Индикатор пондеромоторного действия для обнаружения пороков в металлических ферромагнитных изделиях

 

Класс 42 k, 23. Ь 30854

АВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ пондеромоторного действия для обнаружения в металлических ферромагнитных изделиях. свидетельству Ф. M. Карпова, заявленному 16 июня 1931 года (заяв. свид. М 90259). авторского свидетельства опубликовано ЗО июня 1933 года, индикатора пороков

К авторскому

0 выдаче (281) Изобретение касается устройства для обнаружения в ферромагнитных материалах и изделиях неоднородностей, раковин, трещин, шлаковых включений ит. и.

Указанные дефекты могут находиться или целиком внутри испытуемого тела или частично выходить на поверхность, например, в виде слабо заметных или совсем незаметных для глаза волосовин.

Скрытые неоднородности строения материала различных ответственных деталей машин и сооружений являются причиной того, что изделие легко разрушается в местах нахождения всякого рода ослабляющих сечение дефектов, чем, например, обусловливаются весьма частые изломы рельсов, вызывающие катастрофы.

На чертеже фиг. 1 изображает в схематическом виде процесс образования потока рассеяния в месте нахождения в предмете дефектов, которые вызывают, искривление и выход из тела предмета магнитных линий, проходящях нормально через его толщу; фиг. 2 изображает аналогичный процесс в поперечном сечении испытуемого предмета при пропускании через предмет электрического тока; фиг. 3 и 4-устройство и расположение индикатора известного типа, перемещаемого вдоль испытуемого предмета; в теле которого по его длине проходят магнитные линии или электрический ток, образующи"; фиг, 5— примерную кривую электродвижущей силы е в индикаторной катушке, изображенной на фиг 3 и 4, в зависимости от времени Г при относительном перемещении катушки и испытуемого предмета; фиг. б — расположение того же индикатора при испытании полных предметов цилиндрической формы; фиг. 7 и 8 — предложенный индикатор; фиг.

9 и 10 — расположение индикаторов при определении местонахождения продольных трещин и раковин; фиг. 11 и 12 схематически иллюстрируют прием возбуждения магнитного потока и расположение предложенных индикаторов в случае испытания полых предметов цилиндрической формы; фиг. 13, 14 и 15 изображают схему предложенного устройства для обнаружения пороков в железнодорожных рельсах.

Существует ряд электрических и магнитных способов для обнаружения скрытых дефектов в металлических изделиях. Так, по способу Sperry через испытуемый предмет пропускается электрический ток большой силы. При наличии дефектов в проводнике нарушается прямолинейность направления тока в местах повреждений. Это изменение в направлении тока вызывает изменение магнитного поля> окружающего проводник в этом месте. Изменение поля обнаруживается благодаря явлению индукции в катушке (детекторе), движущейся на4 проводником. Получаемые в катушке импульсы электродвижущей силы очень слабы и для их усиления приходится пользоваться многокаскадными усилителями. Этот способ применим главным образом для предметов в форме длинных стержней, как рельсы, проволока и т. и.

Другие способы, предлагавшиеся различными авторами, в отличие от способа Sperry предусматривали возбуждение в изделии магнитного потока. Сюда относятся; способ Pozzo u Colon etti (Италия), аналогичные ему способы

Baroughs u Dudley (америка), а также способ Susuky (Япония).

Все эти способы основаны на изменении, при наличии дефекта, магнитнитного сопротивления материала, обусловленном другой величиной магнитной проницаемости и имеющем следствием изменение магнитного поля, в которое помещен предмет.

Эти способы оказались неудовлетворительными по следующим причинам.

Во всех случаях применялись приспособления и устройства, имевшие целью уловить или изменение магнитного потока, пронизывающего предмет, или соответствующее изменение всего окружающего предмет поля. Однако, такие изменения обусловливаются не только наличием трещин или раковин, но также, и даже чаще и в большей степени, изменениями микроструктуры, твердыми и мягкими включениями, условиями ковки и т. и. Поэтому осуществленные в таком виде магнитные способы не достигали цели, так как не давали возможности отличить трещины и раковины от несущественных в отношении прочности отклонений в строении металла.

Известны также способы, по которым наличие, местонахождение и величину скрытых или частично выходящих на поверхность металла пороков обнаруживают соответствующими индикаторами, улавливающими местные потоки рассеяния, образовавшиеся непосред.ственно и локализованные в местах расположения потоков (фиг. 1 и 2). В качестве индикатора применяется, напри(мер, катушка с ферромагнитным сер-дечником (фиг. 3 и 4), в витках кото; рой местным потоком рассеяния, замы- . кающимся через ее сердечник, возбуждается электродвижущая сила индукции (фиг. 5).

Преимуществом таких способов выявления пороков ферромагнитных изделий является то, что здесь на индикаторы действуют только местные потоки рассеяния, возникающие в узко ограниченной области, как раз соответствующей месту нахождения дефекта; безвредные те отступления в микроструктуре металла влияют лишь на величину общего

Потока, пронизывающего предмет, не нарушая процесса образования местных потоков. Возбуждение магнитного потока в испытуемом предмете осуществляется любым известным способом, но в применении к специальным случаям исследования полых тел, определения залегания дефекта и т. и. целесообразно пряменять пропускание электрического тока достаточной силы непосредственно через предмет (фиг.;4) или по проводнику, пропущенному сквозь полый предмет (фиг. 6).

Данное изобретение представляет собой индикатор пондеромоторного действия для обнаружения пороков в фер- ромагнитных изделиях вышеприведен- . ным.известным магнитным методом, путем выявления местных потоков рассеяния. Сущность. изобретения заключается в применении подвижного ферромагнитного якоря, реагирующего на местные потоки рассеяния и связанного а указателем изменения его положения.

Индикатор (фиг. 7) состоит из снабженной рукояткой ll рамки 10 из немагнитного материала, несущей на себе поворотный около оси 1 рычажок, находящийся под воздействием пружинок 5.

На одном конце рычажка 2 укреплен якорь 3, набранный из листового железа, а другой конец, снабженный противовесом, служит контактной частью.

Указанная контактная часть рычажка 2 расположена между двумя контактными винтами 4, одного из которых она касается при повороте рычажка около оси в ту или другую сторону. Пружинки 5 . служат для возвращения якоря 3 в начальное положение.

Основной частью индикатора является якорь 3, расположенный в прорезе 6 рамки и отклоняющийся под действием сил притяжения магнитных линий местного потока рассеяния.

При перемещении индикатора вдоль испытуемого предмета у его поверхности и при расположении рычажка 4 в направлении, перпендикулярном к оси магнитного потока (фиг. 8), якорь в месте образования потока рассеяния (местонахождение порока) получит отклонение.

В первый момент он отклонится в направлении перемещения индикатора, а в следующий момент в обратную сторону. В результате указанных отклонений контактная часть рычажка 2, коснувшись одного, а эатем другого контактного винта 4, замкнет цепь реле, управляющего сигнальной цепью, могущей содержать, кроме того, регистрирующий прибор.

В качестве материала для изготовления якоря 3 целесообразно применять сплавы типа пермаллой, обладающие большой начальной магнитной проницаемостью.

Во избежание действия на индикаторы потоков рассеяния от концов полюсов, между, которыми помещается испытуемый предмет, . что может иметь место, например, в области 8 (фиг. 1), применяются удлинительные насадки, форма и размер которых определяются условиями испытания, При обнаружении продольных раковин и трещин в предметах цилиндрической формы целесообразно располагать индикаторы по образующей цилиндра, в шахматном порядке (фиг. 9 и 10). При этом, вращая предмет около оси, можно

- определить не только наличие пороков, но и судить о том, какой длины повре. ждение имеется на данном участке.

Такое расположение индикаторов применяется для длинных предметов при способе возбуждения магнитного потока, иллюстрированном фиг. 11 и 12; в этом случае целесообразно относительное перемещение индикатора осуществлять путем вращения самого испытуемого предмета около его оси.

Создавая магнитный поток пропусканием тока через самый предмет (фиг. 2), можно определять и примерную глубину расположения дефекта. При заданном диаметре предмета местный поток рассеяния, обусловленный дефектом, расположенным на некотором расстоянии х от оси (фиг, 2), проявится при определенной силе тока 1, необходимой для создания достаточной величины напряжения магнитного поля. Задаваясь напряжением поля, необходимым для создания местных потоков рассеяния, способных действовать на прибор (это определяется предварительными опытами с искусственными дефектами) и измерив силу тока 1, можно определить расстояние х от оси предмета до местонахождения дефекта по формуле

0,2 Iz 0 8 &

Дй где r — радиус, d — диаметр поперечного сечения предмета, При обнаружении поперечных трещин и раковин, согласно приему, иллюстрированному фиг. 3 и 7, глубину их залегания можно определять, применяя два индикатора, перемещаемые над предметом и под ним, и сравнивая воздействия на индикатор местных потоков с той и другой стороны предмета.

Особый случай представляет применение предлагаемого способа на транспорте для испытания рельсов уже проложенного пути. Здесь индикатор укрепляется или между полюсами электромагнита, перемещаемого над рельсом с небольшим воздушным зазором (фиг, 13), или устанавливается на специальной тележке, оси которой снабжены обмоткой для создания магнитного потока в рельсе через посредство колес, как указано на фиг. 14 и 15).

Предмет изобретения.

1, Индикатор пондеромоторного действия для обнаружения пороков в металлических ферромагнитных изделиях магнитным методом, путем выявления местных потоков рассеяния, отличающийся применением подвижного ферромагнитного якоря, реагирующего на местные потоки рассеяния и связанного с указателем изменения его положения.

2. Видоизменение индикатора по п.1, отличающееся применением для объективного указания местоположения порока, электрического сигнального устройства, цепь которого замыкаетсяуказате,лем независимо от направления его отклонения, 3. Форма выполнения индикатора по

1 п.п. 1 и 2, отличающаяся применением, поворотно укрепленного в рамке 10 с рукояткой 11. рычажка 2, соединенного одним концом с ферромагнитным якорем и, расположенного другим своии "концом против контактов цепи, замы- ., каемой им при своем отклонении.

4. Индикатор .по п.п. 1 — 3, отличающийся тем, что с целью применения его для обнаружения пороков в рельсах он помещен на тележке, оси которой снабжены катушками, служащими для создания магнитного потока в рельсах.

Ленпроипечатьеоюз. Тип; „Печатный Труд . Зак. 5146 †10