RU2020465C1

RU2020465C1 - Device for magnetic particle testing

Info

Publication number: RU2020465C1
Authority: RU
Inventors: Г.С. Шелихов
Original assignee: Государственное предприятие научно-технический центр "Эксперт"
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: nondestructive testing. SUBSTANCE: device has two U-shaped electromagnet mechanically not connected to each other and located on article from each other at distance equal to 4-4.5 length values of pole piece. Distance between poles of each electric magnet does not exceed 3-3.5 length values of electromagnet pole. Coils of each electromagnet are connected in parallel. EFFECT: higher sensitivity and reliability of testing articles with design difficult to reach. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления дефектов изделий из ферромагнитного материала магнитопорошковым методом. The invention relates to non-destructive testing and can be used to detect defects in products from ferromagnetic material by the magnetic particle method.

Известно устройство для магнитопорошковой дефектоскопии Flexyoke ELO 220 [1] , содержащее электромагнит переменного тока с гибким магнитопроводом, подключенный к источнику питания с возможностью регулирования тока. Недостатки этого устройства - громоздкость конструкции и трудность или даже невозможность проверки участков с ограниченными подходами. A device for magnetic particle inspection Flexyoke ELO 220 [1], containing an alternating current electromagnet with a flexible magnetic circuit connected to a power source with the ability to control current. The disadvantages of this device are the bulkiness of the design and the difficulty or even the inability to check areas with limited approaches.

Известен электромагнит переменного тока if 220 фирмы Tiede [2], который содержит жестко связанный П-образный магнитопровод с катушкой намагничивания, подключенный к источнику питания. Применение электромагнита эффективно для контроля открытых поверхностей. Однако его применение для контроля участков с ограниченными подходами затруднительно. Недостатки его - относительно большие масса и габаритные размеры. Контролируемый участок находится между полюсами электромагнита, магнитное поле которого действует на магнитную суспензию, намагничивает ее, что также ведет к снижению эффективности контроля. Known alternating current electromagnet if 220 manufactured by Tiede [2], which contains a rigidly connected U-shaped magnetic circuit with a magnetizing coil connected to a power source. The use of an electromagnet is effective for controlling open surfaces. However, its use for monitoring sites with limited approaches is difficult. Its disadvantages are relatively large mass and overall dimensions. The controlled area is located between the poles of the electromagnet, the magnetic field of which acts on the magnetic suspension, magnetizes it, which also leads to a decrease in the effectiveness of the control.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство полюсного намагничивания, содержащее электромагнит с П-образным сердечником, шарнирными наконечниками на его полюсах и расположенную на стержнях сердечника катушку намагничивания [3]. The closest in technical essence and the achieved result is a pole magnetization device containing an electromagnet with a U-shaped core, articulated tips at its poles and a magnetization coil located on the core rods [3].

Недостатки устройства - громоздкость и жесткость узлов конструкции электромагнита, не позволяющая проводить контроль в труднодоступных местах. The disadvantages of the device are the bulkiness and rigidity of the components of the design of the electromagnet, which does not allow monitoring in hard-to-reach places.

Сущность изобретения состоит в том, что не менее чем два идентичных П-образных магнитопровода с обмотками располагают на контролируемом участке крайними полюсами друг к другу на заданном расстоянии, равном (4-4,5) длины полюса электромагнита, соединяют обмотки каждого П-образного магнитопровода так, чтобы на контролируемом участке в изделии между этими полюсами создавалось результирующее индуцированное поле, вызванное вихревыми токами в изделии. Размещение первого (крайнего) полюса второго электромагнита вблизи первого (крайнего) полюса первого электромагнита дает возможность усилить индуцированное поле, а автономность электромагнитов обеспечивает гибкость конструкции при установке их на трудно доступный участок. Выбранное расстояние между полюсами электромагнитов l_р = (4-4,5)L является оптимальным и связано с конструктивным параметром L - длиной полюсного наконечника (при l₃ - const - ширина полюсного наконечника - полюса).The essence of the invention lies in the fact that at least two identical U-shaped magnetic cores with windings are placed on the monitored section with the extreme poles to each other at a predetermined distance equal to (4-4.5) the length of the pole of the electromagnet, the windings of each U-shaped magnetic circuit are connected so that in the controlled area in the product between these poles, a resultant induced field is created caused by eddy currents in the product. Placing the first (extreme) pole of the second electromagnet near the first (extreme) pole of the first electromagnet makes it possible to strengthen the induced field, and the autonomy of the electromagnets provides design flexibility when installing them on a hard-to-reach area. The selected distance between the poles of the electromagnets l _p = (4-4.5) L is optimal and is associated with the structural parameter L - the length of the pole piece (with l ₃ - const - the width of the pole piece - pole).

Выбор оптимального межполюсного расстояния l_э = (3-3,5)L П-образного магнитопровода позволяет снизить потери намагничивающей силы и перераспределить ее на контролируемый участок между полюсами двух электромагнитов в зону контроля, что повышает чувствительность контроля. Согласное соединение обмоток обеспечивает суммирование полей индуцированных токов и дает возможность уменьшить размагничивающий фактор и тем самым повысить напряженность.The choice of the optimal interpolar distance l _e = (3-3.5) L of the U-shaped magnetic circuit allows to reduce the loss of magnetizing force and redistribute it to the controlled area between the poles of two electromagnets in the control zone, which increases the sensitivity of control. A consonant connection of the windings provides a summation of the fields of the induced currents and makes it possible to reduce the demagnetizing factor and thereby increase the voltage.

В основе изобретения лежит закон электромагнитной индукции, согласно кото-
рому e =

Намагничивание детали в основном происходит на первичном поле электромагнита, а полем индуцированного в детали тока, так как возбуждающее поле нормально к поверхности детали и вследствие большого размагничивающего фактора не вносит заметного вклада в формирование поля над дефектом.The invention is based on the law of electromagnetic induction, according to which
rum e =

The magnetization of the part mainly occurs on the primary field of the electromagnet, and by the field induced in the part of the current, since the exciting field is normal to the surface of the part and, due to the large demagnetizing factor, does not make a significant contribution to the formation of the field above the defect.

Радиус R индуцированного тока (пути его протекания) пропорционален индукции В, площади сечения магнитопровода S, т.е. The radius R of the induced current (its path) is proportional to induction B, the cross-sectional area of the magnetic circuit S, i.e.

R

BS

= Bl₃L

где L - длина полюса (полюсного наконеч-
ника) электромагнита.

определяется частотой поля в обмотках электромагнитов, l₃ - ширина полюса, определяет ширину контролируемого участка, R - расстояние, на котором индуцированный ток уменьшается в е раз. Магнитную проницаемость и электропроводность считаем постоянными. Если ширину l₃ полюса выбрать исходя из условия требуемой ширины контролируемого участка, а индукцию В рассчитать из условия близкой к техническому насыщению, то R и, следовательно, длина участка будут пропорциональны L, т.е. l_p = L ˙k, где
к = Bl₃·

Таким образом, проведенная и обоснованная совокупность признаков является необходимой и достаточной для получения положительного эффекта - повышение чувствительности и надежности контроля в труднодоступных местах.R

BS

= Bl ₃ L

where L is the length of the pole (pole tip
nick) of the electromagnet.

is determined by the frequency of the field in the windings of the electromagnets, l ₃ is the width of the pole, determines the width of the controlled section, R is the distance at which the induced current decreases by a factor of e. The magnetic permeability and electrical conductivity are considered constant. If the width l ₃ poles is chosen based on the condition of the required width of the controlled section, and the induction B is calculated from a condition close to technical saturation, then R and, therefore, the length of the section will be proportional to L, i.e. l _p = L ˙k, where
k = Bl ₃

Thus, the conducted and justified set of features is necessary and sufficient to obtain a positive effect - increasing the sensitivity and reliability of control in hard-to-reach places.

На чертеже изображена схема устройства, поясняющая суть конструкции. На чертеже обозначено: Н₁, Н₂ - нормальная составляющая напряженности соответственно электромагнитов 2 и 3; i_b - индуцированный ток.The drawing shows a diagram of a device explaining the essence of the design. The drawing indicates: H ₁ , N ₂ - the normal component of the tension, respectively, of the electromagnets 2 and 3; i _b is the induced current.

Устройство содержит источник 1 питания и управления током намагничивания, подключенные к нему электромагниты 2 и 3 с П-образными магнитопроводами и размещенными на них обмотками 4 и 5. Электромагниты установлены на изделии 6. Полюса 7 и 8 электромагнитов обращены друг к другу и размещены на расстоянии l_p = (4-4,5)L. Индуцированный ток протекает по контурам 9, 10 и 11.The device contains a power supply source 1 and control the magnetization current, electromagnets 2 and 3 connected to it with U-shaped magnetic circuits and windings 4 and 5 placed on them. Electromagnets are installed on the product 6. The poles 7 and 8 of the electromagnets face each other and are located at a distance l _p = (4-4.5) L. Induced current flows along circuits 9, 10 and 11.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На участке 6 в трудно доступном месте устанавливают два электромагнита 2 и 3 таким образом, чтобы первые (крайние) их полюса 7 и 8 были обращены друг к другу и размещены на расстоянии l_p = (4-4,5)L. Обмотки 4 и 5 включены с такой полярностью, чтобы поле намагничивания, индуцированное вихревыми токами, созданное переменным полем намагничивания обоих электромагнитов, суммировалось. При включении электромагнитов в участке между ними создается индуцированное намагничивающее поле. На этот участок наносят магнитную суспензию и по распределению магнитного порошка на участке изделия определяют наличие или отсутствие дефектов.On site 6 in a difficult-to-reach place, two electromagnets 2 and 3 are installed in such a way that their first (extreme) poles 7 and 8 are facing each other and placed at a distance l _p = (4-4.5) L. The windings 4 and 5 are turned on with such polarity that the magnetization field induced by eddy currents created by the alternating magnetization field of both electromagnets is added up. When electromagnets are switched on, an induced magnetizing field is created in the area between them. A magnetic suspension is applied to this area and the presence or absence of defects is determined by the distribution of magnetic powder in the area of the product.

Гибкая конструкция устройства за счет двух pаздельных магнитопроводов позволит устанавливать и контролировать участки сложной формы изделия в труднодоступных местах, а намагничивание участка (между двумя раздельными электромагнитами) индуцированными вихревыми токами, позволяет четко выявлять дефекты также и за счет исключения размагничивающего фактора. The flexible design of the device due to two separate magnetic circuits will allow you to install and control areas of complex shape of the product in hard-to-reach places, and magnetizing the area (between two separate electromagnets) by induced eddy currents allows you to clearly identify defects also by eliminating the demagnetizing factor.

Для увеличения контролируемого участка на деталь одновременно необходимо устанавливать n пар электромагнитов, т.е. 2_n электромагнитов.To increase the controlled area on the part, it is simultaneously necessary to install n pairs of electromagnets, i.e. 2 _n electromagnets.

Устройство позволяет эффективно проводить контроль участков с ограниченными подходами, в том числе участков, которые другими устройствами проверить магнитопорошковым методом трудно или невозможно. The device allows you to effectively monitor areas with limited approaches, including areas that other devices to verify by the magnetic particle method is difficult or impossible.

Claims

1. DEVICE FOR MAGNETIC POWDER DEFECTOSCOPY, containing a controlled power source, an electromagnet made in the form of a U-shaped magnetic circuit and a winding placed on it, connected to a controlled power source, characterized in that it is equipped with at least one more identical electromagnet, the winding of which is connected sequentially-parallel to the winding of the first electromagnet, the magnets of the electromagnets are facing each other with opposite poles, the distance l _p between which is equal to (4 - 4,5) L, where L is the length the poles of the electromagnet, and the interpolar distance l _{e of} each magnetic circuit is selected from the condition
l _e = (3 - 3,5) L.

2. The device according to claim 1, characterized in that l _p = (70 - 80) mm, the number m of additional electromagnets is selected from the condition
m = 2

,
where S _ku - the area of the controlled area;
l ₃ - the width of the controlled area or equal to the width of the pole of the electromagnet.