Устройства магнитного контроля структуры, состава и механических свойств материалов и изделий

К настоящему времени создано громадное множество различных приборов магнитного контроля состава и механических свойств изделий. Невозможно не только описать устройство, но даже упомянуть большинство из них. Вследствие этого рассмотрим только те устройства и приборы контроля, которые получили наибольшее распространение и в различных модификациях используются до настоящего времени.

Коэрцитиметр с приставным преобразователем. При контроле крупногабаритных изделий использование соленоидов для намагничивания не представляется возможным, поэтому созданы приборы с намагничивающими и регистрирующими устройствами локального типа – коэрцитиметры с приставными электромагнитами. При локальном контроле показания регистрирующего прибора пропорциональны коэрцитивной силе, однако при этом на показания прибора могут оказывать влияние состояние поверхности контролируемого участка изделия (шероховатость, окалина, обезуглероженный слой), толщина изделий в месте контроля, наличие зазора между поверхностью изделия и преобразователем, кривизна поверхности, а также соотношение магнитных свойств ярма и изделия.

В качестве преобразователей в таких коэрцитиметрах чаще всего используют приставные П-образные электромагниты со встроенными в их магнитную цепь индикаторами магнитного потока (нуль-индикаторы). В первых коэрцитиметрах в межполюсную перемычку была вмонтирована подвижная рамка с током - по типу рамки в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы (коэрцитиметр Михеева М.Н., рис. 2.59а). В последующих моделях коэрцитиметров в качестве нуль-индикатора по предложению Януса Р.И. был использован рамочный феррозонд (рис. 2.59б), позволивший существенно повысить точность измерений. В современных моделях коэрцитиметров магнитный поток в составной цепи “преобразователь-объект” определяется с помощью одного или нескольких малогабаритных датчиков поля (датчик Холла, магниторезистор и т.д.).

Рис. 2.59. Конструкции приставных преобразователей коэрцитиметров

Рамочный феррозонд (рис.2.59б) изготовлен из пластин трансформаторного железа в виде прямоугольной рамки (2). На двух противоположных плечах сердечника размещены обмотки возбуждения (5) феррозонда, которые соединены между собой последовательно. Поверх обмоток возбуждения намотана измерительная обмотка (6).

При нулевом показании феррозондового индикатора величина тока размагничивания определяется следующим выражением:

, (2.116)

где – суммарное количество витков намагничивающих обмоток электромагнита; и – падение магнитного потенциала на изделия и на электромагните при магнитных потоках, равных нулю; , и – соответственно магнитные сопротивления магнитному потоку через воздух между полюсами электромагнита, воздушного зазора между полюсами и изделием и сопротивление самого изделия. Из приведённого выражения видно, что величина пропорциональна и, учитывая, что ~ ( - средняя длина магнитной силовой линии в изделии), получаем пропорциональность тока размагничивания коэрцитивной силе изделия.

При контроле полюса (4) приставного электромагнита приводят в соприкосновение с контролируемым участком (1) массивного изделия: в намагничивающие катушки (3) подают импульс намагничивающего тока, затем направление тока в катушках меняют на противоположное и плавно увеличивают его пока индикатор (стрелка или сигнал рамочного феррозонда) не покажет нулевое значение магнитного потока. По величине тока в катушках определяют относительную величину коэрцитивной силы участка изделия.

На основании опыта разработки и применения коэрцитиметров были сформулированы требования к размерам и характеристикам их приставных электромагнитов.

1. Высота полюсов электромагнита должна быть минимальной, позволяющей обеспечить размещение намагничивающих катушек и индикаторов размагниченного состояния (рамка с током, феррозонд или датчик Холла).

2. Чувствительность коэрцитиметра к изменению структуры и механических свойств контролируемых изделий будет тем выше, чем сильнее выражено неравенство , где и - значения коэрцитивной силы испытуемого участка изделия и материала сердечников электромагнита, а и - средние длины магнитных силовых линий в испытуемом изделии и сердечнике электромагнита соответственно. Нарушение этого условия может привести к преобладанию магнитных свойств сердечника над свойствами контролируемого изделия. Отсюда вытекает необходимость изготовления магнитопровода электромагнита из ферромагнитных материалов с малой (не более 1 А/см) коэрцитивной силой.

3. Расстояние между полюсами должно быть по возможности меньшим (определятся размерами намагничивающих обмоток и может быть уменьшено за счет встречно направленных наконечников на полюсах электромагнита).

Рис. 2.60. К определению коэрцитивной силы по величине остаточной

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: