МАГНИТНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП

Полезная модель «Магнитный дефектоскоп» относится к области неразрушающего контроля и может быть использована при магнитопорошковом методе контроля для намагничивания и размагничивания проверяемых ферромагнитных изделий авиационной, железнодорожной, автомобильной и других видов техники.
Известны устройства магнитопорошковой дефектоскопии для намагничивания и размагничивания проверяемых изделий.
i
e
i
е
В магнитопорошковом дефектоскопе 77ПМД-3М (см. приложение) размагничивание осуществляют периодическим изменением направления постоянного тока в обмотках электромагнита или соленоида с одновременным их удалением от размагничиваемой детали. Направление тока изменяется четырьмя микровыключателями, установленными на одной оси со штурвальчиком, который вращают вручную с частотой 1...2 Гц при одновременном удалении намагничивающего устройства от размагничиваемой детали. При таком способе размагничивания деталь намагничивается по всему сечению, вызывая большое поле полюсов (размагничивающее поле). Согласно известной формуле H=H-NJ, где Н - результирующее поле внутри размагничиваемой детали; Н - внешнее поле электромагнита или соленоида; NJ - размагничивающее поле полюсов размагничиваемой детали; J - намагниченность; N - коэффициент, называемый размагничивающим фактором. Из формулы видно, что при большом поле полюсов поле внутри детали может оказаться недостаточным для размагничивания. Этот фактор снижает качество размагничивания. Кроме этого при такой схеме размагничивания регулирующие элементы, например триоды, нагреваются. Это уменьшает КПД и снижает надежность работы размагничивающего устройства.
В комплект дефектоскопа МД-50П для намагничивания и размагничивания включены электромагнит и соленоид, питаемые постоянным (или выпрямленным двухполупериодным) током. Размагничивание деталей предусмотрено путем периодического изменения направления тока в намагничивающем устройстве (соленоиде или электромагните) с одновременном уменьшении тока до нуля. Схеме
размагничивания дефектоскопа МД-50П присущи такие же недостатки как и дефектоскопу 77ПМД-3М.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является размагничивающее устройство дефектоскопа, выполненное по авторскому свидетельству №227668, бюллетень №30, 25.09.1968. Сущность схемы размагничивания этого устройства размагничивания состоит в том, что на электромагнит (соленоид) поступает выпрямленное (или постоянное) напряжение чередующейся полярности и с плавно снижающейся величиной от максимального значения до нуля (см. приложение). Это устройство также имеет недостатки: в ряде случаев недостаточное качество размагничивания проверяемых изделий, т.е. не соответствующее заданному уровню, снижение надежности устройства из-за нагрева регулирующих элементов и, следовательно, снижение КПД.
Задача, которая решается предлагаемой полезной моделью состоит в следующем: повышение качества размагничивания проверяемых деталей, уменьшение энергопотребления, увеличение КПД, повышение надежности работы предлагаемой полезной модели - магнитного дефектоскопа. Задача размагничивания решается путем не уменьшения амплитуды намагничивающего коммутируемого тока, а путем изменения частоты прямоугольного напряжения, подаваемого на намагничивающее устройство (соленоид, электромагнит), от 0,3 до 1 кГц при постоянной амплитуде напряжения. Поскольку форма выходного напряжения, подаваемого на намагничивающее устройство, прямоугольная, то ток в намагничивающем устройстве имеет пилообразную форму. Так как частота напряжения при размагничивании плавно увеличивается, то ток в индуктивности (электромагните, соленоиде) будет плавно снижаться, обеспечивая размагничивание. Кроме этого, вследствие скин-эффекта глубина проникновения поля с увеличением частоты будет уменьшаться, вызывая более полное размагничивание проверяемой детали. Достоинства схемы предлагаемого дефектоскопа: силовые элементы работают в ключевом режиме, что обеспечивает их меньший нагрев и, следовательно, меньшее энергопотребление и больший КПД и более высокую надежность предлагаемого магнитопорошкового дефектоскопа.
На фиг.1 показана структурная электрическая схема предлагаемой полезной модели, на которой обозначено: 1 - блок питания; 2 - регулятор напряжения; 3 - коммутатор тока; 4 - генератор тока; 5 - схема управления; 6 - связь схемы управления с генератором тока; 7 - клеммы для подключения намагничивающего устройства (соленоида или электромагнита); 8 - намагничивающие устройства; 9 - связь схемы управления с регулятором напряжения; 10 - переключатель режимов работы «Намагничивание» (Н) «Размагничивание» (Р); 11 - график изменения напряжения на прямом выходе генератора тока; 12 - график изменения напряжения на инверсном выходе генератора тока; 13 - регулятор частоты; 14 - Кнопка «Пуск»; 15 - регулятор тока; VT1, VT2, VT3, VT4 - триоды транзисторного моста; Д1...Д4; R1...R4-диоды и резисторы цепей развязки; А - амперметр.
вых
L
На фиг.2 показаны графики напряжения и тока в намагничивающем устройстве, на которой обозначено: U - напряжение на намагничивающем устройстве; L - тoк в намагничивающем устройстве; t - время.
Предлагаемый магнитный дефектоскоп содержит следующие элементы:
- блок питания 1, питаемый от сети напряжением = 27 В или от сети напряжением 220 В, 50 Гц. В блоке питания формируются напряжения для питания элементов схемы дефектоскопа и постоянное напряжение 24 В, подаваемое на регулятор напряжения 2.
- Регулятор напряжения 2, связанный с транзисторным мостом коммутатора тока 2 и по связи 9 - со схемой управления;
- Коммутатор тока 3, содержащий транзисторный мост, собранный на триодах VT1...VT4. Выход транзисторного моста соединен через амперметр А с клеммами 7, к которым подключено одно из намагничивающих устройств 8 (соленоид или электромагнит);
- Генератор тока 4, прямой выход которого соединен с триодами VT1 и VT4 через цепи развязки R1, Д1, Д4, R4, а инверсный - с триодами VT2 VT3 через цепи развязки R2, Д2, R3, Д3;
- Схема управления 5 соединена с генератором тока 2 по связи 6. Со схемой управления связан переключатель 10 «Режимы работы» -намагничивание или размагничивание.
- Регулятор частоты 13 генератора тока.
- Кнопка «Пуск» 14 схемы управления;
- Регулятор тока 15, соединенный с регулятором напряжения;
Работа предлагаемого магнитного дефектоскопа состоит в следующем.
А.В режиме размагничивания
Переключатель 10 режима работы находится в положении Р - размагничивание. С регулятора тока 2 поступает постоянное напряжение
24 В на транзисторный мост коммутатора тока 2. Напряжение 24 В обеспечивается сигналом, поступающим со схемы управления по связи 9.
вых
L
При нажатии кнопки «Пуск» 14 с программного устройства схемы управления по связи 6 поступает сигнал в генератор тока 4, под действием которого в течение установленной длительности процесса размагничивания (50-60 с) частота напряжения на прямом и инверсном выходах генератора тока плавно изменяется от 0,3 Гц до 1 кГц. С прямого выхода генератора тока напряжение прямоугольной формы 11 поступает на триоды VT4 и VT1, а с инверсного выхода такое же напряжение в противофазе поступает на триоды VT2 и VT3. В результате на клеммах 7, к которым подключено намагничивающее устройство 8, возникает прямоугольное напряжение U (фиг.2) постоянной амплитуды. В намагничивающем устройстве, как в индуктивной нагрузке, возникает ток L треугольной формы, который уменьшается по амплитуде практически до нуля с увеличением частоты напряжения до 1 кГц, что и обеспечивает размагничивание проверяемой детали. Качество размагничивания повышается из-за положительного влияния скин-эффекта. Следует отметить, что с увеличением частоты
намагничивающего поля уменьшается поле полюсов детали, т.е. уменьшается размагничивающий фактор. По окончании процесса размагничивания схема приходит в исходное состояние.
Размагничивание может выполняться путем ручного изменения частоты генератора тока регулятором частоты 13. При этом время размагничивания может изменяться путем изменения скорости перемещения движка регулятора частоты.
Б.При намагничиввании
В исходном состоянии переключатель 10 «Режимы работы» находится в положении Ннамагничивание. При этом со схемы управления на генератор тока 2 по связи 6 подается сигнал, под действием которого на прямом выходе генератора тока возникает напряжение нулевой частоты (постоянное напряжение), подаваемое на триоды VT1 и VT4. Напряжение на клеммах 7 и, следовательно, сила тока в намагничивающем устройстве будет зависеть только от напряжения на транзисторном мосте, подаваемого с регулятора напряжения 2, которое устанавливается вручную регулятором тока 15 в соответствии с требуемым режимом намагничивания проверяемой детали. Контроль проводят способом приложенного магнитного поля. Ток измеряется амперметром А (см. фиг.1).
Пример выполнения предлагаемого дефектоскопа.
Изготовлен действующий макет предлагаемого дефектоскопа по предлагаемой схеме, в которой использованы следующие элементы:
- Триоды типа КТ829А и КТ877Н
- Микроконтроллер Р1С 16F84A
Изготовленный макет дефектоскопа проверялся в условиях эксплуатации авиационной техники. Проверка макета дефектоскопа показала его высокую эффективность. Изготовленный макет предлагаемого дефектоскопа имеет следующие технические характеристики:
- максимальный ток намагничивания 4 А.
- длительность размагничивания 60 с.
- качество размагничивания удовлетворяет действующим техническим условиям на уровень размагниченности.
- Масса без намагничивающих устройств 0,2 кг.
Таким образом, проведенная и обоснованная совокупность признаков является необходимой и достаточной для получения положительного эффекта - повышение качества размагничивания, уменьшение энергопотребления, повышение КПД и надежности работы предлагаемого магнитного дефектоскопа.