SU824019A1

SU824019A1 - Materials

Info

Publication number: SU824019A1
Application number: SU782702784A
Authority: SU
Inventors: Юрий Петрович Шагаев
Original assignee: Отдел Физики Неразрушающего Контроляан Белорусской Ccp
Priority date: 1978-12-26
Filing date: 1978-12-26
Publication date: 1981-04-23

Description

дгиощими и измерительными обмотками, источник переменного пол и электронный коммутатор, вход которого подключен к источнику переменного тока, а выход - к возбуждающим обмоткам магнитопровода . В качестве чувствительного элемента использованы измерительные обмотки, которые располагаютс на намагничивающих магнитопроводах и подключены к дифференциальной измерительной схеме З .With measuring and measuring windings, the source of the alternating field and the electronic switch, the input of which is connected to the source of alternating current, and the output to the exciting windings of the magnetic circuit. As a sensitive element, measuring windings are used, which are located on magnetizing magnetic conductors and are connected to a differential measuring circuit 3.

Однако оно обладает низкой достоверностью контрол , так, как на показани индикатора сказываютс магнитна св зь магнитопроводов и непосто нство зазора между преобразователем и исследуемым изделием.However, it has a low reliability of control, as the indicator readings are affected by the magnetic coupling of the magnetic cores and the inadequacy of the gap between the transducer and the product under study.

Известен также преобразователь, который содержит- феррозонд с продольным воэбузвдением, ферромагнитный сердечник П-образной формы, установленный внутри общей возбуждак«цей обмотки. измерительные обмотки выполнены в 34 раза короче сердечника и размещены на его концах 4 .Also known is a transducer that contains a ferrosonde with a longitudinal beam, a ferromagnetic U-shaped core mounted inside a common exciter “winding circuit. The measuring windings are 34 times shorter than the core and placed at its ends 4.

В результате применени общей намагничи .вакнцей обмотки чувствительность преобразовател к обнаружению внутренних напр жений уменьшаетс , а исследование остаточных напр жений невозможно, так как не обеспечиваетс одинакова высока чувствительность As a result of using common magnetized winding windings, the sensitivity of the transducer to the detection of internal stresses is reduced, and the study of residual stresses is impossible because the same high sensitivity is not ensured.

к концентраторам напр жений и раэви вающимс усталостным трещинам мгшых размеров. Невозможна также одновременна регистраци сигнала в двух направлени х от концентратора механических напр жений и определение усталост ных.изменений материала, последовательно возникающих в наиболее напр женных участках, с регистрацией экстремумов от незначительных изменений составл ющей индукции магнитного потока рассе ни .to stress concentrators and razvivivayuschimi fatigue cracks mgshyh sizes. It is also impossible to simultaneously register a signal in two directions from a mechanical stress concentrator and to determine fatigue changes in the material that occur successively in the most stressed areas, with registration of extremes from minor changes in the component of the magnetic flux flux induction.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс способ контрол ф11зйко-механических параметров ферромагнитншк: материалов,за клю1чающийс в том, что изделие намагничивают одновременно посто нным иThe closest to the technical essence of the invention is a method of controlling the mechanical and mechanical parameters of ferromagnetic: materials, in that the product is magnetized simultaneously constant and

п1ере(июнным магнитными пол мш и определ ют амплитуду сигнала преобразовател , по которой суд т о КОНТРОЛИруемом параметре |5 .The transducer (the magnetic field and the amplitude of the signal of the converter, according to which the controlled parameter | 5 is judged).

.Недостатком данного способа вл в с то,что дл измерени коэЕ цит в ной силы иеовход ма каждый раз nefjejci измерением компенсаци до .нул измер емого магнитного пол ,что не отвечлет (ютинным услови м измерени ко рцитйвиой силы. Кроме того, дл осущес влени данного сгюсрба необходима система переменного одмагничивани в виде катушки, что усложн ет конструкцию и аппаратуру контрол , кроме того используетс электромагнитный преобразователь в конструкции которого иэме{жтелька не дает возможность проводить измерени напр жений , измер ть магнитную анизотрпию , направление действи напр жений Невозможно осуществл ть непрерывный контроль вертикальных и труднодоступных потолочных конструкций в течение длительного времени без съема преобразовател .The disadvantage of this method is that for measuring the EE of the input, the input every time nefjejci measuring compensation to a magnitude of the measured magnetic field, which does not correspond to the correct measuring conditions for corrosive force. This sgusrba requires an alternating magnetization system in the form of a coil, which complicates the design and control equipment, besides, an electromagnetic converter is used in the design of which ieme {the cable does not allow for the measurement of voltages, and measures anizotrpiyu be magnetic, acting stress direction is impossible to carry out the continuous control of the vertical and hard ceiling structures for a long time without removing the transducer.

Способ также не позвол ет измерит локально остаточные на пр жени , определить наличие концентраторов напр жений , привод щих к усталостной повреждаемости в структуре материала, не Обеспечивает необходимой надежности и достоверности контрол при статическом и динамическом нагружении , не чувствителен к изменению внутренних напр жений и обладает слабой разрешающей способностью к изменению коэрцитивной силы.The method also does not allow measuring locally residual stresses, determine the presence of stress concentrators resulting in fatigue damage in the structure of the material, does not provide the necessary reliability and reliability of control under static and dynamic loading, is not sensitive to changes in internal stresses and has a weak resolution to change the coercive force.

Наиболее близким по технической л сущности к изобретению вл етс преобразователь , содержшций цилиндрический осесимметричный посто нный магни и расположенный по оси магнита магниточувствительный элемент б .The closest to the technical essence of the invention is a transducer, the contents of a cylindrical axisymmetric permanent magnesium and a magnetically sensitive element located along the axis of the magnet b.

Однако известный преобразователь обладает низкой достоверностью контрол , так как на показани индикатора существенное вли ние будет оказывать магнитна св зь магнитопроводов и зазор, между преобразователем и исследуемым материалом.However, the known transducer has a low reliability of control, since the magnetic readings of the magnetic cores and the gap between the transducer and the material under test will have a significant effect on the indicator readings.

Цель изобретени - повышение надежности и достоверности контрол пр статическом и динамическом нагружении .The purpose of the invention is to increase the reliability and reliability of monitoring static and dynamic loading.

Поставленна цедь достигаетс тем что с помощью электромагнитного преобразовател с осесимметричным посто нным цилиндрическим магнитом по максимуму амплитуды его сигнала, пропорциональной нормальной составл юще индукции магнитного потока рассе ни определ ют зону концентрации напр жений или зону с развивакхдейс усталостной трещиной, сканируют преобра .зователем поверхность материала вокру .г определенной зоны, стро т зависимость изменени амплитуды сигнала преобразовател в радиальных направлени х от зоны концентрации напр жений и йо полученной зависимости суд т о величине и направлении напр жений , стади х усталостной повре кдаемости и оставшемс ресурсе.The setpoint is achieved by using an electromagnetic transducer with an axisymmetric permanent cylindrical magnet to determine the stress concentration zone or the area with a developed fatigue crack by converting the surface of the material into the plasma by the maximum amplitude of its signal proportional to the normal component of the magnetic flux flux. .g of a certain zone, the dependence of the amplitude of the signal of the converter in radial directions on the concentration zone The dependences and dependencies obtained are judged on the magnitude and direction of stresses, the stages of fatigue damage and the remaining resource.

А в преобразователе дл осуществлени способа магниточувствительный элемент установлен с возможностью перемещени вдоль оси магнита и выполнен в виде не менее чем двух феррозондов-градиентог ютров с П-образными сердечниками, каждый из которых расположен симметрично относительно оси магнита, а высота боковых ветвей сердечников феррозонда-градиентометра и внутренний диаметр цилиндрического канала магнита выбраны из соотношени 1:3, возбуждающие обмотки феррозонда-градиентомегра распрэелены вдоль боковы: ветвей сердечников , а измерительные обмотки расположены на концах ветвей и выполнены в 5-6 раз короче возбуждающих бмоток. Кроме того, преобразователь снабжен магнитной фокусирующей сисемой , выполненной в виде стакана из агнитом гкого материала, охватываюего посто нный магнит и имеющего тверстие в области расположени ферозондов-градиентометров .And in the converter for implementing the method, the magnetically sensitive element is mounted with the possibility of movement along the magnet axis and is made in the form of at least two flux-probes-gradient pulses with U-shaped cores, each of which is symmetrically located with respect to the axle of the magnet, and the inner diameter of the cylindrical channel of the magnet is selected from a ratio of 1: 3, the exciting windings of the flux-gradient-gradientgr are distributed along the side: core branches, and The electrical windings are located at the ends of the branches and are 5-6 times shorter than the exciting windings. In addition, the transducer is equipped with a magnetic focusing system, made in the form of a cup made of a glowing soft material, which encloses a permanent magnet and has a hole in the area of fensonde gradiometers.

На чертеже представлен преобразователь дл осуществлени способа.The drawing shows a converter for carrying out the method.

Преобразователь содержит цилиндрический осесимметричный постр нный магнит 1 и расположенный по оси магнита с возможностью перемещени вдоль нее. магниточувствительный элемент, выполненный в виде не менее чем двух феррозондов-градиентометров с П-образными сердечниками 2 и 3, каждый из которых расположен симметрично относительно оси магнита 1.The converter contains a cylindrical axisymmetric stationary magnet 1 and located along the axis of the magnet with the possibility of movement along it. magnetically sensitive element, made in the form of at least two flux-probes-gradiometers with U-shaped cores 2 and 3, each of which is located symmetrically relative to the axis of the magnet 1.

Высота боковых стержней сердечников и внутренний диаметр цилиндрического канала 4 магнита 1 выбраны из соотношени 1:3.The height of the side cores of the cores and the inner diameter of the cylindrical channel 4 of the magnet 1 are selected from a ratio of 1: 3.

Возбуждающие обмотки 5 каждого феррозонда-градиентометра распределены вдоль боковых ветвей 6 П-образных сердечников, а измерительные обмотки 7 размещены на концах ветвей и выполнены в 5-6 раз короче возбуждающих обмоток.The exciting windings 5 of each flux-gate-gradiometer are distributed along the side branches of 6 U-shaped cores, and the measuring windings 7 are placed at the ends of the branches and are 5-6 times shorter than the exciting windings.

ФеррЬзонды-градиентометры с помощью держател 8 закреплены внутри каркаса 9, ориентированного относительно цилиндрического канала 4 посто нного магнита 1.Ориентаци производитс при настройке таким образом, что продольна ось симметрии П-образных сердечников совпадает с осью симметрии магнита 1. Каркас 9 выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещени по отношению к, магниту 1 счастотой,обратно пропорциональной скорости сканировани . Корпус 10 преобразовател выполнен с градусной шкалой, а каркас 9 - со стрелочным индикатором 11.The ferro probe-gradiometers using the holder 8 are fixed inside the frame 9, oriented relative to the cylindrical channel 4 of the permanent magnet 1. The orientation is performed during adjustment in such a way that the longitudinal axis of symmetry of the U-shaped cores coincides with the axis of symmetry of the magnet 1. The frame 9 is configured to return -accessible movement in relation to, magnet 1 happiness, inversely proportional to the scanning speed. The housing 10 of the transducer is made with a degree scale, and the frame 9 with a dial indicator 11.

Преобразователь позвол ет в преде лгис точности градусной шкалы отмечать на контролируемом изделии маправлеше линий действи главт напр жении по максимуму сигиала с измерительных обмоток феррозондов-градиентом тров .The converter allows to determine the degree scale on the monitored item above the lines of action, according to the accuracy of the maximum scale of the sigal with the measuring windings of the fluxgate gradient.

В случае контрол криволинейных поверхностей на посто нный магнит 1 устанавливаетс магнитна фокусир)поща система 12 в виде стакана из магнитом гкого материала, имеюща отверстие 13 в области расположени феррозондов. Область между корпусом и магнитом 1 заполнена жидким гелием или азотом.In the case of controlling curvilinear surfaces, a magnetic focusing device is installed on the permanent magnet 1) system 12 in the form of a cup of magnetically soft material, having an opening 13 in the region of the location of the flux-probes. The area between the housing and the magnet 1 is filled with liquid helium or nitrogen.

Способ осуществл етс следующим образом.The method is carried out as follows.

В начальный момент преобразователь устанавливаетс так, что одна пара феррозондов ориентирована своими ветв ми по градусной шкале на нуль. Преобразователь устанавливают на контролируемую поверхность ферромагнитного материала таким образом, что перед началом проведени измерений феррозонды наход тс в нейтральной точке (в рабочем объеме) цилиндрического канала 4 посто нного магнита. Это достиo гаетс регулировкой каркаса 9 с феррозондами относительно магнита 1 вдоль его оси. Показани на индикаторе 11 измерительного прибора при этом близки к нулю.At the initial time, the transducer is set so that one pair of flux-probes is oriented with its branches along the degree scale to zero. The transducer is installed on the controlled surface of the ferromagnetic material in such a way that before starting the measurements, the flux-probes are in the neutral point (in the working volume) of the cylindrical channel 4 of the permanent magnet. This is achieved by adjusting the frame 9 with the flux-probes relative to the magnet 1 along its axis. The indications on the meter indicator 11 are close to zero.

5five

Переменное магнитное поле создаетс поочередно через электронный коммутатор {не показан) П-образными сердечниками 2 и 3 феррозондов-гр.адиенЮметров с возбузвдакмцими обмотками 5, An alternating magnetic field is created alternately through an electronic switch {not shown) with U-shaped cores 2 and 3 of flux-gates-gadi gauges with an excitation winding 5,

0 которые пита10тс переменным током звуковой частоты. Переменное магнитное поле направлено под углом «. 90° к посто нному магнитному полю.0 who feeds alternating current audio frequency. The alternating magnetic field is directed at an angle. " 90 ° to constant magnetic field.

Посто нное магнитное поле создаетс сверхпровод щим осесимметричным A constant magnetic field is created by a superconducting axisymmetric

5 посто нным магнитом 1 и направлено . под углом-jf и 45° к контролируемому изделию. Взаимодействие зтцх двух полей в объеме сердечников с продольным возбуждением приводит к по влению в 5 by a permanent magnet 1 and directed. at an angle-jf and 45 ° to the controlled product. The interaction of two fields in the volume of cores with longitudinal excitation leads to the appearance of

0 измерительных обмотках 7 ЭДС сигнала второй- гармоники, по величине которой суд т об изменении индукции магнитного потока рассе ни .0 measuring windings 7 emf signals of the second harmonic, the value of which determines the change in the induction of the magnetic flux of the scattering.

Электронный коммутатор переключа5 етс на ту пару феррозондов, ветви которых ориентированы на нуль градусной шкалы. Затем он отключает намагничивающие обмотки первой пары и подключает вторую пару феррозондов. Сиг0 нал на измерительный прибор теперь поступает со второй пара,расположенной под углом 90° к первой. Таким образом, измер етс амплитуда сигнала в двух направлени х.The electronic switch is switched to the pair of flux-probes whose branches are oriented on a zero-degree scale. Then he disconnects the magnetizing windings of the first pair and connects the second pair of flux-probes. The signal to the measuring instrument now comes from a second pair located at an angle of 90 ° to the first. Thus, the amplitude of the signal is measured in two directions.

При обнаружении зоны с концентра5 цией механических напр жений по максимуму гмплнтуды сигнала, начинают сканировать поверхность материала вдоль радиальных направлений по заданной функции от зоны концентрации When a zone with a concentration of mechanical stresses is detected by the maximum signal amplitude, they begin to scan the surface of the material along the radial directions for a given function from the concentration zone

O напр жений или места развити усталостной повреждаемости.O stresses or places of development of fatigue damage.

Стро т зависимость амплитуды сигнала от координат перемещени преобразовател . По пoJiyчeннoй зависимос5 ти стро т эпюру распределени внутренних напр жений, по которой суд т о величине и направлении напр жений, а также о процессе накоплени усталостной повреждаемости в материале издели . По максимумам или минимумам сиг0 налов определ ют стадии усталостной повреждаемости и оставшийс ресурс.The dependence of the signal amplitude on the coordinates of the transducer is plotted. According to the dependency, a plot of the distribution of internal stresses is constructed, according to which the magnitude and direction of the stresses, as well as the process of accumulation of fatigue damage in the material of the product is judged. The maxima or minima of the signals determine the stages of fatigue damage and the remaining resource.

Способ и преобразователь дл его осуществлени позвол ют определ ть величину и направление действи главThe method and transducer for its implementation allow to determine the magnitude and direction of action of the heads.

Claims

Claim

1. The control method of physical and mechanical. parameters of ferromagnetic materials, which consists in the fact that the product is magnetized simultaneously by constant and alternating magnetic fields and the amplitude of the converter signal is determined, i.e., in order to increase the reliability and reliability of control under static and dynamic loading, using an electromagnetic transducer with an axisymmetric permanent cylindrical magnet to the maximum amplitude of its signal, proportional to the normal component of the induction of magnetic flux scattering, determine They draw a zone of stress concentration or a zone with a developing fatigue crack, scan the surface of the material around a certain area by the transducer, plot the dependence of the amplitude of the transducer signal in radial directions on the zone of stress concentration, and determine the magnitude and direction of stresses, stages of fatigue damage, and remaining resource.

2. Converter / for implementing the method according to π. 1, comprising a cylindrical axisymmetric permanent magnet and a magnetically sensitive element located along the axis, characterized in that the magnetically sensitive element is mounted for movement along the axis of the magnet and is made in the form of at least two flux-gate gradiometers with U-shaped cores, each of which is located symmetrically with respect to the axis of the magnet, and the height of the side branches of the cores of the ferrozondagradientometer and the inner diameter of the cylindrical channel of the magnet were selected ⁴ wounds from a ratio of 1: 3.

3. A converter according to π. · 2, characterized in that the exciting windings of the fluxgate gradient meter are distributed along the side branches of the cores, and the measuring windings are located at the ends of the branches and are 5-6 times shorter than the exciting windings.

4. The converter according to paragraphs. 2 and 3, characterized in that it is equipped with a magnetic focusing system, made in the form of a glass of soft magnetic material, enclosing a real magnet and having an opening in the region of location of the fluxgate gradiometers.