ПОДЛОЖКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области неразрушающего, в частности, ультразвукового контроля материалов и изделий и может быть использована для контроля листового и сортового проката, а также труб.
Известен электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАГТ) [1], включающий индуктор или группу индукторов, корпус, выполненный из неферромагнитного металла, а также диэлектрический, чаще керамический протектор, вклеенный в корпус в районе индукторов. Известный преобразователь содержит корпус, индуктор и протектор в виде керамической пластины, предназначенный для защиты от повреждений индуктора. Протектор защищает от механических повреждений только индуктор и имеет, как правило, сравнительно небольшие размеры, сопоставимые с размером индуктора или группы индукторов и согласованную с индукторами форму.
Известен ЭМАП, в котором корпус в центральной части выполнен в виде цилиндра с отверстиями для концентраторов, снабженный пластиной из немагнитного материала, к которой прикреплена подложка, к которой приклеена керамическая пластина для защиты катушек индуктивности от механических повреждений при контакте подложки с объектом контроля [2].
Известен ЭМАП, содержащий корпус, в котором постоянные магниты смонтированы в обойме, вставленной в цилиндрический барабан. Барабан, магниты и обойма со стороны подложки с концентратором выполнены по окружности с общим радиусом, совпадающим с радиусом отверстия в корпусе, в которое вставлен барабан. В центральное отверстие подложки вклеена керамическая пластина для защиты катушки индуктивности от механических повреждений [3].
Известна подложка электромагнитно-акустического преобразователя, содержащая корпус, концентратор, одну или несколько катушек индуктивности и керамическую пластину, размещенную между подложкой и объектом ультразвукового контроля, с размерами, существенно превышающими размеры катушки или группы катушек индуктивности, имеющую площадь, соизмеримую с площадью рабочей поверхности подложки, согласованную с подложкой и объектом контроля по форме, в которой часть керамической пластины за пределами керамической пластины, прилегающей непосредственно к катушкам индуктивности, выполнена в виде слоя керамики, толщиной от 0,5 до 10 мм, образованного на поверхности подложки, непосредственно примыкающей к объекту контроля, например, напылением, нанесенного на всю остальную поверхность подложки, на одном уровне с керамической пластиной, прилегающей к катушкам индуктивности [4].
Недостатком известных ЭМАП является низкая механическая, температурная и эрозионная стойкость протекторов, защищающих катушки индуктивности от механических повреждений при контакте подложки с объектом контроля.
Хотя воздушная подушка предназначена для эффективной защиты преобразователя от действия температуры и истирания, контролируемый металл может иметь неровности, выступающие дефекты на поверхности и отклонения формы от номинала. Это определяет возможность прямого механического контакта ЭМАП с изделием и, как следствие, его повреждение. Кроме того, срываемые потоком формирующего воздушную подушку сжатого воздуха твердые частицы окалины, разгоняясь до высоких скоростей, оказывают эрозионное, разрушающее воздействие на рабочую поверхность преобразователя и в первую очередь на протектор. Металл подложки является во всех практически значимых случаях материалом более мягким по сравнению с керамикой, из которой изготовлен протектор. Царапины, ссадины, локальные истирания резко снижают эффективность воздушной подушки. Различие физических свойств материалов, находящихся в зоне воздушной подушки определяет неравномерный механический и эрозионный износ преобразователя. Особенно интенсивной эрозии подвержено клеевое соединение между контуром керамики и подложкой. При осуществлении высокотемпературного ультразвукового контроля циклы «нагрев-охлаждение» также отрицательно влияют на срок службы ЭМАП из-за различия в коэффициентах расширения применяемых материалов.
Задачей предлагаемого изобретения (полезной модели) является существенное повышение технологичности изготовления преобразователя за счет повышения механической прочности и эрозионной стойкости преобразователя.
Указанная задача решается тем, что в подложке электромагнитно-акустического преобразователя, содержащей корпус с керамическим покрытием поверхности со стороны объекта контроля, концентратор, одну или несколько катушек индуктивности и протектор, протектор изготовлен, например, из пластика или из композиционного материала, и выполнен в виде диэлектрической или частично проводящей пластины, имеет равномерную или переменную толщину, минимальную в зоне активной части и увеличивающуюся к периферии, а керамическое покрытие подложки, выполненное, например, при помощи напыления, имеет толщину от 0,05 до 10 мм, причем в протектор могут быть внедрены керамические вставки.
Конструкция предлагаемой подложки поясняется рисунком на фиг.1
Подложка электромагнитно-акустического преобразователя содержит корпус 1 с керамическим покрытием поверхности со стороны объекта контроля (ОК), концентратор 2, одну или несколько катушек индуктивности 3, залитые клеем 4, протектор 5, изготовленный, например, из пластика или из композиционного материала и выполненный в виде диэлектрической или частично проводящей пластины. Протектор 5 имеет равномерную или переменную толщину, минимальную в зоне активной части и увеличивающуюся к периферии, а керамическое покрытие 6 подложки, выполненное, например, при помощи напыления, имеет толщину от 0,05 до 10 мм, причем в протектор 5 могут быть внедрены керамические вставки 7. В корпусе 1 выполнены отверстия 8 для подачи сжатого воздуха, необходимого для создания «воздушной подушки».
Предлагаемая подложка ЭМАП обладает высокой стойкостью, характерной для керамических подложек, не является хрупкой и сохраняет великолепные свойства электромагнитного экрана.
Предлагаемая подложка ЭМАП отлично зарекомендовала себя на практике. Срок службы ЭМАП возрос в среднем в 4,5 раза по сравнению с металлическими подложками и в 1,7 раза по сравнению с керамическими пластинами, прикрепляемых к поверхности подложек с помощью клея, или расположенных только под катушками индуктивности. Испытания предлагаемого ЭМАП на уральской стали показали, что подложки с напылением керамики от 0,05 мм и протекторами с керамическими вставками, способны отлично противостоять истиранию и эрозии и демонстрируют работоспособность при пробеге более 700 км.
Источники информации
1. Патент РФ №2295125
2. Патент РФ №2247979
3. Патент РФ №2300763
4. Патент РФ №103927