Преобразователь для магнитошумового контроля разноплоскостных поверхностей изделий

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ МАГНИТОШУМОВОГО КОНТРОЛЯ РАЗНОПЛОСКОСТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Бусько Валерий Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Преобразователь для магнитошумового контроля разноплоскостных поверхностей изделий, содержащий ферритовый П-образный магнитопровод, намагничивающую и индикаторную катушки, электронный блок, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен сборным и состоит из центральной части и двух полюсов, которые расположены на противоположных концах центральной части на запрессованных ферромагнитных штоках с возможностью перемещения по каналам внутри полюсов магнитопровода, на ферромагнитных штоках установлены две работающие на сжатие пружины, а индикаторная катушка установлена на стойке, которая жестко закреплена на центральной части магнитопровода.(56) 1. Гришаков С.В., Ковалев А.И. Оценка напряжений и повреждений в ферромагнитных материалах методом магнитных шумов. - Киев Наукова думка, 1991. - 168 с. 2. А.с. СССР 1492325, МПК 01 27/83,01 33/12, 1989. 3. Патент РБ на полезную модель 2113, МПК 01 27/86, 2005. 58772009.12.30 Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и технической диагностики ферромагнитных материалов, элементов и изделий из них и может быть использована для контроля, испытания и диагностики различных ферромагнитных конструкций и их элементов. Известен магнитошумовой преобразователь 1, 2 накладного типа, регистрирующий магнитный шум (или скачки Баркгаузена), который для создания магнитного поля перемагничивания в контролируемом изделии содержит намагничивающую обмотку П, Ш или кольцеобразной формы, намотанную на ферритовый или стальной магнитопровод, а также измерительную обмотку, расположенную между полюсами электромагнита, витки обмотки расположены параллельно к поверхности изделия. Недостатком данного преобразователя является невозможность его использования при необходимости контроля физикомеханических свойств изделий переменного профиля или труднодоступных поверхностей изделий, т.к. магнитопровод такого преобразователя является цельной конструкцией и представляет собой жесткую единую монолитную моноконструкцию. Невозможность использования такого магнитошумового преобразователя для контроля разноплоскостных поверхностей контролируемых изделий существенно ограничивает практическое применение магнитошумового преобразователя. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является магнитошумовой преобразователь накладного типа 3, который включает в себя корпус преобразователя, П-образный ферритовый магнитопровод, в центральной части которого расположена намагничивающая катушка, два постоянных магнита, сигнальный кабель и измерительный блок для измерения и анализа магнитного шума. Однако данная конструкция магнитошумового преобразователя накладного типа, предназначенная для использования при контроле труднодоступных и крупногабаритных зон контроля, не позволяет его использовать для неразрушающего контроля разноплоскостных поверхностей изделий, например, имеющих впадины, выступы, отверстия, что существенно снижает достоверность контроля и сужает его функциональные возможности. Сущность предлагаемого магнитошумового преобразователя состоит в том что, для решения задачи повышения достоверности и производительности контроля, расширения области его возможного использования на основе измерения текущих характеристик магнитного шума, для контроля разноплоскостных поверхностей ферромагнитных изделий он снабжен сборным П-образным магнитопроводом, два полюса которого, устанавливаемые на изделие, имеют возможность перемещаться независимо друг от друга относительно центральной части магнитопровода благодаря наличию закрепленных на концах центральной части магнитопровода ферромагнитных штоков, двигающихся в каналах полюсов магнитопровода, между которыми и центральной частью сборного магнитопровода установлены витые пружины. Намагничивающая катушка преобразователя расположена на центральной части магнитопровода и обеспечивает необходимую напряженность магнитного поля в магнитопроводе и поверхности изделия, а индикаторная катушка, жестко установленная на стойке в центральной части магнитопровода, регистрирует полезный сигнал, обрабатываемый электронным блоком магнитошумового преобразователя. Фиксированное положение индикаторной катушки, предназначенной для регистрации нормальной составляющей магнитного поля рассеяния в контролируемой зоне изделия, позволяет повысить достоверность получаемого сигнала о физико-механическом состоянии металла исследуемого изделия. Использование магнитопровода с возможностью изменения положения полюсов магнитопровода относительно плоскости поверхности контролируемого изделия позволяет осуществлять измерение магнитошумового сигнала с поверхностей в виде выступов, впадин, отверстий и т.д. Таким образом, сборная конструкция магнитопровода магнитошумового преобразователя благодаря возможности ее применения при контроле разноплоскостных поверхностей позволяет значительно повысить достоверность контроля, а также расширить возможности магнитошумового метода неразрушающего контроля состояния ферромагнитных материалов и изделий. 2 58772009.12.30 На фиг. 1, 2 представлены две схемы предлагаемого магнитошумового преобразователя и основные примеры его практического использования при неразрушающем контроле разноплоскостных поверхностей контролируемых изделий фиг. 1 - на самом краю плоской поверхности, граничащей со ступенчатой формой элемента поверхности или впадиной фиг. 2 - непосредственно в замкнутой впадине или отверстии элемента поверхности изделия, когда верхние уровни поверхности вблизи отверстия или впадины находятся на различной высоте от дна отверстия. Магнитошумовой преобразователь для контроля разноплоскостных поверхностей изделий (фиг. 1) содержит корпус 1, выполненный из дюралюминия, латуни, оргстекла или др. материала, сборный П-образный магнитопровод, состоящий из двух полюсов 2 и его центральной части 3, на противоположных концах центральной части 3 расположены запрессованные два ферромагнитных штока 4 для создания в полюсах 2 магнитопровода магнитного поля перемагничивания, которые могут перемещаться в каналах 5 полюсов 2 магнитопровода, на которых расположены работающие на сжатие стальные пружины 6,установленные между центральной частью 3 сборного магнитопровода и его двумя полюсами 2, намагничивающую катушку 7 для создания магнитного поля в сборном магнитопроводе, закрепленную на центральной части 3 сборного магнитопровода, стойку 8 с жестко установленной на ней индикаторной катушкой 9, электронный блок 10 и испытуемое ферромагнитное изделие 11. Магнитошумовой преобразователь для контроля разноплоскостных поверхностей изделий работает следующим образом (фиг. 1). Помещенный в корпус 1 магнитошумовой преобразователь накладного типа устанавливают на исследуемую зону поверхности изделия 11, находящуюся во впадине, отверстии,на верхней или нижней ступеньке, когда поверхность изделия имеет ступенчатообразную форму и в поперечнике представляет собой изделие сложной формы с переменным профилем или сечением. Магнитное поле в исследуемом изделии создается с помощью частей сборного П-образного магнитопровода. В свою очередь, магнитное поле в сборном магнитопроводе создается с помощью намагничивающей обмотки 7, установленной на центральной части 3 магнитопровода. Индикаторная катушка 9, регистрирующая полезный сигнал в виде ЭДС от потока случайных импульсов, параметры которого коррелируют с физико-механическими характеристиками исследуемой зоны изделия, поступает в электронный блок 10, где происходит обработка и анализ сигнала. Для повышения точности измерения сигнала индикаторная катушка 9 закреплена на стойке 8, которая жестко зафиксирована на центральной части 3 магнитопровода. Жесткое закрепление индикаторной катушки 9 за счет отсутствия люфта повышает достоверность измерений сигнала. Для осуществления контроля разноплоскостных поверхностей изделий сборный П-образный магнитопровод магнитошумового преобразователя состоит из центральной части 3 и двух полюсов 2. Полюса 2 магнитопровода установлены с возможностью их независимого друг от друга перемещения, для чего на краях центральной части 3 магнитопровода установлены и жестко закреплены два штока 4 одинаковой длины, выполненные из ферромагнитной магнитомягкой стали или феррита, на которые и устанавливаются два полюса 2 магнитопровода. Для перемещения штоков 4 в полюсах 2 магнитопровода имеются каналы 5,предназначенные для движения в них штоков 4 на длину, соответствующую размеру контролируемой зоны в виде выступа (полости, ступени или глубине отверстия). Для снижения люфта при перемещении обоих штоков 4 в каналах 5 полюсов 2 магнитопровода и повышения достоверности измерений диаметры каналов 5 полюсов 2 магнитопровода должны практически соответствовать диаметру штоков 4. Для обеспечения эффективного магнитного контакта полюсов 2 магнитопровода с поверхностями двух плоскостей изделия 11, которые находятся на различных уровнях, между штоками 4 и полюсами 2 магнитопровода расположены пружины 6, обеспечивающие независимое друг от друга перемещение каждого из полюсов 2 магнитопровода. Чтобы полюса 2 магнитопровода не 3 58772009.12.30 выходили за пределы магнитошумового преобразователя, пружины 6 имеют определенною длину, а их концы закреплены в центральной части 3 магнитопровода и его полюсов 2. Длина пружин 6 зависит от глубины, например, контролируемой впадины или внутреннего отверстия и может быть, при необходимости, изменена. Жесткость пружин 6, которая зависит от материала, диаметров провода и числа витка пружины 6, также может быть определена эмпирическим путем. После установки магнитошумового преобразователя на ступенчатую поверхность изделия 11 (фиг. 1) оба полюса 2 магнитопровода плотно прилегают к поверхности изделия, которые находятся в разных плоскостях, в результате магнитный поток поля рассеяния между обоими полюсами 2 проходит через исследуемую зону контроля изделия 11 в индикаторной катушке 9, которая установлена на стойке 8 в центральной части сборного магнитопровода, возникают импульсы ЭДС от скачков намагниченности, регистрируемые электронным блоком 10. Для создания необходимого магнитного поля в участке изделия 11 в качестве материала сборного магнитопровода необходимо использовать магнитомягкий материал с высоким значением магнитной проницаемости, например феррит или мягкие железосодержащие сплавы. Площадь сечения центральной части 3 и обоих полюсов 2 магнитопровода, параметры намагничивающей 7 и индикаторной 9 катушек также выбираются из условия получения необходимого внутреннего магнитного поля в изделии 11 для возникновения в нем магнитного шума. Предлагаемая конструкция магнитошумового преобразователя, содержащего плавающие полюса магнитопровода, позволяет увеличить достоверность неразрушающего контроля физико-механических свойств поверхности разноплоскостных изделий за счет возможности его установки в труднодоступных зонах и местах контроля, значительно расширить функциональные возможности магнитошумовых преобразователей при их использовании в неразрушающем контроле. С помощью предлагаемого преобразователя, в отличие от большинства других магнитошумовых преобразователей, возможно осуществлять контроль отверстий, впадин и выступов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4