Устройство для контроля остаточной намагниченности

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОСТАТОЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Шарандо Владимир Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для контроля остаточной намагниченности, состоящее из корпуса, индукционной катушки с размещенным в осевом отверстии цилиндрическим сердечником из ферромагнетика с величиной коэрцитивной силы ниже диапазона величин коэрцитивных сил контролируемых материалов, цилиндрического постоянного магнита, пружин и измерительного блока, отличающееся тем, что оно содержит составной магнитопровод, выполненный в виде прижимаемого пружиной к изделию полого цилиндра из ферромагнетика с величиной коэрцитивной силы ниже диапазона величин коэрцитивных сил контролируемых материалов, в котором закреплены индукционная катушка и сердечник,и ферромагнитного диска, сопряженного одной плоскостью с верхней торцевой поверхностью магнита, а второй - с подпружиненным толкателем.(56) 1. Михеев М.П., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. - М. Наука, 1993. - С. 151. 2. Патент РБ на полезную модель 8123, МПК 01 33/02, 2012. Полезная модель относится к средствам магнитного контроля и может быть использована для контроля свойств поверхностных слоев материалов и изделий. Известно устройство для измерения остаточной индукции 1, 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 блока. Недостатком устройства является применение активных магниточувствительных элементов, требующих цепей питания также, в связи с зависимостью результата измерений от ориентации феррозондов относительно неоднородностей структуры, при необходимости усредненной оценки остаточной намагниченности требуется проведение серии измерений с поворотом вокруг намагниченного участка. Наиболее близким к полезной модели является устройство для контроля изделий по остаточной намагниченности 2, содержащее корпус, расположенную у его основания индукционную катушку с осевым отверстием, цилиндрический постоянный магнит, пружину и измерительный блок. В осевом отверстии индукционной катушки размещен подпружиненный цилиндрический сердечник, выполненный из ферромагнетика с величиной коэрцитивной силы ниже диапазона величин коэрцитивных сил контролируемых материалов. Магнит приводят в соприкосновение с верхним торцом сердечника, прижатого к поверхности изделия. После отведения магнита на поверхности изделия образуется локальный намагниченный участок. В сердечнике он возбуждает магнитный поток, который превышает поток, возникающий за счет собственной коэрцитивной силы сердечника. Величина остаточной намагниченности изделия оценивается по сигналу, возникающему в индукционной катушке при отрыве сердечника от поверхности и регистрируемому измерительным блоком. Недостатком устройства является сниженная чувствительность, которая связана со сниженной намагниченностью поверхности изделия вследствие отсутствия замкнутой магнитной цепи при намагничивании, а также с ослабленным сигналом в индукционной катушке вследствие наличия магнитопровода только внутри нее, что не обеспечивает максимальный магнитный поток через нее после отведения магнита. Техническая задача, решаемая полезной моделью, - повышение чувствительности измерений. Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит корпус, индукционную катушку с размещенным в осевом отверстии цилиндрическим сердечником,цилиндрический постоянный магнит, измерительный блок. Индукционная катушка и сердечник закреплены в полом ферромагнитном цилиндре, подпружиненном в корпусе для обеспечения прижима к поверхности контролируемого изделия. Над цилиндром размещен ферромагнитный диск, сопряженный одной плоскостью с верхней торцевой поверхностью магнита, а второй - с подпружиненным толкателем. Цилиндр и сердечник выполнены из ферромагнетиков с величиной коэрцитивной силы ниже диапазона величин коэрцитивных сил контролируемых материалов. После установки корпуса на поверхность изделия нажимают на толкатель и приводят магнит в соприкосновение с верхним торцом сердечника. При этом ферромагнитный диск стыкуется с ферромагнитным цилиндром, образуя с ним составной магнитопровод. Магнит, сердечник, изделие, цилиндр и диск создают замкнутую магнитную цепь, что приводит к усилению магнитного потока, воздействующего на изделие. После отведения магнита на поверхности изделия остается локальный намагниченный участок. В сердечнике и цилиндре он возбуждает магнитный поток, который превышает поток, возникающий за счет собственной коэрцитивной силы этих элементов,2 89892013.02.28 и воздействует на витки катушки. Величина остаточной намагниченности изделия оценивается по сигналу, возникающему в индукционной катушке при отрыве полезной модели от поверхности изделия и регистрируемому измерительным блоком. В результате обеспечивается повышение чувствительности измерений за счет усиления как магнитного потока, воздействующего на изделие при намагничивании в замкнутой магнитной цепи, так и магнитного потока в индукционной катушке после отвода магнита вследствие сохранения охватывающего ее элемента магнитопровода. На фиг. 1 показана схема устройства для контроля остаточной намагниченности. На фиг. 2 изображена зависимость величины остаточной намагниченности 10-8 А/м и величины изменения потока остаточной магнитной индукции ост (относительные единицы), измеренной устройством, от температуры отпуска отп закаленной стали 60 С 2. Полезная модель (фиг. 1) содержит корпус 1, в нижней части которого размещен полый ферромагнитный цилиндр 2 с закрепленными в нем индукционной катушкой 3 и ферромагнитным сердечником 4. Над цилиндром 2 размещены сопряженные торцевыми плоскостями цилиндрический постоянный магнит 5, ферромагнитный диск 6, толкатель 7,пружины 8 и 9. Цилиндр 2 и сердечник 4 выполнены из ферромагнетиков с величиной коэрцитивной силы ниже диапазона величин коэрцитивных сил контролируемых материалов. Индукционная катушка 3 соединена с измерительным блоком 10. Полезная модель расположена над поверхностью контролируемого изделия 11. Рассмотрим работу полезной модели. Полезную модель устанавливают на поверхность контролируемого изделия 11 и,нажимая на корпус 1, доводят его до упора в изделие. Цилиндр 2 и сердечник 4, поддерживаемые пружиной 8, утапливаются в корпус и сохраняют контакт с изделием. Нажимая на толкатель 7 и сдавливая пружину 9, приводят нижний торец магнита в соприкосновение с верхним торцом сердечника 4 диск 6 при этом входит в верхнюю часть цилиндра 2,замыкая магнитную цепь. Затем отпускают толкатель при этом пружина 9 отводит магнит от сердечника, а диск от цилиндра. На поверхности изделия 11, между нижними торцами сердечника 4 и цилиндра 2, образуется локальный намагниченный участок с остаточной индукцией. В сердечнике и цилиндре указанная остаточная индукция создает пропорциональный ей магнитный поток. Включают измерительный блок 10 и отрывают сердечник 5 и цилиндр 2 от изделия 11. В катушке 3 возникает сигнал, пропорциональный изменению потока остаточной магнитной индукции ост, который фиксируется измерительным блоком. По величине зарегистрированного сигнала судят об остаточной намагниченности и связанных с ней свойствах изделия химическом и фазовом составе, твердости, механических напряжениях и т.п. Работоспособность полезной модели подтверждается экспериментальными данными(фиг. 2). Они получены на пластинках размером 140103 мм из закаленной на 840 С стали 60 С 2, подвергнутых отпуску при различных температурах. Приводится изменение с температурой отпуска величины остаточной намагниченности , определенной стандартными методами, и величины потока остаточной магнитной индукции ост, измеренной устройством с использованием постоянного магнита из диаметром 5 мм. Наблюдается корреляция указанных зависимостей. Полезная модель может использоваться для контроля остаточной намагниченности и связанных с ней свойств изделий (химического и фазового состава, твердости, механических напряжений и т.п.). Применение составного магнитопровода, выполненного в виде подпружиненного полого цилиндра из ферромагнетика с величиной коэрцитивной силы ниже диапазона величин коэрцитивных сил контролируемых материалов, в котором закреплены индукционная катушка и наконечник, и прижимаемого к цилиндру ферромагнитного диска, сопряженного с верхней торцевой поверхностью магнита, позволяет повысить чувствительность измерений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4