Магнитошумовой преобразователь для контроля ферромагнитных изделий с криволинейной и неровной поверхностью

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МАГНИТОШУМОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ И НЕРОВНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ(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) Магнитошумовой преобразователь для контроля ферромагнитных изделий с криволинейной и неровной поверхностью, содержащий П-образный магнитопровод, намагничивающую катушку, измерительную катушку, источник переменного тока, блок измерений и анализа сигнала, отличающийся тем, что в нижней части полюсов магнитопровода выполнены отверстия, в которых расположены игольчатые ферромагнитные стержни, перемещающиеся вертикально и независимо относительно друг друга с помощью витых пружин.(56) 1. Гришаков С.В., Ковалев А.И. Оценка напряжений и повреждений в ферромагнитных материалах методом магнитных шумов. - Киев Наукова думка, 1991. - С. 168. 2. А.с. СССР 634188, МПК 01 27/86. Преобразователь для магнитошумовой структуроскопии / В.М. Васильев // Бюл. Открытия, изобретения.-1978. -43. 3. А.с. СССР 934353, МПК 01 27/90. Способ магнитошумовой структуроскопии / В.Л. Венгринович, В.Н. Бусько, В.Л. Цукерман // Бюл. Открытия, изобретения.-1982.21. Полезная модель относится к области неразрушающего контроля (НК) ферромагнитных изделий, металлов и сплавов и может быть использована для контроля и диагностики их структурно-напряженного и физико-механического состояния. 64842010.08.30 Наиболее распространенная классическая схема магнитошумового преобразователя,предназначенного для структуроскопии и контроля физико-механического состояния ферромагнитных материалов и изделий, содержит П-образный массивный магнитопровод для создания в исследуемом изделии магнитного поля, обхватывающую его намагничивающую обмотку и индикаторную катушку накладного типа, которая расположена между полюсами магнитопровода и плотно прилегает к поверхности изделия, плоскость расположения витков которой параллельна плоскости расположения полюсов магнитопровода,источник переменного тока 1, 2. Недостатком конструкции таких преобразователей является невысокая достоверность контроля изделий и образцов из ферромагнитных материалов, имеющих в контролируемой области неровности и шероховатости поверхности в виде окалины, следов коррозии, раковин, рытвин, наплывов, шлаковых включений, в чугунах после литья и т.д., а также криволинейные поверхности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является магнитошумовой преобразователь 3, который содержит П-образный магнитопровод,возбуждающую обмотку, расположенную на центральной части магнитопровода, к входу которой подключен генератор переменного тока с регулируемой частотой и амплитудой для питания возбуждающей катушки для создания в образце магнитного поля, измерительную катушку, расположенную между полюсами магнитопровода, электронный блок измерений и анализа сигнала, содержащий полосовой усилитель, полосовой фильтр, индикатор, нуль-индикатор, ключ. Недостатком данного магнитошумового преобразователя является то, что оба полюса П-образного магнитопровода не обеспечивают его плотного прилегания к криволинейной и неровной поверхности испытуемого изделия, поэтому магнитный контакт между магнитопроводом и металлом изделия будет ослаблен, в результате чего сигнал от измерительной катушки будет искажен и достоверность контроля будет снижена. В предлагаемой полезной модели решается задача повышения достоверности неразрушающего контроля и расширения функциональных возможностей магнитошумовых преобразователей при исследовании физико-механических характеристик ферромагнитных материалов и изделий, на контролируемой поверхности которых имеются различного рода неровности, влияющие на неопределенность последующих измерений. Сущность предлагаемого магнитошумового преобразователя для контроля ферромагнитных изделий с криволинейной и неровной поверхностью состоит в том, что он содержит П-образный магнитопровод, в нижней части обоих полюсов которого сделаны специальные отверстия,в которых дополнительно устанавливаются игольчатые ферромагнитные стержни с возможностью их вертикального перемещения за счет установленных в отверстиях витых пружин. Благодаря независимому друг от друга перемещению ферромагнитных стержней в отверстиях достигается их плотное прилегание к неровностям поверхности испытуемого изделия. Преобразователь также содержит намагничивающую катушку, расположенную на центральной части магнитопровода, измерительную катушку, симметрично расположенную между полюсами магнитопровода, источник переменного тока для создания в намагничивающей катушке магнитного поля, электронный блок измерений и анализа сигнала и испытуемое изделие. Основной особенностью магнитошумового преобразователя является то, что для повышения достоверности контроля и расширения его функциональных возможностей в качестве полюсов магнитопровода используются независимые друг от друга дополнительные игольчатые ферромагнитные стержни, являющиеся, по сути,продолжением полюсов магнитопровода, позволяющие максимально намагничивать неровные поверхности контролируемого изделия. Применение вместо плоских полюсов магнитопровода ферромагнитных стержней игольчатого типа, расположенных вертикально в прилегающей к поверхности изделия нижней части обоих полюсов магнитопровода,обеспечивает максимальный магнитный контакт между неровностями поверхности изделия и полюсами магнитопровода магнитошумового преобразователя, что приводит к по 2 64842010.08.30 вышению магнитного поля в контролируемой зоне поверхности испытуемого изделия за счет оптимизации магнитного контакта в точке прилегания каждого ферромагнитного стержня в отдельности к поверхности изделия и позволяет значительно повысить локальность измерений, что приводит к расширению возможности использования магнитошумовых преобразователей. Применение такой схемы магнитошумового преобразователя позволяет создать эффективный малогабаритный магнитошумовой преобразователь для неразрушающего контроля сложной поверхности ферромагнитных изделий в виде неровностей, со следами шлаков, окалины, наплывов, раковин, вмятин и т.д., а также криволинейных поверхностей. Указанный эффект приводит к повышению производительности контроля, а также к снижению электропотребления и габаритов преобразователя за счет снижения сечения обоих полюсов магнитопровода. На фигуре представлена функциональная схема предлагаемого магнитошумового преобразователя. Магнитошумовой преобразователь для контроля ферромагнитных изделий с криволинейной и неровной поверхностью состоит из П-образного магнитопровода 1 с двумя приставными полюсами, в нижней части которых сделаны отверстия 2 с установленными в них и работающими на сжатие витыми пружинами 3, игольчатых ферромагнитных стержней 4, перемещающихся в отверстиях 2 за счет установленных в них пружин 3, охватывающей центральную часть магнитопровода 1 намагничивающей катушки 5, расположенной между полюсами магнитопровода 1, жестко соединенной с магнитопроводом 1 измерительной катушкой 6, которая может перемещаться благодаря установленной над ней пружине, источника питания переменного тока 7 для создания в намагничивающей катушке 5 магнитного поля, блока измерений и анализа сигнала 8 и испытуемого изделия 9. Магнитошумовой преобразователь работает следующим образом. Для создания в неровной поверхности испытуемого изделия 9 переменного магнитного поля с помощью намагничивающей катушки 5, питаемой источником питания переменного тока 7, используется двухполюсный магнитопровод 1. В нижней части обоих полюсов магнитопровода 1, примыкающих к поверхности изделия 9, сделаны специальные отверстия 2 с установленными в них витыми пружинами 3, изготовленными из ферромагнитного материала. Допускается использовать в качестве материала пружины неферромагнитный материал в виде меди, резины, поролона и т.д., однако в этом случае значение суммарного магнитного потока в исследуемой зоне изделия 9 может быть несколько ниже оптимального. Глубина отверстий 2 и их форма могут быть различными и зависят от размеров, формы и количества игольчатых ферромагнитных стержней 4, которые устанавливаются в отверстия 2, а также размеров полюсов магнитопровода 1. Глубина отверстий 2 определяет длину хода игольчатых ферромагнитных стержней 4 в отверстиях 2 и позволяет вертикально перемещаться в них игольчатым ферромагнитным стержням 4,обеспечивая тем самым их более плотное прилегание к неровностям поверхности изделия 9. Для обеспечения оптимального магнитного контакта игольчатых ферромагнитных стержней 4 с магнитопроводом 1 и с поверхностью изделия 9 они должны плотно входить в отверстия 2 с установленными в них пружинами 3. Чтобы ферромагнитные игольчатые стержни 4 удерживались в отверстиях, их жестко соединяют с одним из концов витой пружины 3, второй конец которой закреплен в отверстии 2 магнитопровода 1. В качестве игольчатых ферромагнитных стержней 4, являющихся по своей сути продолжением магнитопровода 1, необходимо использовать ферромагнитный материал с высокой магнитной проницаемостью , например промышленные стержни из магнитомягкого феррита. В неровной поверхности изделия 9 с помощью создаваемого в полюсах магнитопровода 1 и игольчатых ферромагнитных стержней 4 с помощью питаемой от источника переменного тока 7 намагничивающей катушки 5 создается магнитное поле рассеяния. Возникающие в результате этого в поверхности изделия 9 скачки намагниченности (магнитный шум) регистрируются измерительной катушкой 6, расположенной симметрично относительно 3 64842010.08.30 обоих полюсов магнитопровода 1 с возможностью ее перемещения в направлении вверхвниз за счет установленной над ней пружины. При этом плоскость расположения витков измерительной катушки 6 параллельна плоскости поверхности изделия 9. Регистрируемый измерительной катушкой 6 сигнал поступает в блок измерений и анализа сигнала 8, с помощью которого судят о результатах контроля. При использовании магнитошумового преобразователя для неразрушающего контроля испытуемых изделий 9 с криволинейной и неровной поверхностью обеспечивается максимальное и равномерное прилегание обоих полюсов магнитопровода 1 за счет установленных в них игольчатых ферромагнитных стержней 4. При контроле испытуемого изделия 9 с ровной поверхностью преобразователь работает как обычный классический магнитошумовой преобразователь. Использование магнитошумового преобразователя на практике повысит достоверность неразрушающего контроля ферромагнитных изделий, имеющих контролируемую криволинейную и неровную поверхность в виде окалины, шероховатостей, раковин,наплывов, вмятин, следов коррозии, в чугунах после литья и др. дефектов поверхности, а также расширить функциональные возможности магнитошумовых преобразователей за счет расширения областей применения, снизить габариты преобразователей и повысить производительность неразрушающего контроля. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.