Устройство для контроля изделий по измерению магнитных свойств

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ПО ИЗМЕРЕНИЮ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ(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 изделий по измерению магнитных свойств, содержащее подвижно устанавливаемый полюсами на контролируемую поверхность П-образный магнит,закрепленный между полюсами магниточувствительный элемент и измерительный блок,отличающееся тем, что оно снабжено вторым магниточувствительным элементом, связанным с полюсом магнита и подключенным к измерительному блоку для регистрации сигнала,пропорционального изменению магнитного потока при отрыве магнита от изделия.(56) 1. Горкунов Э.С. Магнитные приборы контроля структуры и механических свойств стальных и чугунных изделий (Обзор) // Дефектоскопия. - 1992. -10. - С. 7. 2. Патент на полезную модель РБ 3932, МПК 01 33/02. Устройство для контроля свойств изделий по измерению коэрцитивной силы / О.В.Булатов, В.Р.Чурило, В.И.Шарандо // Афц. бюл.5. - 2007. - С. 222. 74512011.08.30 Полезная модель относится к средствам магнитного контроля и может быть использована для контроля свойств поверхностных слоев материалов и изделий. Известен коэрцитиметр Михеева, состоящий из П-образного электромагнита с расположенными на его наконечниках двумя намагничивающими катушками, находящегося в центре его перемычки подвижного магниточувствительного элемента, используемого в качестве нуля потока магнитного поля, и измерительного блока в виде амперметра, подключенного к намагничивающим катушкам 1. Коэрцитиметр позволяет путем намагничивания и последующего плавного размагничивания участка контролируемого изделия по величине тока в намагничивающих катушках судить о коэрцитивной силе и других связанных с ней свойствах этого участка. Недостатками коэрцитиметра являются сложность конструкции, большие габариты и вес, потребность во внешнем источнике питания. Наиболее близким к полезной модели является устройство для контроля свойств изделий по измерению коэрцитивной силы 2, содержащее П-образный постоянный магнит,подвижно установленный полюсами его наконечников на поверхность контролируемого изделия, магниточувствительный элемент, жестко закрепленный между этими полюсами,и подключенный к названному элементу измерительный блок. Перемещением Побразного постоянного магнита по поверхности контролируемого изделия осуществляют его динамическое намагничивание, которое приводит к возникновению в материале изделия магнитного вращательного гистерезиса. В процессе динамического намагничивания магниточувствительным элементом, закрепленным между полюсами, отслеживают обусловленное гистерезисом изменение магнитного поля, возбуждающее в этом элементе сигнал, пропорциональный коэрцитивной силе. По зарегистрированной измерительным блоком величине сигнала судят о свойствах изделия твердости, механических напряжениях, фазовом составе и др. Недостатком устройства является использование одного информативного параметра - сигнала, связанного с магнитным вращательным гистерезисом,что сужает его функциональные возможности. Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства. Сущность устройства для контроля свойств изделий по измерению магнитных свойств заключается в том, что оно содержит П-образный постоянный магнит, подвижно установленный полюсами его наконечников на поверхность контролируемого изделия, магниточувствительный элемент, жестко закрепленный между этими полюсами, второй магниточувствительный элемент, жестко связанный с полюсом магнита, и подключенный к магниточувствительным элементам измерительный блок. Перемещением П-образного постоянного магнита по поверхности контролируемого изделия осуществляют его динамическое намагничивание, которое приводит к возникновению в материале изделия магнитного вращательного гистерезиса. В процессе динамического намагничивания магниточувствительным элементом, закрепленным между полюсами, отслеживают обусловленное гистерезисом изменение магнитного поля, возбуждающее в этом элементе сигнал, пропорциональный коэрцитивной силе. При удалении устройства и отрыве магнита от изделия вторым магниточувствительным элементом, связанным с полюсом, отслеживают изменение магнитного потока, создаваемого приложенным полем в системе магнит-изделие. По зарегистрированным измерительным блоком величинам сигналов магниточувствительных элементов, пропорциональным указанным магнитным характеристикам, судят о связанных с ними свойствах изделия. Устройство позволяет в одном цикле измерений вести контроль изделия по двум параметрам коэрцитивной силе и величине магнитного потока, создаваемого приложенным полем в системе магнит-изделие, что расширяет его функциональные возможности. При этом магниточувствительными элементами могут быть любые измерители магнитного поля (индуктивная катушка, датчик Холла, феррозонд и др.). На фиг. 1 показана схема устройства для контроля изделий по измерению магнитных свойств, установленного на поверхность контролируемого изделия. 2 74512011.08.30 На фиг. 2 изображено распределение различных марок сталей в состоянии поставки в координатах в.г - магнитный поток, связанный с вращательным гистерезисом (относительные единицы), п.п - магнитный поток, создаваемый приложенным полем в системе магнит-изделие (относительные единицы). Полезная модель (фиг. 1) содержит П-образный магнит, выполненный в виде перемычки 1 с сопряженными с ней наконечниками 2 и 3, жестко закрепленный под этой перемычкой между северным полюсом 4 и южным полюсом 5 магниточувствительный элемент 6 и связанный с полюсом 4 второй магниточувствительный элемент 7. Магниточувствительные элементы подключены к измерительному блоку 8. Устройство подвижно установлено полюсами на поверхность контролируемого изделия 9. Рассмотрим работу полезной модели с П-образным постоянным магнитом, состоящим из магнитожесткой перемычки 1 и магнитомягких наконечников 2 и 3, с магниточувствительным элементом 6 в виде индуктивной катушки с магнитомягким сердечником и вторым магниточувствительным элементом 7 в виде индуктивной катушки, закрепленной на наконечнике 2 вблизи полюса 4 (фиг. 1). Полезную модель подвижно устанавливают полюсами 4 и 5 на поверхность контролируемого изделия 9, образуя замкнутую магнитную систему, после чего перемещают в плоскости осей полюсов 4 и 5 в любом из двух направлений. При этом в пределах непрерывно перемагничиваемого полезной моделью участка поверхности возникает магнитный вращательный гистерезис. В процессе движения полезной модели в магниточувствительном элементе 6 возникает и растет сигнал, пропорциональный коэрцитивной силе, который интегрируется измерительным блоком 8. Затем полезную модель отрывают и удаляют от изделия. При этом во втором магниточувствительном элементе 7 возникает сигнал, пропорциональный изменению магнитного потока в системе магнит-изделие, который интегрируется измерительным блоком 8. По зарегистрированным измерительным блоком 8 величинам сигналов магниточувствительных элементов 6 и 7, пропорциональным указанным магнитным характеристикам, судят о связанных с ними свойствах изделия (твердости, механических напряжениях, химическом и фазовом составе и др.). Работоспособность полезной модели подтверждается экспериментальными данными,полученными на образцах различных марок сталей (фиг. 2) 1 - Ст. 10 2 - Ст. 20 3 - Ст. 40 4 Ст. 60 5 - У 10 6 - 38 ХА 7 - 40 Х 8 - 12 ХН 9 - 40 ХН 10 - 9 ХС 11 - ХВГ 12 - 20 Х 13 13 30 ХГСА 14 - 12 Х 1 МФ 15 - 08 Х 18 Т 16 - 20 ХН 3 А 17 - 38 ХМЮА 18 - 30 ХН 2 МФА 19 14 Х 17 Н 2 20 - Р 6 М 5 21 - Х 12 22 - А 12 23 - ВНС 16 24 - ЭП 56 25 - ЭП 810 26 - ЭП 378 27 - ЭП 44 28 - ЭП 894. Структура сталей соответствовала состоянию поставки. При измерении какого-либо одного параметра (в.г или п.п) имеет место совпадение показаний для ряда марок. Использование двух информационных параметров повышает возможности их отделения друг от друга либо выделения в отдельные группы. Непосредственная градуировка устройства проводится применительно к номенклатуре сталей конкретного предприятия. Полезная модель может использоваться для разбраковки сталей по маркам, контроля связанных с магнитными свойствами характеристик изделий (твердости, механических напряжений, химического и фазового состава, макро- и микронеоднородностей и т.п.). Использование при измерениях двух магнитных параметров позволяет расширить функциональные возможности устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4