CS260129B1

CS260129B1 - Device for defectoscopic determination of mechanical properties of ferromagnetic material

Info

Publication number: CS260129B1
Application number: CS868887A
Authority: CS
Inventors: Richard Rysavy
Original assignee: Richard Rysavy
Priority date: 1986-12-03
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1988-12-15
Also published as: CS888786A1

Abstract

Přístroj j<s určen zejména pro defektoskopioké zjištováni místních strukturnemechanických vlastnosti feromagnetických součástí, nepříklad pro kontrolu tepelného zpracování, tříd materiálů, opracovatelnosti feromagnetických součástí apod. Zařízení sestává z proudového zdroje spojeného s příložnou sondou sestávající z magnetizační cívky a snímače, která je připojena k vyhodnocovací části napojené přes rozdílový člen s pamětí na zobrazovač napojený spolu s rozdílovým členem prostřednictvím řadiče na řízený proudový zdroj.The device is intended primarily for defectoscopic detection of local structural and mechanical properties of ferromagnetic components, for example for checking heat treatment, material classes, machinability of ferromagnetic components, etc. The device consists of a current source connected to an application probe consisting of a magnetizing coil and a sensor, which is connected to the evaluation part connected via a differential element with memory to a display connected together with the differential element via a controller to a controlled current source.

Description

Vynález se týká zařízení pro defektoskopické zjišťování mechanických vlastností feromagnetického materiálu, zejména místních strukturně-mechanických vlastností feromagnetických součástí metodou bodového pólu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for defectoscopic determination of mechanical properties of ferromagnetic material, in particular local structural-mechanical properties of ferromagnetic components by the point pole method.

Stav struktury feromagnetického materiálu je rozhodující pro výsledné mechanické vlastnosti výrobku, a to například jejich tvrdost, pevnost, obrobitelnost apod. Zjištění strukturních a mechanických vlastností je pro výrobní proces velmi důležité. Klasické metody pro řadu případů nejsou vhodné a nebo se obtížně realizují. Nedestruktivní metody jsou pro praxi výhodnější a mezi ně patří i metoda bodového pólu. Metoda bodového pólu patří mezi strukturoskopické nedestruktivní, metody, které využívají vzájemné souvislosti mezi magnetickými vlastnostmi materiálu součásti a jeho strukturně-mechanickým stavem. Metoda umožňuje místní kontrolu na povrchu.výrobkuTato metoda je známá a její princip je následující. Nejprve je povrch zkoušeného materiálu zmagnetován, a pak je změřena radiální nebo tangenciální složka zbytkového magnetického pole v blízkosti kontrolovaného místa. Zbytkové pole, které je úměrně remanentní indukci materiálu B .která vzhledem k velkému demagnetizačnímu činiteli rozměrného povrchu výrobku je úměrná koercitivní síle H_c, je mírou strukturně mechanického stavu kontrolovaného místa. Popsaný princip byl aplikován např. pomocí přístroje podle vynálezu chráněného čs. AO č. 214 079. Tento přístroj tvoří zdroj pro impulsní magnetizaci a demagnetizaci řízený napětím, příložná sonda s magnetující cívkou a diferenciálním feromagnetickým snímačem a vyhodnocovací část. Přístroj pracuje tak, že sonďa se přiloží na kontrolované místo na povrch součásti.The state of the structure of the ferromagnetic material is decisive for the resulting mechanical properties of the product, for example their hardness, strength, machinability, etc. Determination of the structural and mechanical properties is very important for the production process. Classical methods for many cases are not suitable or difficult to implement. Non-destructive methods are more convenient for practice and include the point pole method. The point pole method is one of the non-destructive structures, which utilize the mutual relationship between the magnetic properties of the component material and its structural-mechanical state. The method allows local inspection on the surface of the product.This method is known and its principle is as follows. First, the surface of the test material is magnetized, and then the radial or tangential component of the residual magnetic field near the site to be checked is measured. The residual field which is proportional to residual induction B, which matches the material due to the large demagnetization factors dimensional surface of the product is proportional to the coercive force H _c is a measure of the mechanical state of structurally controlled space. The described principle was applied, for example, by means of the apparatus according to the invention protected by MS. AO No. 214 079. This device comprises a voltage-controlled pulse magnetization and demagnetization source, a contact probe with a magnetizing coil and a differential ferromagnetic sensor, and an evaluation part. The instrument operates by placing the probe in a controlled location on the component surface.

Přístrojem je nejprve oblast pod sondou demagnetizována proudovými impulsy obou polarit s klesající amplitudou, které procházejí magnetizační cívkou sondy. V následujícím cyklu je tato oblast magnetována definovanými proudovými pulsy jedné polarity s klesající amplitudou, které opět procházejí magnetizační cívkou sondy. Tímto vznikne v materiálu zbytkové magnetické pole, které je nositelem informace o strukturně-mechanickém stavu v měřeném místě součásti. Toto pole je měřeno diferenciálním feromagnetickým snímačem, který je součástí příložné sondy, a vyhodnocovací částí přístroje převedeno na výchylku měřidla v dílcích. V přístroji REMAG 2 je tento měřicí proces automatizován a nebo lze jej řídit pomocí tlačítek. Tato konstrukce přístroje a metoda z něho vyplývající má řadu nevýhod. Demagnetizace pomocí cívky v příložné sondě je nedostačující a je závislá ná předchozím magnetickém stavu kontrolovaného výrobku. Demagnetizační střídavé proudové pulsy značně ohřívají vinutí sondy a také feromagnetický snímač. Geometrické pole je měřeným výrobkem značně deformováno a záleží na vzájemné poloze sondy a měřeného předmětu, na jeho velikosti a geometrickém tvaru. Všechny tyto vlivy snižují reprodukovatelnost měření tak, že srovnání výsledků měření na různých přístrojích téhož typu je problematické.First, the area under the probe is demagnetized by current pulses of both polarities with decreasing amplitude passing through the probe's magnetization coil. In the next cycle, this region is magnetized by defined current pulses of one polarity with decreasing amplitude, which again pass through the probe magnetization coil. This creates a residual magnetic field in the material that carries information about the structural-mechanical state at the measured location of the component. This field is measured by a differential ferromagnetic sensor, which is part of the contact probe, and converted by the evaluation part of the instrument to the deflection of the meter in segments. In the REMAG 2, this measuring process is automated or can be controlled via the buttons. This design of the apparatus and the method resulting therefrom has a number of disadvantages. Demagnetization by the coil in the contact probe is insufficient and is dependent on the previous magnetic state of the inspected product. The degaussing alternating current pulses greatly heat the probe windings and also the ferromagnetic sensor. The geometric field is greatly deformed by the measured product and depends on the relative position of the probe and the measured object, its size and geometric shape. All these effects reduce the reproducibility of measurements so that comparing measurement results on different instruments of the same type is problematic.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro defektoskopické zjištování mechanických vlastností feromagnetického materiálu metodou bodového pólu podle předmětného vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že řízený proudový zdroj pro impulsní magnetizaci je spojen s příložnou sondou pro detekci magnetického pole. Sonda sestává z magnetizační cívky a snímače, a je připojena k vyhodnocovací části napojené přes rozdílový člen s pamětí na zobrazovač napojený spolu s rozdílovým členem prostřednictvím řadiče na řízený proudový zdroj.These disadvantages are overcome by a device for defectoscopic detection of mechanical properties of ferromagnetic material by the point pole method of the present invention. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is characterized in that a controlled current source for pulse magnetization is coupled to a contact probe for magnetic field detection. The probe consists of a magnetization coil and a sensor, and is connected to an evaluation part connected via a differential member with a memory to a display connected together with the differential member via a controlled current source controller.

Výhody zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že není nutno provádět demagnetizaci povrchu zkoušené součásti, tepelné zatížení příložné sondy je podstatně sníženo, citlivost sondy se zdvojnásobí a snímač detekující magnetické pole může být výrobně jednodušší.The advantages of the device according to the invention are that it is not necessary to demagnetize the surface of the test component, the thermal load of the contact probe is substantially reduced, the sensitivity of the probe doubles and the sensor detecting the magnetic field may be simpler to manufacture.

Příkladné provedení přístroje podle vynálezu je schematicky zobrazeno na obr. 1, na kterém je blokové schéma defektoskopického přístroje.An exemplary embodiment of the apparatus of the invention is schematically shown in Fig. 1, which is a block diagram of a defectoscopic apparatus.

Zařízení (obr. 1) sestává z proudového zdroje JL pro impulsní magnetování v obou směrech, příložné sondy 2 s magnetizační cívkou 3 a snímačem 4 P^ro měření magnetického pole, který je připojen na vyhodnocovací část 5. K vyhodnocovací části 5 je připojen blok obsahující rozdílový člen 6 s pamětí. Blok je připojen k zobrazovačiThe device (Fig. 1) consists of a current source JL for pulse magnetization in both directions, a contact probe 2 with a magnetization coil 3 and a sensor ^{4P for} measuring the magnetic field, which is connected to the evaluation part 5. a differential member 6 with a memory. The block is connected to the viewer

7. Činnost proudového zdroje JL bloku s rozdílovým členem 6 a zobrazovače 7 je řízena řadičem 8. Funkce řadiče 8 je pro činnost přístroje rozhodující.7. The operation of the current source JL of the block with the differential member 6 and the display 7 is controlled by the controller 8. The function of the controller 8 is crucial for the operation of the apparatus.

Po přiložení sondy 2 j^e povrch feromagnetické součásti 9 magnetován proudovými pulsy s amplitudou klesající k nule jedné polarity, např. kladné, procházející magnetizační cívkou 3 ^z proudového zdroje 1. Povrch feromagnetické součásti 9 je zmagnetován-v jednom směru a zbytkové magnetické pole je měřeno snímačem £ a vyhodnoceno vyhodnocovací částí 5, Snímač b pro měření magnetického pole může být feromagnetický, Hallův, rotační, vibrační, nebo i na principu magnetické rezonance. Vyhodnocovací část 5 obsahuje veškeré prvky pro zajištění funkce snímače 4 a vyhodnocení jeho výstupního signálu,·který je funkcí velikosti měřeného zbytkového magnetického pole. Výstupní signál z vyhodnocovací části 5 je zapamatován v obvodech rozdílového členu 6 s pamětí. V následujícím okamžiku je povrch feromagnetické součásti 9 magnetován v druhém směru tím, že magnetizační cívkou procházejí proudové impulsy s klesající amplitudou druhé polarity, např. záporné, generované proudovým zdrojemAfter application of the probe 2 ^e j surface member 9 is magnetized ferromagnetic current pulses with an amplitude decreasing to zero of one polarity, e.g. positive, passing a magnetizing coil 3 ^of the power source 1. The surface of the ferromagnetic member 9 is magnetized in one direction-and the residual magnetic field is measured The sensor b for measuring the magnetic field can be ferromagnetic, Hall, rotary, vibrational, or even on the magnetic resonance principle. The evaluation part 5 contains all the elements for ensuring the function of the sensor 4 and evaluating its output signal, which is a function of the magnitude of the residual magnetic field being measured. The output signal from the evaluation part 5 is stored in the circuits of the differential member 6 with memory. At the next moment, the surface of the ferromagnetic component 9 is magnetized in the second direction by passing current pulses with decreasing amplitude of the second polarity, e.g. negative, generated by the current source, through the magnetization coil.

1. Nově vzniklé zbytkové magnetické pole je opět změřeno snímačem 4a vyhodnoceno vyhodnocovací částí 5. Výstupní signál z vyhodnocovací části 5 je odečten v obvodech rozdílového členu 6 s pamětí od zapamatovaného signálu v témže členu 6. Rozdíl obou měření, tj. při magnetizaci povrchu součásti v jednom směru a pak při magnetizaci v opačném směru, je zobrazen v zobrazovači 7. Veškeré pochody, od spuštění měření po zobrazení výsledku, řídí řadič 8. Údaj na zobrazovači 7 nese informaci o stavu strukturně-mechanického stavu v místě připojení sondy 2.1. The newly generated residual magnetic field is again measured by the sensor 4a evaluated by the evaluation part 5. The output signal from the evaluation part 5 is subtracted in the circuits of the differential member 6 with the memory from the memorized signal in the same member 6. in one direction and then in the opposite direction, it is displayed in the display 7. All processes, from the start of the measurement to the display of the result, are controlled by the controller 8. The display on the display 7 bears information on the state of structural-mechanical state.

Přístroj je určen k použití tam, kde změny strukturálního nebo mechanického stavu vy.volají jednoznačnou změnu magnetických vlastností, tj. remanentní indukce a koercitivní síly. Přístrojem lze např. kontrolovat kvalitu tepelného zpracování feromagnetických součástí, opracovatelnost feromagnetických součástí, záměny tříd materiálů apod. .The device is intended for use where changes in the structural or mechanical state produce a clear change in magnetic properties, ie remanent induction and coercive forces. The device can, for example, check the quality of heat treatment of ferromagnetic components, machinability of ferromagnetic components, exchange of material classes, etc.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Device for defectoscopic determination of mechanical properties of ferromagnetic material by the point pole method, characterized in that the controlled current source (1) for impulse magnetization is connected to a contact probe (2) for magnetic field detection, consisting of a magnetization coil (3) and a sensor (4) , which is connected to an evaluation part (5) connected via a differential member (6) with a memory to a display (7) coupled with the differential member via a controller (8) to a controlled current source (1).