в ряде случаев продолжительная операция измерения потока остаточной магнитной индукции его усредненное значение регистрируется в процессе конечного снятия устройства с изделия. На фиг. 1 показана схема устройства для контроля ферромагнитных изделий. На фиг. 2 изображена зависимость величины изменения потока остаточной магнитной индукции ост. (относительные единицы), измеренной устройством при отрыве корпуса от поверхности изделия, от содержания углеродаС в закаленных на мартенсит после поверхностного ТВЧ-нагрева стальных образцах. 2 73592011.06.30 Полезная модель (фиг. 1) содержит цилиндрический постоянный магнит 1, подпружиненный пружиной 2, индукционную катушку 3 с осевым отверстием, равным диаметру магнита, корпус 4 и измерительный блок 5. Индукционная катушка 3 расположена у основания корпуса 4 и соединена с измерительным блоком 5 конструкция измерительного блока позволяет осуществлять интегрирование и регистрацию сигнала, возникающего в катушке при ее перемещении в магнитном поле. Устройство установлено на поверхность контролируемого изделия 6. Рассмотрим работу полезной модели. Полезную модель устанавливают основанием корпуса 4 на поверхность контролируемого изделия 6. Нажимая на торец магнита 1 и сдавливая пружину 2, приводят магнит в соприкосновение с поверхностью изделия 6, затем отпускают торец при этом пружина отводит магнит от поверхности изделия. На поверхности, по оси катушки, образуется локальный намагниченный участок. Включают измерительный блок 5 и отрывают корпус 4 от изделия. В индукционной катушке 3 возникает сигнал, пропорциональный изменению потока остаточной магнитной индукции ост., который интегрируется измерительным блоком 5. По величине зарегистрированного сигнала судят о связанных с остаточной намагниченностью свойствах изделия химическом и фазовом составе, твердости, механических напряжениях и т.п. Работоспособность полезной модели подтверждается экспериментальными данными(фиг. 2), полученными на подвергнутых поверхностной мартенситной закалке образцах сталей с содержанием 0,10,9, 0,30,7 и 0,20,5. Остаточная магнитная индукция при росте содержания углерода ( С) увеличивается, влияние колебаний примесей кремния и марганца отражается в разбросе показаний. Полезная модель может использоваться для контроля связанных с остаточной намагниченностью свойств изделий (химического и фазового состава, твердости, механических напряжений и т.п.). Использование в качестве магниточувствительного элемента удаляемой от поверхности индукционной катушки позволяет упростить конструкцию устройства и процесс измерений, обеспечивает усреднение результата измерений по площади намагниченного участка. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3