Способ обнаружения дефектов в изделиях из магнитного материала

До 5Я ф д

Класс 42k, 20„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро последующей регистрации изобретений Гослдана при СНК С

М. М. Слиозберг.

Способ обнаружения дефектов в изделиях из магнитного материала.

Заявлено 13 гаая 1938 года в 11КОП за М 4846.

Ояубзиковаяо 31 декабря 1939 года.

Ряд известных методов магнитной дефектоскопии основан на улавливании магнитных потоков рассеяния, возникающих при наличии дефекта у поверхности исследуемого тела, при намагничивании его сильным магнитным полем пли при пропускании по нему токов большой силы.

В частности, известно использование для указанной цели вращающихся магнитных полей. Обычно подобные методы используются для контроля изделий правильной цилиндрической формы, например, валов, труб, вагонных ооей и т. п. Для создания вращающегося поля может быть использована магнитная система по типу статора электрической машины трехфазного тока, окружающая исследуемую деталь.

При включении обмоток в сеть трехфазного переменного тока в статоре возникает вращающееся поле, пронизыва1ощее исследуемое изделие. При этом, в последнем возбуждаются вихревые токи, создающие собственный магнитный поток, замыкающийся внутри изделия. Если в нем имеется поврежденное место (раковина, трещина, пли иной дефект), то магнитный поток выходит наружу, создавая магнитный поток рассеянич над поврежденным местом.

Зти потоки рассеяния могут быть обнаружены помощью соответствующих индикаторов различного типа. В качестве такого индикатора может быть использован порошок из ферромагнитного материала в сухом виде или в смеси с какой-либо жидкостью, служащей для покрывания исследуемого изделия, который, притягиваясь к поверхности последнего в месте вы, хода потоков рассеяния, указывает на наличие в данном месте дефекта.

Особенность предлагаемого способа, заключается в том, что наличие пото ков рассеяния обнаруживают по изменениям характера создаваемого вращающимся полем движения взвешенных в жидкости частиц магнит ного металла, закл:оченных в замкнутом сосуде. Таким образом, вращающееся магнитное поле действует, с одной стороны, на железные частицы суспензии и, с другой стороны, вызывает токи Фуко в исследуемом металле. Зти вихревые токи создают

cHo!t магнитные 11ото1:.и рассеяп11я. Под 7 действием двух указанных магнитных потоков создается определенное движение железных частиц и, одновре-, менно, та или иная степень ее про-,. зрачности. Суспензия просвечивается тонким пучком света, падающего на, фотоэлемент, и получаемые при этом фототоки в указательном или регистрирующем приборе фиксируют в конечном счете те или иные аномалии, металла.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают, в двух проекциях примерную форму выполнения устройства, основанного на предложенном способе, фиг. 3 — оптическую и электрическую схему устрой- ства.

Исследуемое изделие 9 (труба, вал и т. п.) окружено электромагнитной системой 7 по типу статора обычного трехфазного двигателя, снабженного обмоткой 8. В ряде случаев практики, вместо изображенного на эскизе статора обычной формы, при исследовании балок, рельсов и других видов проката может оказаться более целесообразной конструкция плоского «развернутого статора» с бегущим, а не вращающимся магнитным потоком. В

:;анном случае имеется в виду одна из тех конструкций, которые находят применение в индукционных и измерительных приборах (ватметрах), электроотбойных молотках и в других случаях, когда бегущее поле увязывается с поступательным движением механизма.

В зазоре между статором 7 и изделием 9 помещено замкнутое полое кольцо из изолирующего прозрачного материала (стекло, целлюлоид и т. и.), заполненное, так называемой, магнитной суспензией, состоящей из порошка железа, крокуса и т. п., взвешенных в кероcèíå или бензине. Вращающееся магнитное поле увлекает за собой с постоянной скоростью железные частицы, распределяющиеся по периферии кольца. Если учесть, что мощность, обусловливаемая вращающимся, магнитным потоком, пропорциональна квадрату напряжения, приложенного к, зажимам обмотки, и что скорость вращающихся железных частиц постоян- на, при определенной вязкости жидко-, сти и частоте тока, то действующая на частицы тангенциальная сила P легко поддается регулированию со стороны подводимого к обмотке напряжения.

В то же самое вращающееся магнитное поле, в котором находится кольцо с магнитной суспензией, вводится исследуемое ферромагнитное изделие. В последнем индуктируются вихревые токи или токи Фуко. Эти токи создают свои магнитные потоки, действующие с определенной силой притяжения на железные частицы суспензии. Сила втягивания частиц в неоднородное поле определяется по формуле:

dH

F=v хН—

dI где з — объем частицы х — магнитная восприимчивость частицы

Н вЂ” напряженность поля рассеяния в месте нахождения частицы.

dH — — градиент поля рассеивания и в том >ке месте.

Эта формула ясно говорит о зависимости силы F, от характера магнитного поля металла, как, например, от радиуса кривизны, от степени пологости или крутизны силовых линий, т. е. F в конечном счете определяется специфичностью металла (его структурой, дефектами).

Под воздействием данной силы прежняя траектория частиц резко меняется, отклоняясь от периферии к внутреннему кругу кольца. Результирующая двух основных сил Р и F приводит к перераспределению частиц в кольце, к той или иной сгущенности нли плотности суспензии во внутренней зоне трубки, где раньше (при отсутствии исследуемого металла) мы имели чистую, прозрачную жидкость.

Это перераспределение частиц в кольцевой трубке может быть обнаружено на глаз, но более целесообразным является использование для этой цели фотоэлемента.

При фотоэлектрическом просвечивании суспензии мы получаем фототоки, изменяющиеся в зависимости от расположения магнитных частиц и, тем сВмым, мы получаем ясное, объективное представление о всех изменениях в фактическом строении исследуемого металла. !

Таким образом, мы сводим магнит- ный анализ металла к исследованию прозрачности суспензии или, в известной степени, к ее колориметрическому, и нефелометрическому исследова- нию.

Фотоэлектрическая часть устройства также изображена на прилагаемых чертежах.

Луч от источника света 1 проходит через линзу 2, диафрагму 8, призму 4 и кольцо 18, заполненное магнитной суспензией 12, и попадает затемнафотоэлемент 5, в цепь которого включен измерительный прибор lб. Источник света и вся оптическая часть заключены в кожух 10, не пропускающий света. Процесс испытания осуществля- ется следующим образом.

Исследуемое изделие 9, в напра- вляющих роликах 14, с определенной скоростью пропускается сквозь статор 7, обмотка которого включена в сеть переменного тока. О наличии дефекта судят по отклонению прибора lб в цепи фотоэлемента 5. Так как поврежденное место изделия может ока- заться со стороны, противоположной расположению фотоэлемента, то, помимо продольного смещения, изделие сле-, дует также поворачивать вокруг соб-, ственной оси.. Предмет изобретения.

1. Способ обнаружения дефектов в изделиях из магнитного материала путем возбуждения в них вращающегося магнитного поля, например, при помощи магнитной системы в виде трехфазного кольцевого статора, охватывающего деталь, отличающийся тем, что наличие дефекта определяют по круговому движеншо взвешенных в жидкости частиц магнитного материала, при одновременном воздействии на них вращающегося поля и потоков рассеяния, возникающих под действием того же поля в исследуемом теле, в случае наличия в нем поврежденного места.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся применением замкнутого кольцеобразного сосуда из прозрачного материала, предназначенного для заполнения его какой-либо жидкостью с взвешенными в ней магнитными частицами, с целью создания кругового движения частиц под действием вращающегося магнитного поля, при помещении внутрь кольца исследуемой намагниченной детали.

3. В устройстве по п. 2 применение фотоэлемента, предназначенного для освещения его лучом, проходящим сквозь кольцевой сосуд, для того, чтобы по величине фототока, меняющейся в зависимости от прозрачности заполняющей сосуд жидкости, можно было определить место нахождения повреждения в исследуемом изделии.

Госпланнздат

Леноблгорлнт М 1969

Отв. редактор П. B. Никитин. Техред А. И. Хрош

Тнп. «Пенатный Двор», зак. М 151, 5 — 550