МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП МДИ-ЭРАТ

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля деталей авиационной, ракетной, автомобильной и других видов техники магнитопорошковым методом в условиях эксплуатации и ремонта Этот метод основан на притяжении частиц магнитного порошка силами неоднородных магнитных полей, возникающих над дефектами на поверхности намагниченных деталей, изготовленных из ферромагнитных материалов. При нанесении магнитной суспензии в этих зонах образуются индикаторные рисунки в виде скоплений частиц порошка, по которым судят о наличии дефектов.
Намагничивают детали импульсными магнитопорошковыми дефектоскопами, а контроль проводят способом остаточной намагниченности.
Известен дефектоскоп ПМД-70 (Авторское свидетельство №227668, Бюл. №30, 25.09.1968 г.) (см. приложение), основанный на использовании импульсного тока, в нем не предусмотрена регулировка тока. Изменение силы тока при различной нагрузке (например, при различном числе витков кабеля) учитывается специалистом, проводящем контроль, исходя из опыта своей работы. Поэтому заданную намагниченность проверяемого изделия установить затруднительно.
Известен дефектоскоп УНМ 300/2000 (см. приложение), основанный также на использовании импульсного тока по авторскому свидетельству №227668. Дефектоскоп снабжен регулятором импульсного тока. Заданную силу импульсного тока устанавливают путем проб. Если импульс тока оказывается больше заданного, то регулятор тока поворачивают на некоторый угол против часовой стрелки и пропускают ток. Если ток оказывается меньше заданного, то регулятор тока поворачивают по часовой стрелке и снова пропускают ток. Таким образом, пропуская ток больше и меньше заданного добиваются нужного значения импульсного намагничивающего тока. При таком способе деталь многократно перемагничивается, при этом изменяется его "магнитная предыстория". Поэтому результирующая намагниченность оказывается не известной и не соответствует заданному режиму намагничивания.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является модульный магнитопорошковый дефектоскоп МДМ-И, выполненный по патенту №47104 (Бюл. №22, 10.06.2005 г., см. приложение). В этом дефектоскопе применен тот же способ установки заданного импульсного тока, при котором деталь многократно перемагничивается, существенно изменяется ее магнитная предыстория, поэтому результирующая намагниченность не соответствует заданному режиму намагничивания.
В 1960-1970 годах влияние магнитной предыстории на качество магнитопорошкового контроля не было достаточно исследовано для целей магнитопорошковой дефектоскопии, а достаточная. надежность контроля достигалась многими методическими приемами. В настоящее время требования к надежности контроля возросли. Способ установки режима намагничивания импульсным током, при котором деталь многократно перемагничивается, является не приемлемым.
Предлагаемая полезная модель не имеет указанного недостатка.
Целью предложенной полезной модели является повышение качества магнитопорошкового контроля деталей ракетной и авиационной техники за счет установки заданного режима намагничивания импульсным полем и заданной намагниченности проверяемой детали без предварительного перемагничивания детали, т.е. без отрицательного влияния магнитной предыстории детали.
Четкость индикаторных рисунков и достоверность контроля существенно зависят от намагниченности, правильности установки режимов намагничивания проверяемого изделия.
Намагниченность детали зависит от многих факторов, в том числе, от магнитной предыстории. Зависимость намагниченности намагничиваемого изделия от магнитной предыстории установлена Столетовым А.Г. в 1872 году и использована во многих фундаментальных трудах, отмечена, например, в Большой советской энциклопедии "Намагниченность остаточная зависит как от магнитных свойств материала, так и от его магнитной предыстории - характера предыдущих воздействий на него магнитного поля" (см. БСЭ, том 17, третье изд. М.: 1974. с.675).
При воздействии внешним намагничивающим полем в намагничиваемой детали происходит суперпозиция этого внешнего поля и поля, создаваемого намагниченностью (полями доменов) изделия. Кроме этого, магнитная предыстория зависит также от способа воздействия, которым она была наведена. Если было воздействие применяемого в названных дефектоскопах импульсного магнитного поля, первая гармоника которого имеет частоту 800 Гц, то возникают в изделии вихревые токи, которые создают также магнитные поля, неравномерно распределенные из-за возникающего скин-эффекта. При намагничивании с применением соленоида в виде витков кабеля возникают размагничивающие поля, определяемые формой изделия и изменяющиеся по изделию от точки к точке. Следует отметить также влияние магнитной вязкости на распределение намагниченности в детали.
В результате действия этих факторов деталь намагничивается, создается магнитная предыстория магнитного состояния детали с неизвестным значением намагниченности. Поэтому последующее воздействие магнитным полем заданной напряженности не может привести к получению требуемой намагниченности детали, а следовательно высокой достоверности контроля.
Предлагаемая полезная модель, направлена на решение задачи "Установление заданного импульсного тока без отрицательного действия неизвестного случайного параметра "магнитной предыстории", который в существующих дефектоскопах создается в процессе определения заданной величины импульсного тока.
0
0
0
0
max
з
з
Поставленная цель в предлагаемой полезной модели достигается расположением и связями между блоками, которыми устанавливается на разрядных конденсаторах С начальное напряжение U, обеспечивающее силу импульсного тока I в намагничивающем устройстве, магнитное поле которого существенно не изменяет магнитное состояние (магнитную предысторию) детали для магнитопорошкового контроля. По измеренному значению этого тока I, начальному напряжению U, максимальному значению напряжения U на конденсаторах С, заданному требуемому значению тока I определяется вычислительным блоком напряжение Us на конденсаторах, обеспечивающее заданный ток I в намагничивающем устройстве без какого-либо перемагничивания проверяемой детали, т.е. путем исключения влияния магнитной предыстории на намагниченность изделия и, следовательно, на эффективность магнитопорошкового контроля.
Фиг. 1. Схема расположения блоков магнитопорошкового дефектоскопа. На схеме обозначено:. 1, 2 выходы; 3, 4 - входы вычислительного блока. 5 - формирователь сигнала уровня заряда конденсаторов С; 6 - преобразователь напряжения;; 7 - блок управления; 8 - вычислительный блок; 9 - блок измерения тока; 10 - дисплей; 11 - разрядные конденсаторы; 12 - тиристорный мост; 13 - намагничивающее устройство (витки кабеля); 14 - датчик тока; 15 - деталь.
Фиг. 2. Промышленный образец магнитопорошкового дефектоскопа с подшипником, намагничиваемым тороидной обмоткой намагничивающего кабеля.
Обозначения, принятые при описании полезной модели:
0
0
0
U - напряжение на разрядных конденсаторах С, при котором ток I в намагничивающем устройстве создает магнитное поле, не изменяющее существенно магнитное состояние (магнитную предысторию) детали для магнитопорошкового контроля. Ток I зависит от нагрузки, т.е. от числа витков соленоида, магнитных свойств материала, массы детали и других факторов.
max
U - максимальное напряжение на разрядных конденсаторах.
max
max
max
0
I - максимальное значение тока в намагничивающем устройстве. При неизменном U ток I так же, как и ток I зависит от нагрузки.
max
I вычисляется в вычислительном блоке и может отображаться на дисплее.
max
Примечание. В предлагаемой модели I или близкий к нему ток по намагничивающему устройству не пропускается, что имеет место в аналогах и прототипе, при установке режима намагничивания (при определении заданного намагничивающего тока).
з
з
max
max
I - ток, заданный технологией контроля проверяемой детали, его значение может быть установлено I≤I. Если будет ошибочно установлено значение тока больше I, то на дисплее отображается предупреждение о такой ошибке.
з
з
з
U - напряжение на конденсаторах 11, при котором по намагничивающему устройству (при разряде конденсаторов С) пройдет импульсный заданный ток I. U вычисляется в вычислительном блоке предлагаемой модели.
Описание полезной модели
Предлагаемая полезная модель содержит:
5 - формирователь сигнала уровня заряда конденсаторов 11,
6 - преобразователь напряжения, 11 - разрядные конденсаторы, 12 - тиристорный мост, 7 - блок управления, 8 - вычислительный блок с выходами 1 и 2 и входами 3 и 4, причем выход 1 соединен с последовательно соединенными формирователем сигнала уровня заряда разрядных конденсаторов, преобразователем напряжения на разрядных конденсаторах, разрядными конденсаторами 11, тиристорным блоком 12 и намагничивающим устройством 13; выход 2-е дисплеем, а входы 3 и соответственно с датчиком тока, блоком измерения 9 и блоком управления 7, содержащим кнопки ПУСК, СТОП, подготовка и регулятор тока.
Работа предложенной полезной модели
0
0
max
При подключении полезной модели к сети питания напряжением 220 В, 50 Гц или к сети постоянного тока напряжением 24 В (стандартное напряжение бортовой сети самолетов и других летательных аппаратов) на конденсаторах 11 образуется начальное напряжение U. При нажатии кнопки "Подготовка" происходит разряд конденсаторов С, при этом по намагничивающему устройству пройдет незначительный ток I, значение которого через датчик тока и блок измерения поступает в вычислительный блок 8, в котором происходит вычисления максимального тока I, по следующей формуле
max
max
0
0
I=(U×I)/U, это значение может
p
max
з
отображаться на дисплее с подсказкой "Установите на дисплее заданное технологией контроля значение тока I≤I. Далее вычисляется напряжение U по формуле
з
max
з
max
U=(U×I)/I
з
Сигнал этого значения напряжения поступает на блоки 5 и 6, которыми устанавливается на конденсаторах 11 напряжение U.
На дисплее появляется подсказка "Готово, нажмите кнопку ПУСК". По намагничивающему устройству пройдет заданный ток.
0
max
Опытно установлено, что начальное напряжение целесообразно устанавливать U=(0,1-0,05)U.
Нами изготовлен, испытан опытный промышленный образец предлагаемой полезной модели, которая нами названа: "Магнитопорошковый дефектоскоп МДИ-ЭРАТ" (М - магнитопорошковый, Д - дефектоскоп, И - импульсного тока, ЭРАТ - для применения в условиях Э - эксплуатации, Р - ремонта, А - авиационной, Т - техники) (фиг. 2), который имеет следующие характеристики:
- автоматически устанавливается заданное значение импульсного тока без перемагничивания проверяемой детали в процессе его установки, при этом фактор влияния магнитной предыстории практически исключается.
- максимальное значение импульсного тока 4000 А;
- масса 6 кг;
- габаритные размеры 335×235×120 мм. При разработке дефектоскопа учитывался многолетний опыт применения магнитопорошковых дефектоскопов в условиях эксплуатации авиационной техники.
- разброс значений остаточной намагниченности при контроле деталей авиационной техники с применением дефектоскопа, разработанного на основе предлагаемой полезной модели, не превышает 10%
Погрешность установки заданного режима намагничивания с применением дефектоскопов- аналогов может превышать 50%.
Таким образом, приведенная и обоснованная совокупность признаков предлагаемой полезной модели является необходимой и достаточной для получения положительного качества магнитопорошкового контроля.