Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7359
(13) U
(46) 2011.06.30
(51) МПК
G 01R 33/02 (2006.01)
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ
(21) Номер заявки: u 20100976
(22) 2010.11.24
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт прикладной
физики Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Чурило Василий Романович;
Шарандо Владимир Иванович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт при-
кладной физики Национальной акаде-
мии наук Беларуси" (BY)
(57)
Устройство для контроля ферромагнитных изделий, состоящее из цилиндрического по-
стоянного магнита, пружины, магниточувствительного элемента, корпуса и измерительного
блока, отличающееся тем, что магниточувствительный элемент выполнен в виде индукци-
онной катушки с осевым отверстием, равным диаметру магнита, расположенной у основа-
ния корпуса и соединенной с измерительным блоком для интегрирования и регистрации
сигнала, пропорционального изменению потока остаточной магнитной индукции при отры-
ве корпуса от изделия.
(56)
1. Испытание магнитных материалов и систем / Е.В.Комаров, А.Я.Шихин. Под ред.
А.Я. Шихина. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 318.
2. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля /
М.Н.Михеев, Э.С.Горкунов. - М.: Наука, 1993. - С. 151.
Фиг. 1
BY7359U2011.06.30

2. BY 7359 U 2011.06.30
2
Полезная модель относится к средствам магнитного контроля и может быть использо-
вана для контроля свойств поверхностных слоев материалов и изделий.
Известно устройство для определения твердости ферромагнитных изделий, содер-
жащее намагничивающий соленоид, ось которого перпендикулярна поверхности кон-
тролируемого участка, подключенный к соленоиду источник импульсного тока и
феррозондовый измеритель магнитного поля внутри соленоида [1]. Устройство позволяет
измерять нормальную составляющую остаточной индукции над выбранным участком по-
верхности ферромагнитного изделия, пропорциональную коэрцитивной силе и твердости
этого участка. Однако устройство требует внешнего источника питания для создания до-
статочно сильных магнитных полей, имеет значительные габариты и вес, является стаци-
онарным и требует перемещения изделия в область контроля.
Наиболее близким к полезной модели является устройство для измерения остаточной
индукции [2], использующее метод намагничивания локального участка поверхности изде-
лия (создание точечного полюса) и состоящее из цилиндрического постоянного магнита,
пружины, корпуса с вращающейся частью, основанием и шкалой, двух симметрично распо-
ложенных феррозондов, регистрирующего прибора. Магнит приводят в соприкосновение с
поверхностью контролируемого изделия. После отведения магнита на поверхности образу-
ется точечный полюс. Величина внешнего поля, возникающего около полюса, оценивается
феррозондами, которые измеряют его тангенциальную составляющую. Устройство приме-
няется для неразрушающего контроля свойств, связанных с коэрцитивной силой. При пово-
роте феррозондов вокруг точечного полюса на поверхности не изотропного материала их
сигнал зависит от направления и состояния текстуры, которая таким образом контролирует-
ся. Недостатком устройства при его использовании для усредненной оценки коэрцитивной
силы либо связанных с ней свойств изделия является усложненная конструкция и сложный
процесс измерения: используются активные магниточувствительные элементы, требующие
создания цепей питания; в связи с зависимостью результата измерений от ориентации фер-
розондов относительно неоднородностей структуры, необходимо усреднение по серии из-
мерений при повороте системы феррозондов вокруг намагниченного участка.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, - упрощение конструкции устрой-
ства и процесса измерений, усреднение результата измерений по площади намагниченно-
го участка. Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит
цилиндрический постоянный магнит, пружину, магниточувствительный элемент, корпус и
измерительный блок, причем магниточувствительный элемент выполнен в виде индукци-
онной катушки с осевым отверстием, равным диаметру магнита, расположенной у осно-
вания корпуса и соединенной с измерительным блоком; конструкция измерительного
блока позволяет осуществлять интегрирование и регистрацию сигнала, возникающего в
катушке при ее перемещении в магнитном поле. Магнит приводят в соприкосновение с
поверхностью контролируемого изделия. После отведения магнита на поверхности обра-
зуется локальный намагниченный участок (точечный полюс). Величина потока остаточ-
ной магнитной индукции оценивается по интегральному сигналу, возникающему в
индуктивной катушке при отрыве корпуса от изделия и регистрируемому измерительным
блоком. В результате обеспечивается упрощение конструкции за счет замены ряда актив-
ных магниточувствительных элементов (феррозондов) одним пассивным (катушкой), ис-
ключается отдельная, в ряде случаев продолжительная операция измерения потока
остаточной магнитной индукции: его усредненное значение регистрируется в процессе
конечного снятия устройства с изделия.
На фиг. 1 показана схема устройства для контроля ферромагнитных изделий.
На фиг. 2 изображена зависимость величины изменения потока остаточной магнитной
индукции Fост. (относительные единицы), измеренной устройством при отрыве корпуса от
поверхности изделия, от содержания углерода % С в закаленных на мартенсит после по-
верхностного ТВЧ-нагрева стальных образцах.

3. BY 7359 U 2011.06.30
3
Полезная модель (фиг. 1) содержит цилиндрический постоянный магнит 1, подпружи-
ненный пружиной 2, индукционную катушку 3 с осевым отверстием, равным диаметру
магнита, корпус 4 и измерительный блок 5. Индукционная катушка 3 расположена у осно-
вания корпуса 4 и соединена с измерительным блоком 5; конструкция измерительного
блока позволяет осуществлять интегрирование и регистрацию сигнала, возникающего в
катушке при ее перемещении в магнитном поле. Устройство установлено на поверхность
контролируемого изделия 6.
Рассмотрим работу полезной модели.
Полезную модель устанавливают основанием корпуса 4 на поверхность контролируе-
мого изделия 6. Нажимая на торец магнита 1 и сдавливая пружину 2, приводят магнит в
соприкосновение с поверхностью изделия 6, затем отпускают торец; при этом пружина
отводит магнит от поверхности изделия. На поверхности, по оси катушки, образуется ло-
кальный намагниченный участок. Включают измерительный блок 5 и отрывают корпус 4
от изделия. В индукционной катушке 3 возникает сигнал, пропорциональный изменению
потока остаточной магнитной индукции Fост., который интегрируется измерительным бло-
ком 5. По величине зарегистрированного сигнала судят о связанных с остаточной намаг-
ниченностью свойствах изделия: химическом и фазовом составе, твердости, механических
напряжениях и т.п.
Работоспособность полезной модели подтверждается экспериментальными данными
(фиг. 2), полученными на подвергнутых поверхностной мартенситной закалке образцах
сталей с содержанием 0,1÷0,9 % C, 0,3÷0,7 % Si и 0,2÷0,5 % Mn. Остаточная магнитная
индукция при росте содержания углерода (% С) увеличивается, влияние колебаний при-
месей кремния и марганца отражается в разбросе показаний.
Полезная модель может использоваться для контроля связанных с остаточной намаг-
ниченностью свойств изделий (химического и фазового состава, твердости, механических
напряжений и т.п.). Использование в качестве магниточувствительного элемента удаляе-
мой от поверхности индукционной катушки позволяет упростить конструкцию устройства
и процесс измерений, обеспечивает усреднение результата измерений по площади намаг-
ниченного участка.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.