КОЭРЦИТИМЕТР

Полезная модель относится к области магнитных измерений и может быть использована при неразрушающем контроле ферромагнитных изделий, имеющих различную конфигурацию: от плоских до круглых, например труб.
Известен феррозондовый коэрцитиметр (пат. РФ №2139550, МПК 6 G 01 R 33/12, G 01 N 27/72, опубл. 10.10.1999 г.), содержащий П-образный магнитопровод с полюсными наконечниками и феррозонд. На П-образном магнитопроводе размещены намагничивающая и размагничивающая обмотки, подключенные к источникам питания, а на феррозонде - компенсационная обмотка.
Общим для известного и заявленного коэрцитиметров является наличие в них магнитопровода, феррозонда и обмоток: намагничивающей, размагничивающей и компенсационной.
Известный коэрцитиметр достаточно эффективен при контроле изделий, совпадающих по форме с формой контактной поверхности полюсных наконечников его магнитопровода, например, плоских поверхностей, имеющих некоторые неровности (вследствие грубой механической обработки, окалину, и т.п.). Однако, его использование для контроля изделий другой формы, в частности прокатного профиля круглой формы, в том числе для контроля труб, привело бы к большим погрешностям, обусловленным наличием зазора между имеющими различную кривизну контактными поверхностями полюсов магнитопровода и поверхностью контролируемого объекта. Использование же в известном коэрцитиметре сменных полюсных наконечников с различной формой их контактной поверхности позволило бы контролировать изделия различной формы, но при этом увеличилась бы погрешность измерения, обусловленная, неточностью установки наконечников на полюсах магнитопровода и повысилась бы трудоемкость измерительных работ за счет смены полюсных наконечников. Кроме того, к недостаткам известного коэрцитиметра следует отнести необходимость подбора количества витков и величины напряжения смещения, подаваемого на феррозонд для компенсации влияния зазоров в заданном диапазоне изменения его и коэрцитивной силы.
Наиболее близким к заявленному по технической сущности является коэрцитиметр с приставным Н-образным электромагнитом (Табачник В.П., Чернова Г.С. Коэрцитиметр с приставным Н-образным электромагнитом. "Дефектоскопия", 1999, №10, с.67-75).
Известный коэрцитиметр с приставным электромагнитом Н-образной формы содержит магнитопровод, обмотки (намагничивающая, размагничивающая и компенсационная), а также феррозонд, сердечник которого является перемычкой магнитопровода. Намагничивающая и
одновременно размагничивающая обмотка размещена на участках магнитопровода, прилегающих к изделию, а компенсационная - на участках, удаленных от изделия. Полюса магнитопровода имеют плоскую контактную поверхность.
Общим для известного и заявленного коэрцитиметров является наличие в них Н-образного электромагнита, содержащего магнитопровод, обмотки и феррозонд, сердечник которого является перемычкой магнитопровода.
Известный коэрцитиметр предназначен для контроля изделий, имеющих плоскую поверхность, причем показания коэрцитиметра не зависят от наличия случайных, неконтролируемых зазоров между изделием и контактными поверхностями полюсов магнитопровода. Однако, применение его для контроля труб, прутков и т.п. привело бы к появлению дополнительного зазора вследствие уменьшения площади контакта полюсов магнитопровода и поверхности контролируемого изделия, а, следовательно, увеличению погрешности измерения.
Заявленная полезная модель направлена на расширение номенклатуры контролируемых изделий и минимизацию влияния зазора между полюсами магнитопровода и изделием на результаты контроля, а, следовательно, и на снижение погрешности измерений.
Это достигается тем, что в коэрцитиметре с приставным Н-образным электромагнитом, содержащим магнитопровод, обмотки и феррозонд, сердечник которого является перемычкой магнитопровода, контактные поверхности разноименных пар полюсов имеют различную форму или размер. Контактные поверхности полюсов могут иметь прямоугольную, V-образную форму или форму дуги окружности.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором схематично представлен один из возможных вариантов исполнения заявленного коэрцитиметра.
Заявлен коэрцитиметр, в котором приставной Н-образный электромагнит содержит магнитопровод 1 и феррозонд 2, сердечник которого служит перемычкой магнитопровода 1. На магнитопроводе 1 размещены последовательно соединенные между собой обмотки 3, 4 соответственно намагничивающая-размагничивающая 3 и компенсационная 4, подключенные к источникам питания (на рисунке не показаны). Обмотка 3 размещена на участках магнитопровода 1, прилегающих к контролируемому изделию 5, а обмотка 4 - на участках, удаленных от изделия 5. Обмотки 3 и 4 имеют одинаковое число витков, поэтому при установке магнитопровода 1 на изделие 5 разными парами полюсов 6 или 7 обмотки 3 и 4 меняются своими функциями. Контактные поверхности разноименных пар полюсов 6 и 7 магнитопровода 1 имеют разный профиль или размер. Форма контактных поверхностей полюсов 6 и 7 может быть прямоугольной, V-образной или иметь форму дуги окружности. На представленном чертеже полюса 6, обращенные к контролируемому изделию 5 (в данном случае к трубе), имеют контактные поверхности в форме дуги окружности, а полюса 7 - V-образной формы. Контактные поверхности разноименных полюсов могут
иметь одинаковую форму, но разные размеры: разные углы при вершине полюсов V-образной формы, разные диаметры дуги окружности и т.д.
Коэрцитиметр работает следующим образом. Магнитопровод 1 электромагнита полюсами 6 устанавливается на контролируемое изделие 5 (на чертеже - трубу). Через последовательно соединенные намагничивающую обмотку 3 и компенсационную обмотку 4 пропускается намагничивающий ток, который затем отключается и через обмотки 3 и 4 пропускается увеличивающийся от нуля размагничивающий ток, при этом сигнал на выходе феррозонда 2 уменьшается. Показания коэрцитиметра, соответствующие нулевому сигналу на выходе феррозонда 2, являются мерой коэрцитивной силы изделия 5. Аналогичный процесс происходит при установке магнитопровода 1 на изделие 5 полюсами 7, только в этом случае обмотка 4 будет являться намагничивающей - размагничивающей, а обмотка 3 - компенсационной.
Заявленный коэрцитиметр проходил испытания в лабораторных условиях на холоднодеформированных трубах диаметром 5-100 мм и толщиной стенок 0,25-15 мм, изготавливаемых на Первоуральском новотрубном заводе. Случайный зазор имитировался слоями бумаги, охватывающими трубу по окружности. Контактные поверхности одной пары полюсов магнитопровода имела форму дуги окружности, а другой -треугольную. Результаты испытаний сведены в таблицу.
Диаметр трубы, мм
6
25
96,4
Толщина стенки трубы, мм
0,8
3,5
1,8
Коэрцитивная сила, А/см
3,34
3,92
5,04
Форма контактных поверхностей полюсов магнитопровода
V-образная с углом при вершине 120°
Дуга окружности диаметром 100 мм
Воздушный зазор, состоящий из слоев бумаги, мм
Показания коэрцитиметра, мА
0
12,2
16,8
17,8
36,5
0,1
12,1
16,6
17,8
35,5
0,2
12,25
16,0
17,6
36,5
0,3
12,2
15,8
18,2
36,2
0,4
12,5
16,3
18,7
36,5
0,5
12,5
16,6
18,7
37,0
0,6
12,7
17,6
19,6
36,5
0,8
12,9
17,8
20,0
36,8
1,0
13,6
18,3
21,0
36,5
Как видно из приведенных в таблице данных, погрешность показаний коэрцитиметра при использовании заявленных форм контактных поверхностей полюсов магнитопровода и максимальном зазоре в 1мм не превышает 12%.
Различная форма контактных поверхностей разноименных пар полюсов магнитопровода в заявленном коэрцитиметре позволяет использовать его для контроля как листового проката, так и прокатного профиля различной формы, например труб диаметром от 6 до 100 мм и толщиной стенок до 3,5 мм, и получать результаты измерений с допустимой погрешностью при достаточно большой величине зазора между полюсами магнитопровода и контролируемым изделием. Таким образом, заявленный коэрцитиметр надежен в работе, прост в обслуживании и может быть использован для неразрушающего контроля обширной номенклатуры ферромагнитных изделий различной формы.