Вихретоковый преобразователь для неразрушающего контроля

 

QПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOP CHObAУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I»1562768

Союз Советских

Социалистических

Республик

1О1) ДОПОЛНПтЕ.ЧЬ1- Се K BE .. СВН, ; 51 ) . 11. Кл.- б 01 N 27,, 86 (22) Заязле1»э 16.12.74 (21) 2083592, 28 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Оп блик >вано 25.06.77. Б1оллете:1ь ¹ 23

i,53) i 1К 620 179 142 (088.8) (45) (ата -.п бб"„ 1ксза-!Hÿ сппсаи1я 4 11),, (72) Авторы изобрете:ия

В. А. Денисов и В. А. Шарков (71) Заявитель

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт имени академика С. П. Королева (54) ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ

НЕРАЗРУША1ОЩЕГО КОНТРОЛЯ

Изобретение касается неразрушаюшего контроля материалов и изделий и может быть исЫЛьзовано для обнаружения их дефектного состоянщя (поверхностных Tретцин тапа волосовин, закатов и плен), превышающего установленные допуски; особенно на торцовых поверхностях изде.тий цилиндрической формы.

Известны вихретоковые преобразозателч для обнаружения мелких дефектов, содержагцие кольцевой магнитопровод с зазсром. HBтушки индуктивности и экран (1) и (2). Локальное электромагнитное поле таких .преобразователей взаимодействует с огран I IEHHы 1 участком контролируемого изделия, что обеспечивает надежное выявление позерхностчых дефектов.

Однако конструкции этих преобразозателей, представляющие собой накладную гоискозую систему, предназначены для контроля либо плоских поверхностей изделий, либо цилиндрических. Установка Нх над торцозой поВЕРХНОСтЬЮ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛ :И Пго1 HЕEизмечном расстоянии между пресбразсз-..-.=лем и контролируемой позеpYHocTblo зызы ает значительные трудности конструкт:1знсгс х — рактера. Для этого необходимы конст укцш1 достаточно сложных BpBIllающихся îпразск, удерживающих преобразователь. В производственных условиях контроль Tpêî ) нспь тательной системой преобразователя сопрсвождается не.:1збежнымп радиальными и акс:1аль ными биениям!(и, как следствие, вызывает появление случайных импульсов на выходе прибора, принимаемы.; за дефекты контролируемой позерхности. Установка таких преобразозателей над :1зделнем, их центровка с о ью последнего !I низкие скорости ска;ирозан:1я позерхностн занимают значительное зремя. Все это приводит к низкой надежности

10 и про:lззодительности контроля. Кроме того, такие преобразователи обладают малой;1збпрате lbHQETblo к дефектам искомого типа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вихретокозыи ! 5 преобразователь (3), содержащий магннтопровод и катушку индуктивностп, позволяю1ций осуществить селекцию дефектов по какому-либо параметру за счет изменения топологии вытесненного их магнптопрозода ззанмодейстзу1ощего поля. В магнптопроводе -.акого преооразователя вблизи рабочей поверхности выполнено отверстие, в котором размещен проводник, соед:1нечный с рег,.лируемым псточн11ком тока.

Однако пределы 1зменення тополо:ин зсзбуждакнцего поля преобразователя недо=таточны для обеспечения селектнвного поиска дефектов прн широкой вариации пх параметроз. Это сбуслозлено малыми изменен11ями

362765,;»HeIf IHlx размероз зоны мггнитопровола, дозеленных до насыщения.

Для повышения надсжност:f контроля òîpцозых поверхностей цилинлрических излел:1й вих;.)CTQK013bl!f преобразователь снабжен раз.." щс", !!!с! на рабочем торце маги .!топ.: авс1а металлическим экрано», в маг:1:1топроволе экране выполнена радиальная щель, а торе ., магнитопровода, противоположный его рабо е»y торцу, скошен в зоне щели так, что шпр1ша щели значительно превышает ее высоту.

Для селективного обнаружения дефектов з",.ëBUпых параметров в магнитспрсвсл- выпоi;IeHO сквозное отверстие, ось которого параллельна центральной оси маги;1топровола, B регулятор магнитного сопротивлг выполHeH B виде двух встречно включенных катушек

::,:l уктивности. витки одной 1!3 которых обхватывают наружную позер.;ность маги:1топрово !а и поверхность отверстия, B вц гки

HTopoH — поверхность этого QTBepcTI!я и поверхность центрального отзерстия ма Ггп!То провода. ! хрсме того,,регулятос магнитного сспроT:.1ÂËÅHÈß МОжЕт ОЫть такжЕ зЫпслг!31. В Впде плсскGГО в!1тKЯ из элеKтрспр03075i!!!ОГО »1:терпя;!я, прилеГяющеГО к скошенному Top!Iу

31ягнитопровола.

На фиг. 1 показана конструкция пре-!.1агяемого преобразователя с отверстием в магнитопроводе; на ф.иг. 2 — конструкц :!я преобразователя с токопроводящим слоем на Ioверхности магнитопровола.

Преобразователь содержит кольцевой ферритовый магнитопровод 1 прямсугслы1ото сечения, торец которого скошен в зоне щели 2, направленной своей I.ïøíîé стороной к ос;;

О!О,. На магнитопроволе размещены лве

1;атушки 8 и 4 инлуктивност11, питаемые г;.еременным током.

В скзозном отверстии 5 .;!Ягнитопровол", находятся стороны двух встречно-включенных катушек б и 7 индукт11впости (регулятор магнитного сопрОтивления), Обхватываюгцие гра-:н магнитопрсвода. Со стороны, обращенной к контролируемому изделию, помещен метал.l!l -:еский экран 8, выполненный в форме д;1ск l

" ра.!Иальным разрезом ширт1ной, равной ширине щели магнитопровода. На поверхноcTD скошенного торца магнитопровода преобрязо3 1теля (противополоMHóþ контрîпируемÎму излелию) (см. фиг. 2) нанесен тскопроводящий виток 9 (например, ме !г".Й), полключаеIhIA к источнику регулируемого тока отводами 10 и 11. В процессе контроля торцов цччпндрических деталей преобразователь вращается вокруг ссп О Ое.

Преобразователь работает слелуюп!Им Образом.

При подключении соглас:0 включенных катушек 8 и 4 преобразователя к г:,Hepeòopу переменного тока созлается суммарный замI.H yтый поток, проходящий "I epe3 магпито11ровод и замыкающийся через поля рассеяния

° зоне щели 2. Часть потока рассеяния, прохслящая со стороны экрана 8, имеет топологию, близкую плоскопараллельному электромагнитному полю, и взаимодействует с,контролHpóåìûì изделием. В процессе KÎнтроля прессрязовятель Вращается вокруГ Оси 0 0-;, сканируя электромагнитным полем поверхность торца цилиндрического изделия. При этом в последнем наводятся вихревые токи, зона распределения которых определяется глазньв! образом шириной щели преобразователя. Дефект изделия вы3ывает изменение напряже1гности и зоны распределения вихревь:хтоков,,что приводит к изменению сопрст11вления KBTjUieK 3 и 4 инл, ктивности (3 основном. активного), фиксируемого измеритель!!ой схемой, В процессе контроля излел»;; скан!!руется пo кольцевой траектории. Внеш1и1й диаметр преобразователя выбирается рав11ь:а EIEUI:.!есколько большим диаметра торца

2О

-,,, p.. Поскольку, как показывает статистика, ле!ректы располагаются прлв ущсстве;::с 3 зонах изделий, близких к внешним по"=:-1хностям, то в процессе контроля ось вра".;. Пп 0 0; преобразователя выб:!растся

93 э ла-,гющей с осью цилиндрического изделия. Кро Ie того, это позволяет существечно упрсст:.1Ть конструкцию оправк I тако †прсобрязозателя, исп 1льзуя .Iëÿ Hее U! линдри-låскую поверхность излелия в качестве опоры.

3кран 8 предотвращает взаимодействия полей рзс=еяиия катушек 8 и 4 с изделием.

1 1pH пслклlочении катушек 6 If /, Обхваты::а;ощих магнитопровол преобразователя, к г:-,. ерeòopó регулируемого тока созлается

:ямкнутый поток вокруг отверстия 5. Измен=п: е величины тока, протекающего через эти

"1т шки, приводит к пасьпценшо разных зси

:;. 3 r HHT ОПРОВОДа, ПРИМЫКаЮЩПХ К ОтВСРСтИЮ

3,0 вызывает в свою очере1!ь изменение

:;.ЯГ1::!тного сопротивления иа пути замкнутогс потока преобразователя. С увеличением тока следовательно, с увеличением магнитног0 сопротивления топология распределения взаиvo-;eйству1сщего поля рассеяния преобразова reëÿ сужается по ширине. Следовательно, 33ëазая силу тока, протекающего в катушках 6 и 7. в процессе контроля устанавливают

:-с!1у распрелелепия вихревых токов в изле50 лии такой, что ее размеры совпадают с крит!! !ескимп параметрами (например. поверхпо !ными размераз!И) дефекта. При этом внос! ::.!l=!e 3 катушки 3 и 4 иплуктивности сопро

Tèâ.:ения максимальны. Можно установить на

»BKетных образцах изделий с искусственными л=фектами связь межлу силой тока, fifpoтека!0!ЦеГО через кятуUIK!f б, 7, и параметрам l дефектов, вызывающих наибольшую реакцию, и -.pE: контроле осуществить селективный поиск дефектов заданных критических параметров.

При этом такой поиск про:1зволи гся сканированием контролируемого излелия преобразовятсчем. в котором сила тока, протекающего через катушки б и 7, соответствует дефекту, об псдле>ка!цем FBI IHB IcHHIo.

562768

При подкгпочении витка с, H2xOäÿùpãO .--; на !10ВерхНосТН магнитопровода 1 (см. фиг.

2), к генератору регулируемого тока создается магнитный поток, направлегп1ый вдоль oc!l

0,0-.. Прп достаточной сипае намагн.,гчиваемо. О то а происходит насыщен ие тонких полю" lblx наконечников преобразователя, 00ра зующ11х щель 2.

Это приводит к увеличени10 эффективной ширины щели и, в конечном итоге,:< сущесгвенному изменению топологии возбуждающего поля рассеяния из щели. Регулируя CHëó ток;; через виток 9, можно создать возбужденную в изделии область такой, что ее параметрь. со1впадут с линейными размерами дефекта.

Как и ранее, изменение выходных параметро7 преобразователя при этом будет максима,ibно. При фиксированном значении намагничивающего тока производится по tc! . дефектов критических параметров.

Испо,7ьзование простой конструкции преобразователя со щелью позволяет павы ить надежность и производительность контроля торцовых поверхностей цилиндрических изде- 25 лий за счет их сканирования гзколокалb! bt;: и электромагнитным полем с измечя:Ощейcя в процессе контроля топологией, снизить расходы на разработку и совершенствование аппаратуры для неразрушающих пспыганий. 30

Определение дефектов критическ.:x ttapаметров при широкой ix вариации существе;но снижает затраты на контроль и позволяег повысить качество выпускаемой продукции.

Формула изоб,".ете;-.ия

l. Вихретокозый преобразователь для 110разрушающе "0 контроля, содержащ111 . кольцевой маг нитопр овод, размещенные на нем катушку пндуктивности и регулятор магнитIî:0 -опроп1вленпя магнитопровода и соеди:-1 . ный с ним псточн11к регулируемого тока, отл:1 ющийся тем, что, с целью повышен11;-;:2;.ежно=т-.1 контроля торцовых по=-=рико=тей цилиндрических пздел11й он снабж=H металлическим экраном, размещенным на рабочем торце магн:1топровода. в ма.-IH:T0HpoâoTå и экране выполнена ,:2::àль: ая щель, а торец маг;1чтопро=072, H;.? Отпвоположный его рабочему торцу, скошен в зоне щели так, что ширина щели зна-:ительно превышает ее высоту.

2. П;.?еоб:?азователь по п. 1, о т л и ч а ющ: и = я тем, что, в магнитопроводе выпол:-:е .о "кзозное отверстие, ось которого парал;Ip.7bна е;о центральной оси, а регулятор маг.:1тного сопротивления выполнен в виде лву вот;?сино включенных ратушеh пндуктивности. в:1Т:ки о-.ной из которых обхватывают наруж. ую поверхность магнитопровода и поверхность отвг1? стпя, а витки второй — поверхi-.=còb:--.О-.о отверстия и поверхность централь-!

7о."î отверстия магнитопровода.

3. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ющ и 1 . с я тем. что регулятор магнитного соГ:.?От11в:icH!Iя вып07нен 3 в11дp плоского вllтKа u э.7ект;?Опрoвoдящeгo материала, прилегающ 2. 3 к сl .О.-! Hно?11 тОРц1 xt а гн11топ1?Оводt!.

II -:0Hн 1к:.! информации, принятые во внимание при экспертизе: . Авторское свидетельство СССР ¹ 219218, М. Кл. - G 01 Х 27 86, 1967.

2. Авто ское сзидетельстзо СССР № 249723, М. К.—.. - G 01 27 86, 1968.

3. А=Top кое свидетсльстзо СССР ¹ 283654, . 1. Кл.-" С 01 27,86, 1969.

Составл-.ель И. Кесояи

Редактор T. Шагова Тек; сд А. Каыышиикова Корректоо В. Гутман

Заказ 533!!431 1Лзд П,"е 87 Тирагк 1109 Подллслое

ЦНИИПИ Госуда! в лис;о комитета Совета Министров СССР ло дедам H Oáðåòåíèé и 0Thðûò:è

Моск i, Е-35, Раугскаи наб., д. 4/5

Тл", . ;арик. <,.игс еред «Патент»