Способ магнитного контроля ферромагнитных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 4 б 01 М 27/87 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии(54) СПОСОБ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к области неразрушаюшего контроля поверхностных дефектов заготовок, труб, рельсов и других изделий из магнитных материалов. Целью изобретения является повышение точнос. ти путем уменьшения погрешности контроля, обусловленной колебаниями зазора между контролируемой поверхностью и преобразователем. Цель достигается выбором режима контроля по амплитудно-фазовым характеристикам на комплексной плоскости сигнала магнитного двухзондового градиентометрического преобразователя. Годографы строят по экспериментальным данным в зависимости от зазора, глубины дефекта, частоты поля намагничивания и угла между зондами преобразователя, предварительно преобразователь устанавливают на контрольных образцах с известными значениями глубины дефектов. По годографам выбирают частоту поля намагничивания и угол между зондами, когда у амплитудно-фазовых характеристик начальные участки линий от- ф вода взаимно не пересекаются и имеют вид незамкнутых петель. Выбранные пара- ффф метры используют для контроля штатных изделий, 3 ил. С:Изобретение относится к неразрушающему магнитному контролю и может быть использовано для дефектоскопии изделий из , ферромагнитных материалов.Целью изобретения является повышение точности контроля путем отстройки от влияния колебаний зазора между преобразователем и изделием.На фиг, 1 приведена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - семейство амплитуднофазовых характеристик при угле между зондами 120 и значениях поля намагничивания соответственно 300 Гц, 1 и 3 кГц, , построенных на контрольных образцах; на ; фиг. 3 - семейство амплитудно-фазовых,характеристик при выбраннои частоте и угле между зондами для контроля изделий.Устройство для осуществления способасодержит генератор 1 поля намагничива ния, питающий электромагнит 2, преобра; зователь 3 с зондами 4, выход которогосоединен с последовательно соединенным усилителем 5 и измерителем 6 уровня сиг нала.Способ осуществляется следующим об разом.Предварительно двухзондовый градиентометрический преобразователь устанавливают на поверхность контрольного образца (не показано) с дефектами заданной различной глубины, изменяют величину зазора между преобразователем и образцом, угол наклона зондов преобразователя 3 в диапазоне 90 в 1 и частоту поля намагничивания с помощью генератора 1 в пределах звукового диапазона.Для каждой глубины дефекта строят семейство амплитудно-фазовых характеристик при вариации указанных параметров, затем определяют частоту поля намагничивания и угол наклона зондов 4 по построенным амплитудно-фазовым характеристикам, у которых начальные участки линий отвода взаимно не пересекаются и имеют вид незамкнутых петель. Полученные частоты поля намагничивания и значение угла наклона зондов используют при контроле штатных изделий.На фиг. 2 в качестве примера приведены три семейства амплитудно-фазовых характеристик (годографов) сигнала преобразователя, снятые экспериментально при угле между зондами 120 (вершина угла обращена к исследуемому образцу) и значениях поля намагничивания соответственно 300 Гц, 1 и 3 кГц. Форма кри.вых для различных значений угла не повторяется, хотя качественный характер процессов будет подобным. Эксперименты проводились. на плоском образце из ст, 20 с нанесенными на его поверхности искусственными дефектами в виде вертикальных прорезей шириной 0,25 мм и глубинами 0,75; 1,5 и 3,0 мм.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 По горизонтальной оси отложены вещественные, по вертикали - мнимые значения напряжения сигнала 1.) после предварительного усилия. Угол между направлением вектора на комплексной плоскостии вещественной осью характеризует фазусигнала относительно напряжения на обмотке электромагнита, Сплошными линиямиизображены линии отвода - линии, по которым скользит конец вектора сигнала приотводе (зазоре) системы преобразовательэлектромагнит от поверхности образца сискусственными дефектами: а - от поверхности образца, имеющей дефект глубиной 0,75 мм; б - от поверхности с дефектом глубиной 1,5 мм; в - от поверхностис дефектом глубиной 3,0 мм. Точками отмечены величны зазоров, соответственно равные 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2 иоомм.Пунктирные кривые указывают траекторию движения вектора сигнала преобразователя при изменении глубины дефекта;г - при нулевом зазоре; д - при зазоре, равном 0,8 мм,На фиг. 3 приведено семейство годографов (заимствованное из фиг. 2 для частоты поля намагничивания 1 кГц), по которым производится окончательный выбор угла между зондами и частоты тока питания электромагнита, где 11 (0,75), 1.) (1,5)и Б (3,0) - значения амплитуды сигналапреобразователя на участках с поверхностными дефектами глубиной соответственно 0,75;1,5 и 3,0 мм, а заштрихованные участки -зоны допустимой погрешности измерений амплитуды сигнала (три рабочие зоны) шириной Л(.), выбранные таким образом,что обе границы каждой из них охватывают контур петли соответствующегогодографа.Из сравнения семейств линий отвода(фиг. 2), полученных на разных частотахполя намагничивания, следует, что частота300 Гц, например при оценке глубиныдефекта, не дает возможности полученияоднозначного результата из-за значительного взаимного перекрытия кривых, снятыхдля различных по глубине дефектов. Линииотвода для более высоких частот (1 - 3 кГц)ни при каких зазорах взаимно не пересекаются (не считая бесконечного удаления, где они сходятся в одну точку),поэтому каждая из них однозначно определяет глубину дефекта во всем диапазоне изменений зазоров; их начальныеучастки имеют вид незамкнутых петель, аотносительные изменения амплитуды сигнала в границах этих петель минимальны. Здесь нужно иметь в виду, что с увеличением частоты уровни сигналов падают.Из анализа семейств кривых, изображенных на фиг. 3, следует, что в начальных участках линий отвода наблюдаетсяизгиб, приводящий к смене их направления. Это означает, что модуль напряже 1415165ния сигнала с увеличением зазора сначала падает, затем возрастает. При переходе через точку возврата имеет место резкое ослабление (до нуля) влияния зазора на амплитуду сигнала. В этот момент изменяется только его фаза. Положение точек, в которых амплитуда сигнала минимальна, определяется только глубиной дефекта. Однако диапазон изменения зазора, в котором достигается полное подавление его влияния, весьма узок. Идя на определенный компромисс, т. е задаваясь некоторой приемлемой погрешностью измерения сигнала от дефекта, можно существенно расширить диапазон изменений зазора. Например, приведенный на фиг. 3 вариант выбора рабочих зон, дает представление о получаемых абсолютных значениях погрешности амплитуды сигнала, равнои -- , при этом амплитуда сигнаЬИла от дефекта в границах каждой зоны считается неизменной и равной ее среднему значению.Согласно режимам, выбранным на основании годографов (фиг. 3), устанавливают частоту генератора 1 и угол между зондами 4 преобразователя 3 соответственно 1 кГц и 120. Генератор 1 питает электромагнит 2, который создает на поверхности контролируемого изделия поперечное по отношению к направлению дефекта магнитное поле, вследствие чего над дефектом образуется магнитный поток рассеяния. Последний преобразователем 3 устанавливается и преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем 5 и измеряется по амплитуде измерителем 6 уровня сигнала.Предлагаемый способ (при использовании годографов на фиг, 3) обеспечивает 4опредление глубины поверхностных дефектов при колебаниях зазора между контролируемой поверхностью и преобразователем в пределах 0 - 0,5 мм с относительной погреш ностью +- --- , не превышающеи +20,Г,1 ЬОд О2 УФормула изобретенияСпособ магнитного контроля ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают переменное магнитное поле, фиксируют поток рассеяния над дефектом двухзондовым градиентометрическим преобразователем и по амплитуд но-фазовой характеристике принятого сигнала определяют наличие и глубину дефекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля путем отстройки от влияния колебаний зазора между преобразователем и изделием, предварительно устанавливают преобразователь на поверхность контрольных образцов с дефектами заданной различной глубины, изменяют величину зазора между преобразователем и образцом, изменяют угол наклона 25 зондов преобразователя в диапазоне 90 -180 и частоту поля намагничивания в пределах звукового диапазона, для каждой глубины дефекта строят семейство амплитудно-фазовых характеристик при вариации указанных параметров, определяют частоту ЗО возбуждения и угол наклона зондов по амплитудно-фазовым характеристикам, у которых начальные участки линий отвода взаимно не пересекаются и имеют вид незамкнутых петель, и определенные частоту поля перемагничивания и угол накЗ 5 лона зондов используют при контролеизделий.венно .Моолигр Редактор Л. ГратиллЗаказ 3870/42ВНИИПИ Государс1303Производственно-п Составитель А. ЬоТехред И. ВересТираж 847о комитета СССР по дева, Ж - 35, Раушскаяическое предприятие, г дровКорректорПодписноеам изобретенийнаб., д. 4/5Ужгород, ул. П