Коэрцитиметр на постоянных магнитах

 

Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности, к измерению коэрцитивной силы испытуемых участков изделий при неразрушающем магнитном контроле. Техническим результатом является создание коэрцитиметра, обеспечивающего высокую точность измерения, имеющего небольшой вес и экономичного в энергопотреблении. Коэрцитиметр содержит цельное ярмо, в цилиндрическое отверстие которого соосно установлены магнитные узлы, выполненные с возможностью автономного вращения. Узлы образованы постоянными магнитами в форме пластин, выполненных из высококоэрцитивного материала, и прилегающими к ним вкладышами, выполненными из низкокоэрцитивной стали в виде сегментных цилиндров. С противоположных сторон ярма для обеспечения автономного вращения магнитных узлов на стальных вкладышах закреплены рукоятки. Ярмо, содержащее шкалы отсчета углов поворота магнитов, устанавливается на контролируемое изделие. В нижней части ярма закреплен преобразователь магнитного потока, в частности он может быть установлен между ярмом и изделием. Магнитные узлы выполнены с возможностью замены. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности, к измерению коэрцитивной силы испытуемых участков изделий при неразрушающем магнитном контроле.

Известен коэрцитиметр, содержащий феррозонд - преобразователь магнитного потока, представляющий собой замкнутый сердечник в форме прямоугольной рамки, набранной из пластин трансформаторной стали, ярмо электромагнита, в среднюю часть которого встроен феррозонд, и пульт управления (Михеев М.Н., Неизвестнов Б. М. , Морозова В.М., Сурин Г.В. Коэрцитиметры с приставными электромагнитами. Дефектоскопия, 1969, 2, с. 131-133). На двух противоположных плечах сердечника феррозонда размещены соединенные последовательно обмотки возбуждения, питаемые переменным током. Поверх обмоток возбуждения намотана измерительная обмотка.

Электромагнит устанавливают на участок изделия, подлежащий контролю, включают и отключают намагничивающий ток. При этом на феррозонд будет действовать подмагничивающее поле, создаваемое потоком магнитной индукции, исходящим от неразмагниченного участка контролируемого изделия. В индикаторной цепи феррозонда возникнет электрический ток, величина и полярность которого определяются величиной и полярностью внешнего подмагничивающего поля. Размагничивание испытуемого участка изделия обеспечивают увеличением размагничивающего тока в обмотке электромагнита. При отсутствии подмагничивающего поля ток в индикаторной цепи феррозонда будет равен нулю, а соответствующая этому состоянию величина размагничивающего тока является мерой коэрцитивной силы изделия.

Общим для известного и заявленного коэрцитиметров является наличие в них ярма и преобразователя магнитного потока.

К недостаткам известного коэрцитиметра можно отнести большое потребление электроэнергии при намагничивании, недостаточную точность измерения, обусловленную значительной удаленностью преобразователя магнитного потока от изделия и недостаточной механической жесткостью магнитной цепи коэрцитиметра, поскольку ярмо разрезано для установки в него феррозонда.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является переносной коэрцитиметр с приставным датчиком, в котором для намагничивания изделий используют два постоянных магнита - подвижный и неподвижный, установленные в неферромагнитной перемычке, которая разделяет сердечники постоянного электромагнита. На сердечниках ярма размещены катушки, в которые подается постепенно увеличивающийся размагничивающийся ток до тех пор, пока сигналы с преобразователей Холла не станут нулевыми. Преобразователи магнитного потока установлены в разрезах нижней части ярма (Бида Г.В., Бида В. Г. Коэрцитиметры с автономным питанием. Дефектоскопия, 1999, 6, с. 42 и 43, рис.6б).

Общим для известного и заявленного корэцитиметров является наличие в них ярма, постоянных магнитов, установленных в ярме, и преобразователя магнитного потока, установленного в нижней части ярма.

К недостаткам известного коэрцитиметра следует отнести наличие в схеме коэрцитиметра необходимых для размагничивания изделий катушек электромагнита, использование которых приводит к значительному энергопотреблению и увеличению веса прибора в целом. Кроме того, известный коэрцитиметр характеризуется недостаточно высокой точностью измерений, обусловленной установкой магнитов в неферромагнитной перемычке ярма.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании коэрцитиметра, обеспечивающего высокую точность измерений, снижение энергопотрения и веса прибора.

Это достигается тем, что в коэрцитиметре, содержащем ярмо, постоянные магниты, установленные в ярме, и преобразователь магнитного потока, размещенный в нижней части ярма, постоянные магниты выполнены из высококоэрцитивного материала и имеют форму пластин, образующих совместно с прилегающими к их полюсам вкладышами из низкокоэрцитивной стали магнитные узлы, соосно установленные в цилиндрическом отверстии ярма с возможностью автономного вращения. Вкладыши магнитных узлов представляют собой сегментные цилиндры, а сами магнитные узлы снабжены рукоятками, закрепленными на вкладышах, и выполнены с возможностью замены. Преобразователь магнитного потока может быть установлен между ярмом и изделием.

Выполнение постоянных магнитов в виде пластин, образующих совместно с прилегающими к их полюсам сегментными цилиндрическими вкладышами магнитные узлы, позволяет встроить магниты в ярмо с минимальными зазорами, вследствие чего уменьшается сопротивление магнитному потоку и обеспечивается возможность автономного вращения магнитных узлов и их замены.

Использование автономно вращаемых магнитов позволяет управлять магнитным потоком в изделии, изменяя положение магнитов.

Выполнение постоянных магнитов из высококоэрцитивного материала в форме пластин, образование (компоновка) магнитных узлов из пластин магнитов и вкладышей из низкоэрцитивной стали, их установка с минимальным зазором в цилиндрическом отверстии цельного ярма приводит к уменьшению магнитного сопротивления цепи коэрцитиметра и способствует увеличению площади поперечного сечения контролируемых изделий при сохранении максимального значения индукции в режиме намагничивания.

Выполнение ярма цельным, расположение преобразователя для определения величины и полярности магнитного потока между ярмом и изделием также без нарушения цельности ярма обеспечивает жесткую конструкцию ярма и снижает влияние случайных воздушных зазоров между ярмом и изделием, что позволяет существенно повысить точность определения величины коэрцитивной силы.

Для пояснения сущности изобретения представлены графические материалы, где на фиг. 1 изображен общий вид (спереди) заявленного коэрцитиметра; на фиг.2 - коэрцитиметр, вид сбоку в разрезе.

Коэрцитиметр содержит цельное ярмо 1 (фиг.1), в цилиндрическое отверстие которого соосно установлены магнитные узлы 2, выполненные с возможностью автономного вращения. Узлы 2 образованы постоянными магнитами 3 в форме пластин, выполненными из высококоэрцитивного материала, и прилегающими к ним вкладышами 4, выполненными из низкокоэрцитивной стали в виде сегментных цилиндров. С противоположных сторон ярма 1 на стальных вкладышах 4 закреплены рукоятки 5 (фиг.2), обеспечивающие возможность автономного вращения магнитных узлов 2. Ярмо 1 содержит шкалы 6 отсчета углов поворота узлов 2 с размещенными в них магнитами 3, причем шкалы 6 проградуированы различно: одна - по часовой стрелке, вторая против часовой стрелки. При нулевом отсчете (α= 0), соответствующем положению магнитов 3 (фиг.1), полюса магнитов 3 в узлах 2 совпадают; в изделии создается максимальный намагничивающий поток. Вращение узлов 2 производится в направлении увеличения углов. Ярмо 1 устанавливается на контролируемое изделие 7, при этом в нижней части ярма 1 закреплен преобразователь 8 магнитного потока. Магнитные узлы 2 выполнены с возможностью замены.

Перед началом работы в ярме 1 коэрцитиметра положение магнитов 3, входящих в магнитные узлы 2, соответствует повороту на 90^o от нулевого положения на шкалах 6, показанного на фиг.1.

Работа коэрцитиметра осуществляется следующим образом.

Ярмо 1 помещают на контролируемое изделие 7. Устанавливают оба узла 2 с магнитами 3 в нулевое вертикальное положение (α=0). С помощью рукоятки 5 поворачивают один из магнитных узлов 2 с магнитом 3 на угол, обеспечивающий линейность зависимости угла поворота второго магнита от коэрцитивной силы изделий. Затем поворачивают второй узел 2 с магнитом 3 до тех пор, пока преобразователь 8 не покажет отсутствие магнитного потока. Угол поворота второго узла будет соответствовать величине коэрцитивной силы изделия. По окончании измерений оба магнитных узла 2 поворачивают до горизонтального положения и коэрцитиметр снимают с изделия.

Таким образом, заявленный коэрцитиметр за счет использования предложенных конструктивных признаков позволил обеспечить повышение точности измерения коэрцитивной силы изделий, снизить энергопотребление прибора и его вес.

Формула изобретения

1. Коэрцитиметр, содержащий ярмо, постоянные магниты, установленные в ярме, и преобразователь магнитного потока, установленный в нижней части ярма, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены из высококоэрцитивного материала и имеют форму пластин, образующих совместно с прилегающими к их полюсам вкладышами из низкокоэрцитивной стали магнитные узлы, соосно установленные в цилиндрическом отверстии цельного ярма с возможностью автономного вращения.

2. Коэрцитиметр по п. 1, отличающийся тем, что вкладыши магнитных узлов выполнены в виде сегментных цилиндров.

3. Коэрцитиметр по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что магнитные узлы выполнены с возможностью замены.

4. Коэрцитиметр по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что магнитные узлы снабжены рукоятками, закрепленными на вкладышах.

5. Коэрцитиметр по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что преобразователь магнитного потока установлен между ярмом и изделием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2