Намагничивающее устройство

 

Изобретение относится к устройствам нам гничивания и предназначено, например , для магнитной записи полей дефектов при онтроле качества ферромагнитных изделий . Цель изобретения - повышение эффективности намагничивания и расширение номенклатуры контролируемых деталей. Намагничивающее устройство, содержащее основной электромагнит в виде П-образного магнита, два дополнительных и два вспомогательных электромагнита, источник постоянного тока и импульсный генератор, снабжено управляющим блоком коммутации , входы которого подключены к выходам источника постоянного тока и генератора, а выходы - к обмоткам основного и дополнительных электромагнитов. Вспомогательные электромагниты подключены к второму выходу импульсного генератора, а магнитопроводы основного и дополнительных электромагнитов образуют общий магнитопровод с четырьмя полюсными наконечниками , на которых расположены обмотки . 1 з. п. ф-лы, 3 ил. w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (я)5 G 01 N 27/85

ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

МСТВО СССР

АТЕНТ СССР) ГОС

ВЕД (ГО С

К А (21) (22) (46) (71) (72)

Э.А (56)

No. 1 (54) (57) нам мер, при дел фек ном

ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

709763/28

3,06,89

7.02.93. Бюл. ¹ 5 елорусский политехнический институт

В.В. Петраковский, А.Е. Новиков и

Берман вторское свидетельство СССР

99209, кл. G 01 N 27/85, 1989.

АМАГНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО зобретение относится к устройствам гничивания и предназначено, напридля магнитной записи полей дефектов онтроле качества ферромагнитных изй, Цель изобретения — повышение эфивности намагничивания и расширение нклатуры контролируемых деталей. зобретение относится к устройствам нам гничивания, предназначено, например, для магнитной записи полей дефектов при онтроле качества ферромагнитных изелийимож т ытьи и ль ван в т ид е б с о зо о с ро тел стае и нефтегазодобывающей про ышленности, машиностроении, судостро нии, а также в других отраслях техники, ребующих проведения контроля изделий на наличие дефектов сплошности. !

Известно намагничивающее устройство (НУ)|типа "Шатун", выполненное в виде элекгромагнита с П-образным магнитопроводом, предназначенным для намагничиваI ния сварных швов, например; трубрпроводов. !

Намагничивающее устройство, содержащее основной электромагнит в виде П-образного магнита, два дополнительных и два вспомогательных электромагнита, источник постоянного тока и импульсный генератор, снабжено управляющим блоком коммутации, входы которогО подключены к выходам источника постоянного тока и генератора, а выходы — к обмоткам основного и дополнительных электромагнитов. Вспомогательные электромагниты подключены к второму выходу импульсного генератора, а магнитопроводы основного и дополнительных электромагнитов образуют общий магнитопровод с четырьмя полюсными наконечниками, на которых расположены обмотки. 1 з. и. ф-лы, 3 ил.

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность намагничивания, обусловленная наличием магнитных потоков утечек из межполюсного промежутка НУ, поскольку замыкание силовых линий (Л магнитного поля в намагничиваемой детали Q) между полюсами НУ происходит не только в его межполюсном промежутке. но и в окружающих НУ областях детали. Кроме того, часть силовых линий замыкается по воздуху через внутреннюю и наружную поверхности магнитопровода НУ, причем часть утечек растет с увеличением напряженности магнитного поля.

Для уменьшения утечек магнитного потока через окружающие НУ области детали применяют дополнительные и вспомога1793358 тельные электромагниты. При этом два вспомогательных электромагнита расположены по краям межполюсного промежутка основного электромагнита и их продольные оси симметрии совпадают, а обмотки подключены к выходам импульсного генератора. Два дополнительных электромагнита расположены с наружной стороны полюсов основного электромагнита, продольные оси симметрии их магнитопроводов параллельны оси симметрии магнитопровода основного электромагнита, а обмотки подключены к блоку питания основного электромагнита в противоположной полярности по отношению к обмотке основного электромагнита, Вспомогательные электромагниты уменьшают утечки магнитного потока в детали на краях межполюсного проме>кутка основного электромагнита, а дополнительные электромагниты — в прилегающих к наружным сторонам основного электромагнита областях детали.

Недостатком известного устройства является то, что магнитные потоки в основном и дополнительных электромагнитах взаимодействуют между собой только посредством замыкания через металл намагничиваемого изделия и являются практически независимыми. Вследствие этого для обеспечения процесса намагничивания, необходимо увеличивать габариты и энергопотребление дополнительных электромагнитов НУ до величин, соответствующих основному электромагниту, что приводит к неудобствам в работе с НУ. Уменьшение параметров дополнительных электромагнитов вызывает снижение эффективности намагничивания с помощью указанного НУ вследствие возрастания магнитных потоков утечек, Кроме того, для повышения эффективности работы

П-образного электромагнита необходимо располагать электрические обмотки на его полюсных наконечниках, Такие НУ в известном устройстве не могут быть использованы, поскольку в случае их использования увеличивается расстояние между основным и дополнительными электромагнитами НУ на расстояние, равное толщине обмоток, и поля электромагнитов, входящих в состав

НУ, оказывают незначительное влияние друг на друга, утечки магнитного поля основного электромагнита растут, эффективность намагничивания падает, Таким образом, в известном НУ для обеспечения его работоспособности необходимо максимальное сближение магнитопроводов, что достигается за счет ухудшения эффективности каждого из входящих в НУ электромагнитов. путем размещения электрических обмоток не на полюсах электромагнитов, а на ярме каждого из них. Кроме того, в известном устройстве не устраняются утечки магнитного потока, обусловленные замыканием магнитного поля через наружную поверхность магнитопроводов основного и дополнительных электромагнитов НУ, Цель изобретения — повышение эффективности намагничивания и расширение технологических возможностей при намагничивании деталей различной формы.

Указанная цель достигается тем, ITQ намагничивающее устройство, содержащее основной электромагнит, выполненный в виде П-образного магнита, два дополни"5 тельных электромагнита, располо>кенных с наружной стороны полюсов основного электромагнита, продольные оси симметрии которых параллельны продольной оси симметрии магнитопровода основного

20 электромагнита, два вспомогательных электромагнита, расположенных по краям межполюсного проме>кутка основного электромагнита, продольные оси симмет рии которых совпадают, а также источник постоянного тока и импульсный генератор, подключенные к обмоткам электромагнитов, снабжено управляющим блоком коммутации, входы которого подключены к выходам источника постоянного тока и им30 пульсного генератора, а выходы — к обмоткам основного и дополнительного электромагнитов, вспомогательные электромагниты подключены ко второму выходу импульсного генератора, а магнитопроводы

35 основного и дополнительных электромагнитов образуют общий магнитопровод с четырьмя полюсными наконечниками, на которых расположены обмотки соответствующих электромагнитов.

Обмотки вспомогательных электромагнитов могут охватываться обмотками основного электромагнита, при этом магнитопроводы вспомогательных электромагнитов выполнены из материала с индукцией насыщения большей, чем индукция насыщения материала магнитопровода основного и дополнительных электромагнитов.

На фиг, 1 показано предлагаемое уст50 ройство; на фиг. 2 — намагничивающее устройство (НУ) с вспомогательным электромагнитом; на фиг. 3 — сечение внутреннего полюсного наконечника с вспомогательным электромагнитом.

НУ выполнено в виде ярма 1 с присоединенными к нему внутренйими 2, 3 и наружными 4, 5 полюсными наконечниками, на которых размещены электрические обмотки 6 — 9 соответственно. Для питания электрических обмоток 6 — 9 HY снабжено

1793358 ис очипком 10 постоянного тока и импулкс-. ны генератором 11.

По краям внутренних полюсных наконе ников 2 и 3 с двух сторон НУ расположены вспомогательные электромагниты с ма нитопроводом 12 (второй противополо но отстоящий не показан) и электрическ ми обмотками 13, подключенными к вы оду импульсного генератора 11.

Возможен вариант выполнения НУ, в ко ором вспомогательные электромагниты ох атываются обмотками 6 и 7 внутренних по юсных наконечников 2 и 3. В этом случае ма нитопроводы 13 выполнены из материала с индукцией насыщения большей, чем ин укция насыщения материала магнитопр вода основного и дополнительных электр магнитов, НУ снабжено управляемым блоком комму ации 14, входы которого подключены к вы одам источника 10 постоянного тока и им ульсного генератора 11, а выходы — к эл ктрическим обмоткам 6 — 9.

НУ работает следующим образом, НУ устанавливают вдоль контролируемо о участка детали. B промежуток между по юсами 2 и 3 помещается магнитная лента прижимается к контролируемомуучастку Затем в случае необходимости на агничивания поверхности деталей обмо ки 6 и 7 с помощью блока коммутации 14 по ключают к импульсному генератору 11, а обмотки 8 и 9 — к источнику постоянного то а 10, При необходимости объемного нама ничивания деталей с помощью блока ко мутации 14 обмотки 6 и 7 подключают к ис очнику постоянного тока 10, а обмотки 8 и — к импульсному генератору 11, После эт ro включением соответствующего источни а питания возбуждают электрический то в обмотках 6 и 7. Например, в случае по ключения обмоток 6 и 7 к источнику посТ янного тока 10 магнитное поле, создаваем е электрическими обмотками 6 и 7, об азует в магнитопроводе НУ три замкнуты магнитных потока. Первый (основной) ци кулирует по контуру: полюсный наконе)ник 2 — участок детали — полюсный наконе ник 3 — ярмо 1; два дополнительных по ока, один из которых замыкается в конту е: полюсный наконечник 2 — деталь— по юсный наконечник 4 — ярмо 1, а другой в к нтуре: полюсный наконечник 3 — ярмо 1 олюсный наконечник 5 — деталь. После эт го кратковременно включают импульсный генератор 11. В обмотках 13 вспомогательных электромагнитов возбуждается переменное магнитное поле, которое через магнитопроводы 12 замыкается в участке детали, прилежащем к контролируемому поверхность толстостенных деталей.

50 При контроле деталей трубчатой формы, напримео продольных сварных швов

5

45 участку. При этом переменное поле от вспомогательных электромагнитов взаимодействует с постоянным полем, возбуждаемым обмотками 6 и 7 в контролируемом участке детали, вследствие чего на краях последнего возникают зоны безгистерезисного намагничивания, сокращение утечки постоянного магнитного поля из контролируемого участка детали. При этом вспомогательные электромагниты могут охватываться обмотками 6 и 7. В этом случае на магнитопроводы 13 вспомогательных электромагнитов воздействует комбинация постоянного от обмоток 6 и 7 и переменного от обмоток 13 полей, что приводит к их безгистерезисному намагничиванию. Поскольку магнитопровады 13 вспомогательных электромагнитов выполнены из материала с более высокой индукцией насыщения, чем у материала остального магнитопровода НУ, то их работоспособность сохраняется также в полях. возбуждаемых соответствующими обмотками НУ.

После включения импульсного генератора 11 переменные магнитные поля возбуждаются в обмотках 8 и 9. Они взаимодействуют с постоянным магнитным полем, создаваемым обмотками 6 и 7 внутри магнитопровода и в контролируемой детали. При этом в зависимости от полярности подключения обмоток 8 и 9 возможны различныее варианты применения НУ.

Если полярность обмоток 8 и 9 совпадает и противоположна полярности обмоток 7 и 9, то импульсное поле "вытесняет" постоянное поле из наружных полюсных наконечников 4 и 5 и, замыкаясь по наружной поверхности ярма 1, проникает в поверхностные слои контролируемого участка детали, что повышает общий уровень поля в контролируемом участке, во-первых, за счет совместного воздействия постоянного и переменного полей, и, во-вторых, за счет более эффективного использования (уменьшения утечек) постоянного поля. При таком подключении обмоток предложенное

НУ позволяет эффективно намагничивать толстостенные детали либо контролировать труб, целесообразно следующее подключение обмоток 8 и 9: полярность обмотки 8 противоположна полярности обмотки 6, а полярность обмотки 9 противоположна полярности обмотки 7. В этом случае после включения импульсного источника 11 в катушках 8 и 9 возбуждается переменное поле, которое усиливает постоянно магнитное поле дополнительных потоков катушки 6 и 7

1793358 соответственно. Указанная комбинация полей приводит к безгистерезисному намагничиванию участков детали, заключенных между полюсными наконечниками 2-4 и 35, что сокращает утечки постоянного маг- 5 нитного поля из участка детали между полюсами 2 и 3.

При намагничивании изделий, имеющих переменную толщину, например, сваренных из деталей разной толщины и 10 возникающей при этом необходимости уменьшения утечек магнитного поля в более толстостенную деталь целесообразно следующее подключение обмоток: полярности обмоток 8, 9 и 7 совпадают и противополож- 15 ны полярности обмотки. В этом случае при включении импульсного источника 11 постоянный магнитный поток, создаваемый. обмотками 6 и 7, взаимодействует с охватывающим его переменным магнитным пото- 20 ком, замыкающимся через полюсные наконечники 6 и 9, что обеспечивает условия для безгистерезисного намагничивания контролируемого участка. Комбинированный магнитный поток, создаваемый посто- 25 янным магнитным потоком обмотки 6 и переменным магнитным потоком обмотки 8, Формула изобретения

1. Намагничивающее устройство, содержащее основной электромагнит, выполненный в виде П-образного магнита. два дополнительных электромагнита, расположенных с наружной стороны полюсов основного электромагнита, продольные оси симметрии магнитопроводов которых параллельны оси симметрии магнитопровода основного электромагнита, два вспомогательных электромагнита, расположенных по краям межполюсного промежутка основного электромагнита, продольные оси симметрии которых совпадают, а также источник постоянного тока и импульсный генератор. подключенные к обмоткам электромагнитов, отличаю щеесятем,что, с целью повышения эффективности намагничивания и расширения номенклатуры контролируемых деталей, оно снабжено упзамыкающийся через полюсные наконечники 4 и 2 в утолщенной части контролируемой детали, уменьшает утечки в нее основного потока.

При необходимости намагничивания поверхности детали (контроль поверхностных дефектов) целесообразно переключеwe коммутатора 14 в положение, в котором обмотки 6 и 7 подключаются к импульсному генератору 11, а обмотки 8 и 9 — к источнику постоянного тока 10. При этом возможны все описанные варианты взаимной полярности обмоток в зависимости от типа намагничиваемой детали, Во всех описанных случаях после отключения импульсного генератора 11 производят отключение источника 10 постоянного тока и перемещают НУ на новый контролируемый участок детали с размещенной на нем магнитной лентой и цикл- . намагничивания после этого повторяют.

- По сравнейиЮ с известными предложенное техническое решение обеспечивает повышение эффективности намагничивания и расширение технологических возможностей, равляющим блоком коммутации, входы которых подключены к выходам источника постоянного тока и импульсного генератора, а выходы — к обмоткам основного и дополнительного электромагнитов, вспомогательные электромагниты подключены к второму выходу импульсного генератора, а магнитопроводы основного и дополнительных электромагнитов образуют общий магнитопровод с четырьмя полюсньлли наконечниками, на которых расположены обмотки соответствующих электромагнитов.

2,Устройство поп.1, отл ичаю щеес я тем, что обмотки вспомогательных электромагнитов охвачены обмотками основного электромагнита, а магнитопроводы вспомогательных электромагнитов выполнены из материала с индукцией насыщения большей, чем индукция насыщения материала магнитоправода основного и дополнительных электромагнитов.

1793358

Фиг. т

Фиг, 2

Фиг.3

Зак з 501 Тираж Подписное ,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

I !

Ред ктор

Составитель В,Петраковский

Тех ред M. Ìoðãå H Tàë Корректор Н.Ревская