Электромагнитно-акустический преобразователь

Электромагнитно-акустический преобразователь предназначен для ультразвукового контроля ферромагнитных материалов и может быть использован при ультразвуковом контроле качества листового и сортового проката и труб. Предложен электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, подложку, крышку, концентраторы, постоянные магниты и катушки индуктивности. При этом он снабжен, по меньшей мере, двумя парами ферромагнитных концентраторов, расположенных параллельно друг другу, в каждой паре концентраторы установлены симметрично относительно, по меньшей мере, одного плоского постоянного магнита, выполненного, например, из соединения Ne-Fe-B и охваченного электромагнитной катушкой, соединенной с источником импульсного постоянного тока. Концентраторы выполнены в виде цилиндрических ферромагнитных стержней и закреплены на подложке из немагнитного материала с возможностью вертикальных перемещений во втулках из ферромагнитного материала, вплотную прилегающих к противоположным граням постоянного магнита. В результате повышается надежность и эффективность работы преобразователя. 4 ил.

 

Предполагаемое изобретение относится к области ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано, в частности, для контроля качества продукции металлургической промышленности (листа, полос, сортового проката, труб и т.п.).

Известен ЭМАП, содержащий источник магнитного поля (электромагнит) и катушку индуктивности [1]. В известном ЭМАП повышение его чувствительности достигается за счет того, что он снабжен двумя электропроводящими пластинами, расположенными в плоскости катушки. Недостатком известного устройства является использование электромагнита С-образной формы, значительные потоки рассеяния, необходимость непрерывной подачи электроэнергии в соленоид.

Известен ЭМАП, содержащий корпус, подложку, постоянные магниты и катушки индуктивности.

Недостатком известного преобразователя является невозможность управления магнитной системой преобразователя, состоящей из постоянных магнитов, например, его отключение или включение в процессе работы, что необходимо по технологическим причинам.

Практика использования для дефектоскопии проката преобразователей на постоянных магнитах показывает, что в процессе перемещения объекта контроля под преобразователями на их рабочей поверхности скапливается большое количество металлической пыли и окалины, которые являются причиной частых повреждений катушек индуктивности.

Цель изобретения - значительное повышение надежности и эффективности работы преобразователя за счет периодического отключения магнитного потока на короткий промежуток времени, в течение которого под преобразователем отсутствует объект контроля, например, при дефектоскопии листов или труб в потоке.

Для этого предлагаемый преобразователь снабжен, по меньшей мере, двумя парами ферромагнитных концентраторов, расположенных параллельно друг другу, в каждой паре концентраторы установлены симметрично относительно, по меньшей мере, одного плоского постоянного магнита, выполненного, например, из соединения Ne-Fe-B и охваченного электромагнитной катушкой, соединенной с источником импульсного постоянного тока, концентраторы выполнены в виде цилиндрических ферромагнитных стержней и закреплены на подложке из немагнитного материала с возможностью вертикальных перемещений во втулках из ферромагнитного материала, вплотную прилегающих к противоположным граням постоянного магнита.

Выполнение в одном преобразователе двух пар концентраторов, расположенных параллельно друг другу, значительно увеличивает полосу контроля преобразователя, а следовательно, его эффективность.

Расположение концентраторов в каждой паре симметрично относительно постоянного магнита, охваченного электромагнитной катушкой, соединенной с источником постоянного тока, позволяет отключать на короткие промежутки времени (0.5-1 с) магнитную систему преобразователя путем электрической нейтрализации магнитного потока [2], создаваемого постоянным магнитом с большой коэрцитивной силой. Это обеспечивает самопроизвольное удаление с поверхности преобразователя скоплений металлических частиц и окалины и предотвращает его повреждение.

Выполнение концентраторов в виде цилиндрических ферромагнитных стержней, закрепленных на подложке из немагнитного материала с возможностью вертикальных перемещений во втулках из ферромагнитного материала, позволяет осуществлять быструю их замену в случае повреждений, а плотное прилегание втулок к противоположным граням постоянного магнита обеспечивает создание максимального магнитного потока как постоянным магнитом при работе, так и создание максимального магнитного потока нейтрализации электромагнитной катушкой в режиме отключения.

На фиг.1 показан разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.2 показан разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.3 показан разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 показан вид Д на фиг.1.

Преобразователь содержит кожух 1, подложку 2, крышку 3, корпус 4, концентраторы 5, выполняющие функцию магнитопроводов, втулки 6, электромагнитные катушки 7, постоянные магниты 8 с высокой коэрцитивной силой (до 800 кА/м), например, из соединения Ne-Fe-B, штуцера 9 для подачи сжатого воздуха в зону контакта с объектом контроля (условно не показан) для создания воздушной подушки, катушки индуктивности 10, проточку 11 для вывода проводов от катушек 7, соединяющих катушки 7 с источником импульсного постоянного тока (условно не показан), и вывода проводов, соединяющих катушки индуктивности 10 с генератором высокой частоты и дефектоскопом (условно не показаны), болты крепления 12, керамические вставки 13 для защиты катушек индуктивности от повреждений, штанги 14 для стягивания отдельных элементов преобразователя, втулки 15 для подвески преобразователя. Все детали преобразователя, кроме концентраторов 5 и втулок 6, выполнены из немагнитных материалов. Концентраторы 5 и втулки 6 выполнены из ферромагнитных материалов.

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь подводится к поверхности объекта контроля. Магнитное поле постоянного магнита 8 и зондирующие высокочастотные импульсы вызывают в объекте контроля ультразвуковые колебания, которые, в конечном счете, трансформируются в электрические сигналы, регистрируемые дефектоскопом.

В процессе УЗК на поверхности преобразователя скапливается металлическая пыль и окалина, создающие помехи и снижающие достоверность контроля, а также вызывающие механическое повреждение катушек индуктивности 10, находящихся в рабочей зоне преобразователя, при жестком контакте с объектом контроля.

После прохождения объекта контроля за пределы преобразователя, на его рабочей поверхности С остается комок частиц металлической пыли и окалины вперемежку с немагнитными частицами (силикатами), притянутые к рабочей поверхности С магнитным полем преобразователя, обладающие высокими абразивными свойствами.

При подходе к преобразователю очередного объекта контроля происходит жесткий контакт подложки 8 со скоплением частиц, в результате которого могут быть разрушены керамические вставки 13 и катушки индуктивности 10.

С целью исключения скопления металлической пыли и ее накопления на преобразователе, в промежутке времени, в течение которого под преобразователем отсутствует объект контроля, в электромагнитную катушку 7 подается электрический импульс длительностью 0.5-1с.

В результате вокруг магнита 8 возникает внешнее магнитное поле обратной полярности, нейтрализующее (запирающее) магнитное поле постоянного магнита 8, и примагниченная к преобразователю металлическая пыль и окалина под собственной тяжестью отпадают от его поверхности. К моменту подхода к преобразователю следующего объекта контроля его поверхность остается чистой.

Использованная литература

1. Авторское свидетельство №564595 СССР кл. G 01 N 29/04 Бюллетень №25 от 05.07.77 г.

2. О.Я.Константинов. Магнитная технологическая оснастка. Л., Машиностроение, ЛО, 1974 г.

Электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий корпус, подложку, крышку, концентраторы, постоянные магниты и катушки индуктивности, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, двумя парами ферромагнитных концентраторов, расположенных параллельно друг другу, в каждой паре концентраторы установлены симметрично относительно, по меньшей мере, одного плоского постоянного магнита, выполненного, например, из соединения Ne-Fe-B и охваченного электромагнитной катушкой, соединенной с источником импульсного постоянного тока, концентраторы выполнены в виде цилиндрических ферромагнитных стержней и закреплены на подложке из немагнитного материала с возможностью вертикальных перемещений во втулках из ферромагнитного материала, вплотную прилегающих к противоположным граням постоянного магнита.