НАМАГНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИИ
MAGNETISING DEVICE FOR DEFECTOSCOPY

Предлагаемое изобретение относится к средствам неразрушающего контроля металлических изделий и предназначено для намагничивания контролируемых участков изделий до состояния, когда в области дефектов появляются магнитные поля рассеяния, регистрируемые с помощью, например, частиц магнитного порошка.
Известно намагничивающее устройство для дефектоскопии (патент РФ №2166754, МПК G01N 27/84, опубликован 10.05.2001 г.), содержащее цилиндрический магнитопровод, снабженный двумя полюсными наконечниками цилиндрической формы, консольно присоединенными к магнитопроводу посредством поворотных призм. В каждом полюсном наконечнике вмонтирован источник магнитного поля в виде постоянного магнита, на котором установлено резьбовое шунтирующее кольцо, имеющее возможность перемещения вдоль оси полюсного наконечника. Полюсные наконечники вместе с призмами имеют возможность перемещения вдоль центральной оси магнитопровода и поворота вокруг нее.
Из-за необходимости свинчивать шунтирующее кольцо с постоянного магнита в нейтральное (верхнее) положение перед каждым циклом намагничивания известного устройства, а перед каждым переносом устройства - вновь навинчивать на магнит для его шунтирования - сильно замедляет процесс намагничивания. Круглое сечение опорной части полюсных наконечников увеличивает растекание магнитного потока по контролируемому изделию, что снижает эффективность магнитного контроля. Наличие нескольких подвижных (шарнирных) связей между полюсными наконечниками и магнитопроводом, а также большая общая длина магнитопровода может ослабить магнитный контакт между ними и, следовательно, снизить мощность магнитного потока на полюсных наконечниках.
Известно намагничивающее устройство для дефектоскопии (патент РФ №2016403, МПК G01N 27/84, опубликован 15.07.1999 г.), содержащее источник магнитного поля, выполненный в виде электромагнита с катушкой и цилиндрическим сердечником, служащим общим магнитопроводом, на торцах которого установлено по одному полюсному наконечнику, неподвижно закрепленную рукоятку для перемещения устройства. Каждый полюсный наконечник набран из пакета пластин и имеет возможность поворота и фиксации под некоторым углом относительно центральной оси цилиндрического магнитопровода, то есть относительно сердечника, при этом каждая пластина в пакете имеет возможность радиального перемещения относительно друг друга.
Известное намагничивающее устройство имеет сложную конструкцию, требует использования источника электрического тока, что усложняет работу в полевых условиях. Кроме того, настройка положения пластин полюсных наконечников в случае часто меняющегося профиля контролируемых изделий требует затрат времени. Ввиду того, что намагничивание производится посредством волочения неподвижно зафиксированных полюсных наконечников по поверхности контролируемого изделия, необходимо преодолевать значительное трение при их линейном перемещении по этой поверхности и при отрыве полюсных наконечников от нее в условиях приложенного магнитного поля. Это увеличивает трудоемкость процесса намагничивания и снижает его скорость, особенно при контроле протяженных поверхностей. Наличие подвижной связи между полюсными наконечниками и магнитопроводом, а также между пластинами полюсных наконечников ослабляет магнитный контакт между ними и, следовательно, может снизить уровень намагничивания.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение его конструкции, ускорение его работы, повышение уровня намагничивания и снижение трудоемкости процесса намагничивания.
Поставленная задача решается тем, что намагничивающее устройство для дефектоскопии, содержащее источник магнитного поля, цилиндрический магнитопровод, на торцах которого имеются полюсные наконечники, рукоятку для его перемещения, согласно изобретению снабжено общей центральной осью, выполненной из немагнитного металла, источник магнитного поля выполнен в виде неподвижно установленного на общей центральной оси кольцевого постоянного магнита, имеющего высокую коэрцитивную силу, цилиндрический магнитопровод выполнен из двух одинаковых частей, плотно контактирующих с постоянным магнитом и составляющих одно целое с полюсными наконечниками, каждый из которых выполнен в форме правильной многогранной призмы, имеющей по меньшей мере пять граней и неподвижно установленной на общей центральной оси, рукоятка для перемещения устройства выполнена в виде одноплечего поворотного рычага, расположенного под прямым углом к общей центральной оси и включающего вилку, изготовленную из немагнитного металла и шарнирно соединенную с общей центральной осью, при этом вилка снабжена эксцентрично расположенным опорным элементом, имеющим возможность сцепления с полюсным наконечником для его поворота вокруг его оси.
Кольцевой постоянный магнит может быть изготовлен из магнитного сплава НЖБ (Nd-FeB).
Полюсные наконечники могут быть выполнены в форме шестигранной призмы.
Одноплечий поворотный рычаг может быть изготовлен из немагнитного металла.
Одноплечий поворотный рычаг вместе с вилкой может быть изготовлен в виде двух половин - левой и правой, - скрепленных жесткой связью.
Диаметр магнитопровода может быть выполнен меньшим диаметра окружности, вписанной в многогранную призму полюсного наконечника, на величину, достаточную для регистрации магнитных полей рассеяния от выявляемых дефектов.
Ширина полюса контактных площадок, образуемых гранями полюсных наконечников, может быть выбрана такой, чтобы ее отношение к расстоянию между полюсными наконечниками составляло не менее 0,5.
Технический результат предлагаемого изобретения выражается в усилении магнитного контакта между постоянным магнитом и полюсными наконечниками за счет плотного и неподвижного их соединения между собой, а также в обеспечении возможности проведения быстрого магнитного контроля изделий, имеющих протяженную поверхность, за счет придания полюсным наконечникам возможности качения по этой поверхности под действием крутящего момента, создаваемого поворотным рычагом.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид намагничивающего устройства в аксонометрической проекции; на фиг.2 - продольный разрез устройства; на фиг.3 - вид на вилку поворотного рычага со штифтом, находящимся в сцеплении с полюсным наконечником; на фиг.4 - схема расположения контактных площадок полюсных наконечников, установленных на поверхности контролируемого изделия.
Предлагаемое намагничивающее устройство для дефектоскопии содержит источник магнитного поля, выполненный в виде кольцевого постоянного магнита 1, изготовленного из сплава НЖБ (Nd-FeB), обладающего высокой коэрцитивной силой. На торцевых сторонах магнита 1 соосно с ним установлены полюсные наконечники 2 и 3 с цилиндрическими магнитопроводами 4 и 5, плотно контактирующими с торцевыми поверхностями постоянного магнита 1. Постоянный магнит 1 и полюсные наконечники 2 и 3 с магнитопроводами 4 и 5 неподвижно установлены на общей центральной оси 6, изготовленной из немагнитного металла, например из латуни. Полюсные наконечники 2 и 3 образуют два противоположных полюса и выполнены в форме правильных многогранных призм, имеющих по меньшей мере пять граней (на чертежах не показано) и составляющих одно целое с магнитопроводами 4 и 5. Диаметр d каждого магнитопровода 4 и 5 выполнен меньшим диаметра D условной окружности (на чертеже не показана), вписанной в многогранник каждого полюсного наконечника 2 и 3, на величину, достаточную для регистрации магнитных полей рассеяния от выявляемых дефектов. В предложенном варианте полюсные наконечники 2 и 3 выполнены в форме правильных шестигранных призм (фиг.1). Ширину полюса (ШП) контактных площадок 7 и 8 (фиг.4), образуемых гранями полюсных наконечников 2 и 3, выбирают такой, чтобы ее отношение к межполюсному расстоянию (MP) между полюсными наконечниками 2 и 3 составляло не менее 0,5. Предлагаемое устройство имеет рукоятку для его перемещения, которая выполнена в виде изготовленного из немагнитного металла одноплечего поворотного рычага 9, расположенного под прямым углом к общей центральной оси 6 и включающего вилку 10, шарнирно соединенную с обоими концами общей центральной оси 6. В целях облегчения монтажа вилки 10 на оси 6 одноплечий поворотный рычаг 9 вместе с вилкой 10 может быть изготовлен в виде двух половин - левой и правой, - скрепленных жесткой связью, например винтами (на чертежах не обозначены). Вилка 10 изготовлена из немагнитного металла и имеет на своих концах присоединительные отверстия (на чертежах не обозначены). При этом вилка 10 снабжена эксцентрично расположенным опорным элементом, имеющим возможность сцепления с полюсным наконечником 3 для его поворота вокруг своей оси вместе с осью 6 в отверстиях вилки 10. Эксцентрично расположенный опорный элемент выполнен в виде штифта 11, который входит в одно из опорных отверстий 12, выполненных в боковой стороне полюсного наконечника 3 и равномерно размещенных по окружности. Штифт 11 смонтирован на конце двуплечего рычага 13, установленного с возможностью качания на оси 14, закрепленной в сквозной прорези 15, выполненной в боковой части вилки 10. Штифт 11 имеет возможность выхода из опорного отверстия 12 при нажатии на противоположный конец рычага 13. Противоположный конец рычага 13 подпружинен и имеет возможность возврата в исходное положение за счет упругости пружины (на чертежах не показана).
Предложенное намагничивающее устройство работает следующим образом. С помощью поворотного рычага 9, зафиксированного штифтом 11 в опорном отверстии 12 полюсного наконечника 3, оператор устанавливает устройство на поверхности контролируемого изделия 16 с опорой на нее двух противолежащих граней с контактными площадками 7 и 8 полюсных наконечников 2 и 3. При контакте указанных двух граней с поверхностью изделия 16 происходит их активизация, то есть между ними образуется замкнутая магнитная цепь, проходящая через участок изделия 16, заключенный между этой парой граней. Под воздействием магнитного поля Н указанный участок изделия 16 вместе со сварным швом 17 намагничивается, что позволяет произвести его дефектоскопию с помощью магнитного порошка или магнитного зонда (на чертежах не показаны). Для передвижения устройства на последующий участок поверхности контролируемого изделия 16 оператор нажимает на подпружиненное плечо рычага 13, которое отклоняется на некоторый угол. При этом его противоположное плечо отходит от боковой поверхности полюсного наконечника 3, и штифт 11 выходит из зацепления с опорным отверстием 12, освобождая поворотный рычаг 9. Оператор переводит рычаг 9 в верхнее положение, а затем, отпуская подпружиненное плечо рычага 13, вводит штифт 11 в ближайшее опорное отверстие 12 и фиксирует рычаг 9 в нем. Далее оператор переводит поворотный рычаг 9 из верхнего положения в нижнее, используя его в этом случае как рычаг второго рода. При этом штифт 11, опираясь через отверстие 12 на полюсный наконечник 3, создает крутящий момент, который заставляет полюсный наконечник 3 перекатиться через свое переднее ребро и поворачивает его вокруг своей оси по часовой стрелке вместе с осью 6 в отверстиях вилки 10. Вместе с ним поворачиваются магнит 1 и полюсный наконечник 2, так как они плотно соединены между собой магнитными силами и неподвижно установлены на общей центральной оси 6. Поворачиваясь по часовой стрелке под действием крутящего момента, обе призмы полюсных наконечников 2 и 3 перекатываются через свои ребра по поверхности контролируемого изделия 16 и устанавливаются следующей парой своих граней на следующий по ходу движения участок поверхности контролируемого изделия 16. Перевод рычага 9 из верхнего положения в нижнее не требует больших усилий, так как многогранная форма полюсных наконечников 2 и 3 приближается к форме колеса и поэтому отрыв граней полюсных наконечников 2 и 3 от контактных площадок 7 и 8 происходит как процесс перекатывания колеса по поверхности изделия 16. Для выявления дефекта другой ориентации, например при изменении направления контролируемого сварного шва 17, рычаг 9 отводят в одну сторону в горизонтальной плоскости, а затем - в другую. При этом рабочие грани полюсных наконечников 2 и 3, не отрываясь от поверхности контролируемого изделия 16, скользят по ней и располагаются в нужном направлении. Благодаря скольжению граней полюсных наконечников 2 и 3 указанная операция не требует больших усилий для разворота устройства на любой угол, расположенный в горизонтальной плоскости. Для снятия устройства с поверхности контролируемого изделия 16 достаточно с помощью рычага 9 повернуть полюсные наконечники 2 и 3 вокруг их оси на небольшой угол и поставить их на ребро. В этом положении площадь контакта с изделием 16 становится очень малой, и устройство легко отрывается от поверхности изделия 16.
Предложенное намагничивающее устройство по сравнению с известным имеет более простую конструкцию за счет рационального использования постоянного магнита вместо электромагнита. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет проводить магнитный контроль протяженных изделий в 2-3 раза быстрее, чем известное. При этом значительно снижается трудоемкость процесса намагничивания и повышается уровень намагничивания за счет более тесной и неподвижной связи между источником магнитного поля, магнитопроводами 4 и 5 и полюсными наконечниками 2 и 3.