RU1797031C

RU1797031C - Device for inspecting plane-stressed state in the items made of ferromagnetic material

Info

Publication number: RU1797031C
Application number: SU914900282A
Authority: RU
Inventors: Валерий Львович Венгринович; Юрий Богуславович Денкевич; Александр Васильевич Бондарчик
Original assignee: Институт Прикладной Физики Бсср
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1993-02-23

Abstract

Изобретение относитс к измерению электрических и магнитных величин и может быть использовано дл неразрушающего контрол плосконапр женного состо ни изделий из ферромагнитных материалов, особенно в тех случа х, когда необходимо контролировать труднодоступные участки изделий сложной формы. Целью изобретени вл етс уменьшение габаритов устройства и расширение области использовани за счет контрол плосконапр женного состо ни изделий сложной формы, Поставленна цель достигаетс тем, что устройство, содержащее генератор переменного тока, перемагничивающий узел в виде магнитопроводэ с обмоткой, подключенной к генератору переменного тока, преобразователь шумов Баркгаузена, размещенный в межполюсном пространстве магнитопровода и соединенный с преобразователем , измерительный блок, снабжено вторым генератором переменного тока и подключенными к нему двум то- ковводами, магнитопровод выполнен П-образным, а рабоча поверхность токо- вводов расположена на рабочих торцах боковых стержней на концах взаимно перпендикул рных диаметров дика, намагничивающую обмотку в виде четырех секций , соединенных попарно-согласно, размещенных на противоположных полюсных наконечниках, и катушку регистрации скачков Баркгаузена. Устройство позвол ет создавать в области контрол переменное магнитное поле четырех направлений без изменени положени устройства на изделии . Благодар этому обеспечиваетс повышение точности контрол плосконапр женного состо ни . Зз.п.ф-лы, 1 ил. ю х| О ыThe invention relates to the measurement of electrical and magnetic quantities and can be used for non-destructive testing of the plane-stress state of products made of ferromagnetic materials, especially in cases where it is necessary to control hard-to-reach areas of products of complex shape. The aim of the invention is to reduce the dimensions of the device and expand the scope of use due to the control of the planar stress state of products with complex shapes. Barkhausen noise, located in the interpolar space of the magnetic circuit and connected to the converter, the measuring unit is equipped with a second generator of the current flow and two current leads connected to it, the magnetic circuit is made U-shaped, and the working surface of the current leads is located on the working ends of the side rods at the ends of the mutually perpendicular diameters of the dick, magnetizing the winding in the form of four sections connected in pairs according on opposite pole tips, and a Barkhausen jump recording coil. The device allows creating in the control area an alternating magnetic field of four directions without changing the position of the device on the product. Due to this, an increase in the accuracy of control of the plane stress state is provided. Zz.p. f-l, 1 ill. yu x | Oh s

Description

Изобретение относитс к измерению электрических и магнитных величин и может быть использовано дл неразрушающего контрол плосконапр женного состо ни изделий из ферромагнитных материалов, особенно в тех случа х, когда необходимо контролировать труднодоступные участки изделий сложной формы.The invention relates to the measurement of electrical and magnetic quantities and can be used for non-destructive testing of the plane-stress state of products made of ferromagnetic materials, especially in cases where it is necessary to control hard-to-reach areas of products of complex shape.

Известно устройство дл осуществлени способа неразрушающего контрол электропроводных объектов, содержащееA device for implementing a method of non-destructive testing of electrically conductive objects, containing

генератор переменного тока и соединенные с его выходом токовводы, устанавливаемые на объекте контрол , и последовательно соединенные блок измерительных катушек индуктивности дл регистрации полей рассе ни на дефектах сплошности, блок обработки сигнала и выходной блок, Направление магнитного пол , создаваемого таким устройством в области контрол , перпендикул рно линии, проход щей через токовводы. Недостатком устройства вл етс то, чтоalternating current generator and current leads connected to its output, installed at the test object, and series-connected block of measuring inductors for recording scattering fields on continuity defects, signal processing block and output block, direction of the magnetic field created by such a device in the control region, perpendicular The line passing through the current leads. The disadvantage of this device is that

при контроле параметров издели направление магнитного пол не может быть изменено без изменени ориентации устройства. В свою очередь, изменение ориентации устройства ограничивает его возможности при контроле труднодоступных участков изделий сложной формы (угловых сварных швов, впадин между зубь ми шестерен и др.), где поворот устройства и соответственно создаваемого им магнитного пол затруднителен.when monitoring product parameters, the direction of the magnetic field cannot be changed without changing the orientation of the device. In turn, changing the orientation of the device limits its ability to control hard-to-reach sections of products of complex shape (fillet welds, cavities between the teeth of gears, etc.), where the rotation of the device and, accordingly, the magnetic field created by it is difficult.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс устройство дл неразрушающего контрол напр жений в ферромагнитных материалах, содержащее магнитопровод, выполненный в виде диска с центральным круглым отверстием и четырьм полюсными наконечниками, расположенными на концах взаимно перпендикул рных диаметров диска, намагничивающую обмотку в виде четырех секций, соединенных попарно-согласно, размещенных на противоположных полюсных наконечниках, и катушку регистрации скачков Баркгаузена. Устройство позвол ет создавать в области контрол переменное магнитное поле четырех направлений без изменени положени устройства на изделии.. Благодар этому обеспечиваетс повышение точности контрол плосконапр женного состо ни .The closest technical solution to the invention is a device for non-destructive testing of voltages in ferromagnetic materials, comprising a magnetic circuit made in the form of a disk with a central circular hole and four pole tips located at the ends of mutually perpendicular diameters of the disk, magnetizing a winding in the form of four sections, connected in pairs according to, placed on opposite pole tips, and a Barkhausen jump registration coil. The device allows creating an alternating magnetic field of four directions in the control area without changing the position of the device on the product. This ensures an increase in the accuracy of control of the plane-stressed state.

Недостатком данного устройства вл етс необходимость приведени в контакт с контролируемым .изделием одновременно . четырех полюсных наконечников, лежащих на взаимно перпендикул рных лини х, что, во-первых, вызывает необходимость увеличени габаритов по сравнению с аналогичными двухполюсными устройствами, а, во-вторых, накладывает ограничени на форму поверхности контролируемого участка издели . Поэтому контролировать плосконапр женное состо ние участков изделий, имеющих малый радиус кривизны в одном из направлений (например, угловых сварных швов, впадин между зубь ми шестерен и т,п.), в которых концентраци напр жений наиболее веро тна, таким устройством невозможно..A disadvantage of this device is the need to be brought into contact with a controlled product at the same time. four pole lugs lying on mutually perpendicular lines, which, firstly, necessitates an increase in dimensions compared to similar bipolar devices, and, secondly, imposes restrictions on the surface shape of the monitored portion of the product. Therefore, it is impossible to control the plane-stress state of product sections having a small radius of curvature in one of the directions (for example, fillet welds, troughs between gear teeth, etc.) in which the stress concentration is most probable.

Целью изобретени вл етс уменьшение габаритов устройства и расширение области использовани за счет контрол плосконапр женного состо ни изделий сложной формы.The aim of the invention is to reduce the dimensions of the device and expand the scope of use by controlling the plane-stress state of products of complex shape.

Поставленна цель достигаетс тем, что. устройство, содержащее генератор переменного тока, перемагничивающий узел в виде магнитолровода с обмоткой, подключенной к генератору переменного тока, пре- образователь шумов Баркгаузена. размещенный в межполюсном пространстве магнитопровода и соединенный с преоб0The goal is achieved in that. a device containing an alternating current generator, a magnetizing magnetizing assembly in the form of a magnetic core with a winding connected to an alternating current generator, a Barkhausen noise converter. located in the interpolar space of the magnetic circuit and connected to the pre

55

00

55

00

55

00

55

00

55

разователем измерительный блок снабжено вторым генератором переменного тока и подключенными к нему двум токовводами, магнитопровод выполнен П-образным, а рабоча поверхность токовводов расположена на рабочих торцах боковых стержней магнитопровода.The measuring unit is equipped with a second alternator and two current leads connected to it, the magnetic circuit is made U-shaped, and the working surface of the current leads is located on the working ends of the side rods of the magnetic circuit.

В известном устройстве при контроле плосконапр женного состо ни ферромагнитных изделий методом эффекта Баркгаузена перёмагничивание контролируемого участка в разных направлени х достигаетс благодар применению четырехполюсно- го электромагнита. В предлагаемом же устройстве дл этой цели используетс комбинированный узел, содержащий приставной двухполюсный электромагнит и два токоввода, причем последние расположены в зоне контакта полюсов электромагнита с контролируемым изделием. Наличие токовводов при этом позвол ет использовать дл контрол напр женного состо ни двухполюсный узел, что вл етс существенным дл уменьшени габаритов устройства и достижени возможности контрол труднодоступных участков изделий сложной формы.In the known device for controlling the plane-stressed state of ferromagnetic products by the Barkhausen effect, the magnetization reversal of the monitored section in different directions is achieved through the use of a four-pole electromagnet. In the device according to the invention, for this purpose, a combined unit is used, comprising an attached bipolar electromagnet and two current leads, the latter being located in the contact zone of the poles of the electromagnet with the controlled product. At the same time, the presence of current leads allows the use of a bipolar node to control the voltage state, which is essential for reducing the dimensions of the device and for achieving the ability to control hard-to-reach areas of complex products.

На чертеже приведена функциональна схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Устройство содержит перемегничиваю- щий узел в виде магнитопровода 1 с обмоткой 2, подключенной к генератору 3 переменного тока, токовводов 4, подключенных к второму генератору 5 переменного тока, преобразовател 6 шумов Баркгаузена и соединенного с ним измерительного блока 7. Магнитна цепь содержаща магнитопровод 1, обмотку 2 и генератор 3, и электрическа цепь, содержаща токовводы 4 и генератор 5, замыкаютс контролируемым изделием 8. Полюса магнитопровода 1 и токовводы 4 расположены на одной линии, симметрично относительно преобразовател 6, который устанавливаетс на участок $ издели 8.The device contains a demagnetizing unit in the form of a magnetic circuit 1 with a winding 2 connected to an alternator 3, current leads 4 connected to a second alternator 5, a Barkhausen noise transformer 6 and a measuring unit 7 connected to it. Magnetic circuit comprising a magnetic circuit 1, the winding 2 and the generator 3, and the electric circuit containing the current leads 4 and the generator 5, are closed by a controlled product 8. The poles of the magnetic circuit 1 and the current leads 4 are located on the same line, symmetrically relative to L 6, which is mounted on the portion of the article $ 8.

При контроле плосконапр женного состо ни устройство устанавливаетс на изделие 8 так, что направление линии, проход щей через полюса магнитопровода 1 и токовводы 4, совпадает с направлением оси одного из главных напр жений, которое . обозначим д. Ось второго главного напр жени б.| направлена при этом перпендикул рно оси д .Затем включаетс генератор 3, который посредством магнитопровода 1 и обмотки 2 создает в участке 9 издели 8 переменное магнитное поле, параллельное осибц.. По сигналу Vn преобразовател 6 и построенной предварительно с помощьюWhen monitoring the plane-stress state, the device is mounted on the product 8 so that the direction of the line passing through the poles of the magnetic circuit 1 and the current leads 4 coincides with the direction of the axis of one of the main stresses, which. we denote the D. Axis of the second main stress b. | it is directed perpendicular to the axis d. Next, a generator 3 is turned on, which, through the magnetic circuit 1 and the winding 2, creates an alternating magnetic field parallel to the oscillator in section 9 of article 8. Based on the signal Vn of the transducer 6 and previously constructed using

образцов с известным, напр жением состо нием градуировочной зависимости Vii ( dn) определ етс величина . Далее выключаетс генератор 3 и включаетс генератор 5. Ток генератора 5, протекающий через токовводы 4 и изделие 8, индуцирует в участке 9 магнитное поле, направленное перпендикул рно оси (5ц и параллельно оси д |, По сигналу Vi преобразовател 6 и градуировочной зависимости Vi (д ) определ етс величина д . При этом, если соотношение амплитуд токов генераторов 3samples with a known voltage state of the calibration curve Vii (dn) determine the value. Next, the generator 3 is turned off and the generator 5 is turned on. The current of the generator 5, flowing through the current leads 4 and the product 8, induces in section 9 a magnetic field directed perpendicular to the axis (5c and parallel to the d axis. e) the value of e is determined. Moreover, if the ratio of the amplitudes of the currents of the generators 3

00

и 5 выбрано таким, что на изотропном образце сигналы V ц и Vi равны,то градуиро- вочные зависимости Vi (д ) и Vn (д ) тождественны.and 5 is chosen so that the signals V c and Vi are equal on an isotropic sample, then the calibration dependences Vi (e) and Vn (e) are identical.

Пор док контрол может быть изменен на обратный. Кроме того, при одновременном и синхронном включении обоих генераторов тока возможно получение в контролируемом участке 9 переменного магнитного пол любого направлени .The order control can be reversed. In addition, when both current generators are turned on simultaneously and synchronously, it is possible to obtain an alternating magnetic field of any direction in the controlled section 9.

Claims

1. A device for monitoring the plane-stress state in articles made of ferromagnetic materials, comprising an alternating current generator, a magnetizing magnetized magnet-coupled unit connected to an alternating current generator, a Barkhausen noise transducer located in the pole space of the magnetic circuit and connected to the transducer measuring unit, characterized in that, in order to reduce the size and expand the scope of use by monitoring the plane-stress state of products with complex pho us, it is provided with a second alternator and connected therein to two current leads, magnetic circuit is formed

U-shaped, and the working surface of the current leads is located on the working ends of the lateral rods of the mannitrovod.

2, The device according to claim 1, with the exception of that. that the side rods of the magnetic circuit are made with a central hole, and the current leads are in the form of rods and placed in these holes,

3. The device according to claim 1, with the proviso that the middle core of the magnetic circuit is made of non-electrically conductive material, and the side rods are of electrically conductive material and are current leads.

4. The device according to claim 1, with the proviso that the current leads are made in the form of electrically conductive inserts on the end surface of the side rods of the magnetic circuit.