Вихретоковый преобразователь

Вихретоковый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий на наличие несплошности с одновременной классификацией дефекта : поверхностный или подповерхностный , а также может быть использовано дпя распознавания различных поверхностных дефектов. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет повышения информативности о характере дефекта при автоматическом режиме сканирования . В преобразователе применен датчик реакции нормальной составляющей

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Яц „„1460693 д1

<5д 4 G 01 11 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4035426/25-28 (22) 05 ° 02.86 (46) 23.02.89, Бюл. Р 7 (71) Уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского HHcтитута им. Ф.Э.Дзержинского

-(72) В.А.Агафонов (53) 620.179.14 (088 ° 8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий./Справочник под ред. В.В, Клюева, N.: Машиностроение, 1976, т. 2, с. 83, рис. 2.

Авторское свидетельство СССР

В 1062594, кл. G 01 N 27/90, 1982. (54) ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий на наличие несплошности с одновременной классификацией дефекта: поверхностный ипи подповерхностный, а также может быть использовано для распознавания различных поверхностных дефектов. Целью изобретения является повышение достоверности контроля sa счет повышения информативности о характере дефекта при автоматическом режиме сканирования. В преобразователе применен датчик реакции нормальной составляюшей

14606 поверхности контролируемого иэделия, включающий нижнюю крестовину 7 с обмотками 9 и магнитами 11, 12 и датчик реакции тангенциальной составляющей, включающий верхнюю крестовину 8 с обмотками 9 и магнитами 1.1, 12, которые связаны с сердечником 4. В процессе работы устройства контактирующий с поверхностью изделия сердечник

7, торцовая часть которого выполнена

93 сферической с иглой 13 в центральной части, позволяет дифференцировать шероховатость и несплошности поверхности. Анализ сигналов, снимаеиих с обмоток 9, в сравнении с сигналом измерительной обмотки 5 является основой для распознавания и классификации типа несплошности. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий на наличие несплошности с одновременной классификацией дефекта— поверхностный или подповерхностный, предназначено для распознавания различных поверхностных дефектов: трещины от раковины, коррозионной язвины в труднодоступных для оператора-дефектоскописта местах изделия в автоматическом режиме сканирования, например для контроля внутренней- поверхности протяженной цилиндрической полости, и может быть использовано для контроля качества изделий в любой отрасли машиностроительной промышленности, например судостроительной, авиационной, энергетической и т.д., а также при эксплуатационном контроле.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет повышения информативности о характере дефекта при автоматическом режиме сканирования и повьппение чувствительности.

На фиг„ 1 изображена конструкция преобразователя; на фиг. 2 - сечение

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение

Б-Б на фиг. 1.

Вихретоковый преобразователь, содержит корпус 1, держатель 2 с демпфером для установки преобразователя в сКанирующем устройстве дефектоскопа, стакан 3, соосно установленный . и жестко скрепленный с корпусом 1, соосно установленный ферромагнитный сердечник 4 с измерительной обмоткой

5, четыре .регулируемые шаровые опоры 6, закрепленные на торце корпуса

1, диэлектрические крестовины 7 и 8, закрепленные на сердечнике 4 в параллельных плоскостях, перпендикулярных оси сердечника 4, катушки 9 индуктивности по числу лучей крестовин 7 и 8, закрепленные на внутренней поверхности стакана 3 в плоскостях крепления крестовин 7 и 8, при этом оси катушек 9 перпендикулярны оси сердечни10 ка 4, проводящие пластины 10 закрепленные на концах лучей первой крестовины 7 в плоскостях ее крепления, а на концах лучей второй крестовины 8 — в плоскостях, перпендикулярных плоскости ее крепления, которые расположены внутри катушек 9 индуктивности, постоянные магниты 11 и 12 по паре на каждую катушку 9 индуктивности, закрепленные с двух сторон катушек 9 индуктивности в плоскостях, перпендикулярных плоскости крепления первой крестовины 7, и с двух сторон катушек 9 индуктивности в плоскостях, параллельных плоскости крепления второй крестовины 8, лучи первой крестовины 7 подпружинены вдоль оси сердечника 4, а вторая крестовина 8 подпружинена вдоль своих лучей к корпусу 1.

Торцовая поверхность сердечника 4 выполнена сферической с иглой 13 в центральной части. Кроме того, устройство может содержать датчики Холла, которые являются проходящими пластинами 10.

35 Подпружинивание первой и второй крестовин 7 и 8 и сердечника 4 осуществляется посредством упругих регулируемых подвесок 14 и 15.

Сигналы, снимаемые с катушек 9 ин40 дуктивности подаются на соответст1460693

45

55 вуюшие блоки обработки (не показаны )

Преобразователь работает следующим образом °

Перед установкой преобразователя на контролируемое изделие 16 стакан

3 извлекают из корпуса 1. Затем взаимной регулировкой упругих подвесок

14 и 15 ферромагнитный сердечник 4 выставляют в стакан 3 так, чтобы проводящие пластины 10 установились в . центре катушек 9 индуктивностей и параллельно силовым линиям магнитного поля магнитов 11 и 12. После этого стакан 3 вставляют в корпус 1 и зажимают его регулировочным. винтом (не обозначен) .

Корпус 1 вставляют в держатель 2 через демпфер и устанавливают на контролируемое изделие 16 шаровыми опорами 6, Если игла 13 не достает до контролируемой поверхности, то его приводят в слегка подпружиненное соприкосновение за счет подвесок 14 и 15 посредством винта или регулировкой высоты шаровых опор 6, или их взаимной регулировкой, например, для выпуклой или вогнутой поверхности регулярной формы (труба — внутренняя, внешняя поверхность). Преобразоваготов к работе.

Приводят в движение сканирующее устройство, вместе с ним начинает движение держатель 2 сканирующего устройства, которое через демпфер, обеспечивающий нерывкообразное плавное движение корпуса 1 с шаровыми опорами 6, совершает с преобразователем сканирование по наперед заданной программе труднодоступного места контролируемого изделия. Демпфер с шаровыми опорами 6 гасит колебания корпуса 1 относительно шероховатостей. поверхности 16 и не позволяет корпусу 1 совершать резких скачков относительно поверхности, в то же время игла 13 встречает незначительное сопротивление поверхности, характеризуемое ее общей шероховатостью. Она создает незначительные встречные усилия, которые через иглу 13, сердечник 4 и крестовины 7 и 8 передаются на упругие подвески 14 и 15, при этом проводящие пластины 10 совершают возвратно-поступательное движение внутри катушек 9 относительно витков обмоток, пронизанных магнитным полем магнитов

11 и 12; вследствие чего в обмотках наводится ЭДС, пропорциональная шероховатости контролируемой поверхности, которая характеризует нулевой уровень сигнала. При этом в измерительной обмотке 5 сигнал неизменен.

При попадании ферромагнитного сердечника 4 с обмоткой 5 в зону подповерхностной несплашности (трещины) в измерительной обмотке 5 происходит изменение сигнала (нарастает — убывает), что фиксируется дефектоскопом (не показан), а в катушках 9 прежний уровень (нулевой) сохраняется. При подходе в зону, поверхностной трещины . ферромагнитного сердечника 4 с иглой 13 в измерительной обмотке 5 происходит нарастание сигнала, что фиксируется дефектоскопом, при этом изменений сигнала в катушках 9 не происходит.

В тот момент, когда игла !3 сердечника 4 проходит через трещину (резко изменяется локальная шероховатость поверхности), она встречает повышенное локальное сопротивление своему движению. Если раскрытие трещины невелико (меньше 1/3 вершины иглы), то встречное усилие имеет только тангенциальную составляющую реакции, направленную против движения преобразователя, поэтому рабочий конец сердечника 4 с иглой 13 остается на месте (как бы спотыкается), а нера» бочий конец сердечника 4 выходит по инерции иэ своего первоначального квазиустойчивого равновесного положения скачком в направлении движения преобразователя. Это движение передается в большей степени верхней крестовине 8, проводящие пластины 10 которой своим резким движением пересекают поперек направление силовых линий магнитного поля магнитов 11 и 12 и наводят ЭДС в катушках 9, отличную от нулевого уровня, т ° .е. происходит изменение уровня сигнала. Одновременно со скачком сигнала на катушках

9 сигнал на измерительной обмотке 8 становится максимальным, что фикси" руется одновременно в дефектоскопе и в блоке обработки сигналов с обмоток, причем в обмотках 9 нижней крестовины 7 изменений сигнала не происходит, так как проводящие пластины 10 совершают незначительное движение вдоль силовых линий магнитного потока магнитов 11 и 12.

14606

Если раскрытие поверхностной трещи1ны значительно больше вершины иглы

13 сердечника 4, то при прохождении преобразователем такой трещины часть вершины иглы 1.3 проваливается в трещину, остальной части ие дает провалиться защитный сферический полусег" мент, т.е. происходит изменение нормальной составляющей реакции шерохо- 0

I ватости поверхности изделия 16. Сердечник 4 sa счет того, что он находится в подпружиненном состоянии относительно поверхности контроля, совершает движение вниз, при этом изменяет свое состояние в упругих подвесках 14 и 15 нижняя 7 и верхняя 8 крестовины. Так как расположение проводящих пластин IO различно относительно направления магнитного поля магнитов 11 и 12, то пластина 10 нижней крестовины 7 пересекает поперек линии магнитного потока, в результате чего в катушках 9 резким скачком происходит изменение сигнала нулево- 25 го уровня в тот же момент, так как пластина 10 верхней крестовины 8 совершает движение вдоль силовых линий магнитного потока, изменений сигнала нулевого уровня практически не проис- 30 ходит, что фиксируется блоком обработки сигналов. В этот момент сигнал с измерительной обмотки 5 — максимальный..

Дальнейшее движение преобразовате35 ля приводит к появлению встречного усилия, обусловленного тангенциальной реакцией края трещины на иглу 13 против направления его движения. Нерабочий конец сердечника 4 по инерции 40 продолжает движение, вместе с ним из уравновешенного состояния выходит верхняя крестовина 8, а проводящие пластины 10 пересекают поперек линии магнитного потока и наводят ЭДС, ко" торая изменяет прежний уровень сигнала. В последующий момент движения преобразователя ферромагнитный сердечник 4 за счет выпуклой поверхности- полусферического сегмента выходит

50 из трещины, уровень сигналов в обмотках катушек 11 возвращается на прежний нулевой уровень, а максимальный сигнал с измерительной обмотки 5 начинает убывать.

Так же происходит прохождение пре-55 образователя через язвину, раковину, с той лишь разницей, что уровень сигнала в катушках 9 нижней крестови93 ны 7 может меняться плавно, а не скачком при входе в яэвину, раковину, хотя это не обязательно, так как saвисит от глубины язвины, раковины, а при выходе иэ нее уровень сигнала в обмотках 9 может также меняться плавно, причем в измерительной обмотке 5 сигнал максимума держится от момента изменения нулевого уровня до момента его возвращения (выхода иглы 13 иэ яэвины, раковины), что может характеризовать приближенный размер (протяженность, форму язвины, раковины).

Таким образом, благодаря различной компоновке верхней и нижней крестовин на ферромагнитном сердечнике, проводящих пластин относительно направления магнитного поля и контролируемой поверхности происходит изменение уровня сигнала от нулевого в зависимости от реакции несплошности и сравнение его (изменения сигнала нулевого уровня);с изменениями уровня сигнала измерительной обмотки в той или иной последовательности во времени относительно обмоток верхней и нижней крестовин, что дает воэможность, кроме выявления несплошности, распознавать дефекты в труднодоступных для глаз оператора местах металлоизделия (поверхностная, подповерхностная трещина) и достоверно их

t классифицировать (трещина, язвина и т.д.), а следовательно, обеспечивает более объективное прогнозирование ресурса металлоизделия для его дальнейшей эксплуатации, ремонтопригодности, либо запрета дальнейшей эксплуатации.

Формула изобретения

1. Вихретоковый преобразователь для контроля труднодоступных мест изделия в автоматическом режиме сканирования, содержащий корпус с держателем для сканирующего устройства, стакан, соосно установленный и жестко скрепленный с корпусом, и соосно установленный ферромагнитный сердечник с измерительной обмоткой, о тл и ч а ю шийся тем„ что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен четырьмя регулируемыми шаровыми опорами, закрепленными на торце корпуса, двумя диэлектрическими крестовинами, закрепленными на сердечнике в параллельных плоскостях, перпендикулярных era оси, катушками

1460693

Составитель А.Черных

Редактор В.Петраш Техред M.Äèäûê Корректор Л.Пилипенко

Заказ 539/54 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101 индуктивности по числу лучей крестовин, закрепленными на внутренней поверхности стакана в плоскостях креп" ления крестовин, оси катушек перпен- 5 дикулярны оси сердечника, проводящими пластинами, закрепленными на концах лучей первой крестовины в плоскости ее крепления, а на концах лучей второй крестовины — в плоскостях, 10 перпендикулярных плоскости ее крепления, и расположенными внутри катушек индуктивности постоянными магнитами по паре на каждую катушку индуктивности, закрепленными с двух сторон катушек в плоскостях, перпендикулярA-A ных плоскости крепления первой крестовины, и с двух сторон катушек в плоскостях, параллельных плоскости крепления второй крестовины, лучи первой крестовины подпружинены вдоль оси сердечника, вторая крестовина подпружинена вдоль своих лучей к корпусу, а торцовая поверхность сердеч- ника выполнена сферической с иглой в центральной части.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, проводящие пластины выполнены в виде датчиков Холла.