Устройство для магнитного контроля механических свойств движущегося ферромагнитного изделия

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДВИЖУЩЕГОСЯ ФЕРРОМАГНИТНОГО ИЗДЕЛИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Матюк Владимир Федорович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для магнитного контроля механических свойств движущегося ферромагнитного изделия, содержащее намагничивающую катушку, соосную с направляющей, через которую движется контролируемое изделие, источник постоянного тока, последовательно соединенные соосную с направляющей первую измерительную обмотку,расположенную в центральном сечении намагничивающей катушки, и первый измерительный блок, последовательно соединенные соосную с направляющей вторую измерительную обмотку, расположенную по ходу движения контролируемого изделия за размагничивающей катушкой вне зоны влияния ее магнитного поля, второй измерительный блок и блок разбраковки и регистрации, ко второму входу которого подсоединен выход первого измерительного блока, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные соосную с направляющей третью измерительную обмотку,расположенную по ходу движения контролируемого изделия перед намагничивающей катушкой вне зоны влияния ее магнитного поля, третий измерительный блок и коммутатор,включенный между источником постоянного поля и намагничивающей катушкой.(56) 1. Патент Республики Беларусь 13175, МПК 01 27/72. Способ импульсного магнитного контроля качества термообработки ферромагнитного изделия / В.Ф.Матюк,В.А.Бурак (Республика Беларусь) -а 20080259 заявлено 05.03.2008 опубл. 30.04.2010 // Бюл.2. - С. 127. 2. А.с. СССР 845603, МПК 0133/12. Устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий / М.А.Мельгуй, С.Г.Сандомирский (СССР).2899586/25-28 заявлено 26.03.1980 опубл. 15.12.1984 // Бюл.46. - С. 214. 3. А.с. СССР 1078310, МПК 01 0127/9. Способ электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий / М.А.Мельгуй, С.Г.Сандомирский (СССР).3218062/25-28 заявлено 16.12.1980 опубл. 07.03.1984 // Бюл.9. - С. 143. Полезная модель относится к исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использована на машиностроительных предприятиях для неразрушающего контроля механических свойств изделий, подвергающихся для улучшения их свойств закалке и последующему отпуску. Известно устройство для реализации способа импульсного магнитного контроля механических свойств ферромагнитного изделия 1, содержащее блок управления, программируемый генератор импульсов тока, намагничивающий соленоид, внутри которого на его оси расположен феррозонд-градиентометр, блок возбуждения феррозондаградиентометра, измерительный блок и индикатор. Недостатком известного способа является невысокая производительность контроля из-за необходимости проводить измерения на покоящемся изделии. Известно также устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий 2, содержащее намагничивающую систему, последовательно соединенные считывающую катушку и усилитель, последовательно соединенные компаратор и блок разбраковки и регистрации, последовательно соединенные ключ и интегратор, подключенные между входом усилителя и первым входом компаратора, последовательно соединенные второй компаратор, соединенный выходом с управляющим входом ключа,формирователь строб-импульса, соединенный выходом со вторым входом первого компаратора, и схему задержки, включенные между выходом усилителя и управляющим входом интегратора. Недостатком данного устройства является влияние магнитной предыстории изделия (уровня случайной намагниченности изделия до начала контроля) на результаты контроля. Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является устройство 3, содержащее намагничивающую систему, два измерительных канала, каждый из которых содержит соединенные последовательно измерительную катушку, усилитель, ключ и блок интегрирования, а также компаратор, включенный между выходом усилителя и управляющим входом ключа, последовательно соединенные блок управления и блок разбраковки и регистрации, причем выходы измерительных каналов и выходы компараторов обоих измерительных каналов соединены со входами блока управления. Недостатком данного устройства является влияние магнитной предыстории изделия(уровня случайной намагниченности изделия до начала контроля) на результаты контроля. Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение достоверности контроля движущихся в технологической линии ферромагнитных изделий, имеющих случайную намагниченность до начала контроля. Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит намагничивающую катушку, соосную с направляющей, через которую движется контролируемое изделие, источник постоянного тока, последовательно соединенные соосную с направляющей 2 72362011.04.30 первую измерительную обмотку, расположенную в центральном сечении намагничивающей катушки, и первый измерительный блок, последовательно соединенные соосную с направляющей вторую измерительную обмотку, расположенную по ходу движения контролируемого изделия за размагничивающей катушкой вне зоны влияния ее магнитного поля, второй измерительный блок и блок разбраковки и регистрации, ко второму входу которого подсоединен выход первого измерительного блока, последовательно соединенные соосную с направляющей третью измерительную обмотку, расположенную по ходу движения контролируемого изделия перед намагничивающей катушкой вне зоны влияния ее магнитного поля, третий измерительный блок и коммутатор, включенный между источником постоянного поля и намагничивающей катушкой. В отличие от прототипа в предлагаемую полезную модель дополнительно введены последовательно соединенные соосная с направляющей третья измерительная обмотка, расположенная по ходу движения контролируемого изделия перед намагничивающей катушкой вне зоны влияния ее магнитного поля, третий измерительный блок и коммутатор, включенный между источником постоянного поля и намагничивающей катушкой. Это позволяет снизить влияние магнитной предыстории изделия на результаты контроля качества термообработки ферромагнитных изделий за счет выбора направления намагничивающего поля с учетом полярности случайной остаточной намагниченности изделия. На фиг. 1 представлена функциональная схема полезной модели по заявке. На фиг. 2 представлена погрешностьизмерения остаточного магнитного потока контролируемого изделия от величины магнитного потока Фп, создаваемого наведенной в изделии намагниченностью (магнитной предыстории) до начала контроля. Полезная модель для магнитного контроля механических свойств движущегося ферромагнитного изделия содержит (фиг. 1) намагничивающую катушку 7, соосную с направляющей 2, через которую пропускается контролируемое изделие 3, последовательно соединенные соосную с направляющей первую измерительную обмотку 4, расположенную в центральном сечении намагничивающей катушки 1, и первый измерительный блок 5, последовательно соединенные соосную с направляющей вторую измерительную обмотку 6, расположенную по ходу движения контролируемого изделия за намагничивающей катушкой 1 вне зоны влияния ее магнитного поля, второй измерительный блок 7 и блок 8 разбраковки и регистрации, ко второму входу которого подсоединен выход первого измерительного блока 5, последовательно соединенные соосную с направляющей третью измерительную обмотку 9, расположенную по ходу движения контролируемого изделия перед намагничивающей катушкой 1 вне зоны влияния ее магнитного поля, третий измерительный блок 10 и коммутатор 11, включенный между источником 12 постоянного тока и намагничивающей катушкой 1. Работает полезная модель следующим образом. При движении контролируемого изделия по направляющей оно пересекает сечение третьей измерительной обмотки 9, вызывая изменение во времени сцепленного с ней магнитного потока и индуцируя в ней сигнал,пропорциональный скорости изменения магнитного потока. Этот сигнал поступает на третий измерительный блок 10, где из него выделяется и интегрируется однополярный импульс напряжения. Если контролируемое изделие 3 не намагничено, то величина проинтегрированного сигнала будет равна нулю. Если контролируемое изделие 3 намагничено, то величина этого сигнала будет пропорциональна величине магнитного потока Фп,создаваемого движущимся изделием, причем полярность проинтегрированного сигнала определяется полярностью остаточной намагниченности изделия. Этот сигнал подается на коммутатор 11, который переключает полярность подключения источника 12 постоянного тока к намагничивающей катушке 1 таким образом, чтобы она намагничивала контролируемое изделие 3 в противоположной относительно случайно наведенной в нем намагниченности полярности. 3 72362011.04.30 Затем контролируемое изделие 3 в процессе движения по направляющей 2 проходит сквозь намагничивающую катушку 7 и намагничивается создаваемым ей магнитным полем до состояния технического насыщения. При движении сквозь область с намагничивающим полем контролируемое изделие пересекает сечение измерительной обмотки 4,вызывая изменение во времени сцепленного с ней магнитного потока и индуцируя в ней сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитного потока. Этот сигнал поступает на первый измерительный блок 5, где из него выделяется и интегрируется однополярный импульс напряжения. Величина проинтегрированного сигнала будет пропорциональна величине максимального магнитного потока Ф контролируемого изделия. Выходя из зоны магнитного поля намагничивающей катушки 7, контролируемое изделие 3 пересекает сечение второй измерительной обмотки 6, вызывает изменение сцепленного с ней магнитного потока, индуцируя в ней сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитного потока. Этот сигнал поступает на второй измерительный блок 7, где из него выделяется и интегрируется однополярный импульс напряжения. Величина проинтегрированного сигнала будет пропорциональна величине остаточного магнитного потока Ф контролируемого изделия. Сигналы, пропорциональные величинам максимального магнитного потока Ф и остаточного магнитного потока Ф контролируемого изделия, поступают на вход блока 8 разбраковки и регистрации. По показаниям, снимаемым с блока 8 разбраковки и регистрации, и по заранее установленным корреляционным связям определяют механические свойства контролируемого изделия 3 и ведется их разбраковка. Из фиг. 2 видно, что погрешность измерения магнитного потока контролируемого изделия зависит от уровня и полярности наведенной в нем до начала контроля остаточной намагниченности (магнитной предыстории). При измерении по предлагаемой полезной модели погрешность измерения остаточной намагниченности контролируемого изделия цилиндрической формы диаметром 19 мм и длиной 60 мм из стали 45 до начала измерения величиной 5 мкВб погрешность измерений не превышает 5 , в то время как измерения по прототипу составляют 14,5 . Эффективность предлагаемой полезной модели заключается в том, что она позволяет устранить влияние магнитной предыстории изделия на результаты контроля за счет намагничивания контролируемого изделия в направлении, противоположном его случайно приобретенной намагниченности, и тем самым повысить достоверность контроля. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4