Устройство для неразрушающего контроля качества стальной проволоки

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля качества стальных изделий и может быть использована для обнаружения в процессе производства стальной проволоки деформаций, влияющих на ее искривление после снятия нагрузки.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в осуществлении контроля качества стальной проволоки на этапе ее производства и повышении точности контроля.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для неразрушающего контроля качества стальной проволоки содержит намагничивающий узел, измерительный узел с магниточувствительными датчиками и блок обработки сигнала.

В соответствии с изобретательским шагом полезной модели, намагничивающий узел соединен с источником питания, выполненным в виде генератора переменного тока высокой частоты, а измерительный узел снабжен четырьмя считывающими головками, расположенными симметрично относительно оси проволоки.

Предлагаемое техническое решение относится к области неразрушающего контроля качества стальных изделий и может быть использовано для обнаружения в процессе производства стальной проволоки деформаций, влияющих на ее искривление после снятия нагрузки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для контроля качества и обнаружения локальных дефектов стальных канатов. Устройство содержит намагничивающий узел в виде магнитопровода с расположенными на его концах магнитными полюсами, обращенными к каналу для прохождения контролируемого объекта и ферромагнитными вставками. Устройство содержит также измерительный узел, в виде расположенных между полюсами намагничивающего узла магниточувствительных датчиков и блока обработки сигналов от них.

В качестве магниточувствительных датчиков использованы анизотропные магниторезистивные датчики, которые установлены на прокладке с стопорными кольцами. (См. Патент на полезную модель 68699, опубл. 27.11.2007 г., класс G01N 27/82).

Данное устройство хорошо диагностирует макроскопические дефекты (например, обрыв стальной проволочки в стальном канате), однако при обнаружении остаточных напряжений в стальной проволоке его точность не высока. Это связано с тем, что остаточные напряжения проявляются в изменении концентрации микротрещин на поверхности образца. При использовании постоянного магнитного поля происходит намагничивание всего объема образца, и сигнал от поверхностных слоев теряется на фоне сигнала из более глубоких слоев.

Кроме того, при использовании устройства, описанного в полезной модели 68699 исследуемый образец необходимо размагничивать. Работа нашего устройства лишена подобного недостатка.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в осуществлении контроля качества стальной проволоки на этапе ее производства и повышении точности контроля.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для неразрушающего контроля качества стальной проволоки содержит намагничивающий узел, измерительный узел с магниточувствительными датчиками и блок обработки сигнала.

В соответствии с изобретательским шагом полезной модели, намагничивающий узел соединен с источником питания, выполненным в виде генератора переменного тока высокой частоты, а измерительный узел снабжен четырьмя считывающими головками, расположенными симметрично относительно оси проволоки.

Это позволит обнаружить в процессе производства проволоки асимметрию остаточных напряжений в ней, приводящих к ее искривлению после снятия нагрузки. А высокочастотное магнитное поле намагничивает преимущественно поверхностные слои, что значительно повышает точность контроля.

На фиг.1 схематично изображено устройство для неразрушающего контроля качества стальной проволоки.

На фиг.2 показано симметричное расположение считывающих головок относительно оси симметрии проволоки.

Устройство содержит намагничивающий узел 1, подключенный к генератору переменного тока высокой частоты 3, измерительный узел 2, состоящий из четырех считывающих головок 5, расположенных симметрично относительно оси симметрии проволоки, и блока обработки сигналов 4.

После снятия нагрузки проволока должна сохранять прямолинейность, т.е. не должно быть внутренних моментов сил, изгибающих проволоку. Момент сил, изгибающий проволоку, является следствием асимметрии остаточных напряжения в металле после волочения. Процесс волочения, как и все другие способы обработки металлов давлением, всегда сопровождается неравномерностью деформации.

В процессе сдвигообразования в полосах скольжения или по границам зерен возникают многочисленные полости, которые по мере деформации растут и объединяются в большие пустоты-поры. Поры могут образовываться у инородных включений и на границе феррит-цементит. Возникающие при этом микротрещины играют основную роль в изменении плотности проволоки при холодной деформации.

Асимметрия в концентрации микротрещин слева и справа от оси симметрии проволоки ведет к появлению асимметрии напряжения в металле и возникновению момента сил, изгибающих проволоку.

Магнитные свойства металлов существенно зависят от структуры металлов и сплавов и способа их обработки. Коэрцитивная сила возрастает с увеличением суммарного обжатия, магнитная проницаемость уменьшается.

В ферромагнетике домены контактируют между собой через переходные области - стенки Блоха толщиной от 100 до 300 атомных расстояний. При наложении внешнего магнитного поля магнитные моменты доменов стремятся к одинаковой ориентации, в результате чего возникает собственное магнитное поле самого материала.

Перестройка доменов во внешнем магнитном поле начинается в благоприятно ориентированных ансамблях, где их магнитный момент совпадает с направлением момента внешнего поля. Эти домены начинают увеличиваться в размерах за счет поглощения доменов с неблагоприятной ориентацией магнитного момента. Стенки Блоха приходят в движение. Препятствиями их перемещению служат структурные дефекты, в том числе микро- и субмикротрещины и внутренние напряжения. Эти препятствия преодолеваются за счет внешнего магнитного поля. При снятии внешнего магнитного поля собственное магнитное поле ферромагнетика уменьшается, но полностью не исчезает. Дефекты структуры закрепляют границы доменов и определяют величину остаточной намагниченности: чем больше различного рода барьеров, тем намагниченность выше.

Таким образом, наличие внутренних моментов сил, стремящихся изогнуть проволоку, будет проявляться в асимметрии магнитных свойств проволоки справа и слева, сверху и снизу от ее оси симметрии. Это, в свою очередь, проявится в разнице сигналов с датчиков измерительного блока 2, что будет зарегистрировано измерительным блоком 4.

Устройство для неразрушающего контроля качества стальной проволоки, содержащее намагничивающий узел, измерительный узел с магниточувствительными датчиками и блок обработки сигнала, отличающееся тем, что намагничивающий узел соединен с источником питания, выполненным в виде генератора переменного тока высокой частоты, а измерительный узел снабжен четырьмя считывающими головками, расположенными симметрично относительно оси проволоки.