RU2535632C1 - Приставной электромагнит к коэрцитиметру - Google Patents
Приставной электромагнит к коэрцитиметру Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535632C1 RU2535632C1 RU2013134490/28A RU2013134490A RU2535632C1 RU 2535632 C1 RU2535632 C1 RU 2535632C1 RU 2013134490/28 A RU2013134490/28 A RU 2013134490/28A RU 2013134490 A RU2013134490 A RU 2013134490A RU 2535632 C1 RU2535632 C1 RU 2535632C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic flux
- product
- sensitive element
- electromagnet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерений магнитных величин, затрагивает средства измерений механических свойств ферромагнитных материалов, имеющих корреляционную связь с их магнитными характеристиками, например коэрцитивной силой, и может быть использовано при неразрушающем контроле качества термической обработки ферромагнитных изделий. Приставной электромагнит к коэрцитиметру содержит П-образный магнитопровод, керны 1 которого соединены магнитопроводящей перемычкой 2. В теле магнитопроводящей перемычки 2 закреплен композитным материалом 3 чувствительный элемент 4, например датчик Холла, ось чувствительности которого расположена аксиально магнитному потоку перемычки. На кернах 1 установлены катушки намагничивания 5 и размагничивания 6, связанные с элементами измерительной схемы 7. Установка чувствительного элемента в магнитопроводящей перемычке осью чувствительности аксиально магнитному потоку и применение магнитопроводящего композита позволяет сконцентрировать и равномерно распределить магнитный поток от контролируемого изделия в магнитопроводящей перемычке, чем увеличивается чувствительность приставного электромагнита, повышается точность измерения тока размагничивания, коэрцитивной силы и механических свойств контролируемого изделия. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерений магнитных величин, затрагивает средства измерений механических свойств ферромагнитных материалов, имеющих корреляционную связь с их магнитными характеристиками, например коэрцитивной силой, и может быть использовано при неразрушающем контроле качества термической обработки ферромагнитных изделий.
Известен приставной электромагнит коэрцитиметра, описанный в книге М.А. Мельгуя «Магнитный контроль механических свойств сталей», Минск, «Наука и техника», 1980, стр.112. Приставной электромагнит имеет П-образный магнитопровод, состоящий из двух полюсов, замкнутых ферро-зондовым чувствительным элементом. Электромагнит устанавливают на контролируемое стальное изделие, намагничивают участок изделия между полюсами, а затем уравнивают магнитный поток изделия, пропуская ток через катушки намагничивания электромагнита в обратном направлении. Фиксируют ток размагничивания в момент, когда выходной сигнал феррозонда становится равным нулю. Напряженность магнитного поля, создаваемая размагничивающим током, корреляционно связана с механическими свойствами ферромагнитного изделия.
Положительным качеством описываемого приставного магнита является использование его чувствительного элемента в качестве перемычки между полюсами. При таком расположении чувствительного элемента весь магнитный поток от контролируемого изделия проходит через его сердечник.
Недостаток такого расположения чувствительного элемента проявляется в вероятности насыщении его сердечника при намагничивании контролируемого изделия. Величина тока намагничивания ограничена величиной, при которой сердечник чувствительного элемента насыщается и контролируемое изделие не может намагнититься до предельного значения.
Известно приставное устройство коэрцитиметра, описанное в а.с. СССР №1205089, G01R 33/12, опубликованном 15.01.86. Приставное устройство состоит из П-образного магнитопровода, устанавливаемого на контролируемый участок изделия, и чувствительного элемента, состоящего, как минимум, из одного звена, установленного с внутренней стороны магнитопровода под определенным углом между контролируемым изделием и полюсным наконечником вблизи его контакта с изделием. Чувствительный элемент реагирует на «выпуклость» магнитного потока, возникающего из-за зазора между приставным электромагнитом и изделием.
Положительным качеством изобретения является сплошной сердечник для намагничивания изделия, позволяющий намагнитить контролируемое изделие до предельных значений индукции.
Недостатком изобретения является невозможность измерения «выпуклости» магнитного потока при сложной конфигурации контролируемого изделия или применения полюсных наконечников, повторяющих форму изделия, поскольку расположить и закрепить чувствительный элемент становится сложно.
Частично недостатки устранены в приставном устройстве коэрцитиметра, описанном в а.с. СССР №2035745, G01R 33/12, опубликованном 20.05.95. Устройство содержит П-образный магнитопровод, замыкаемый испытуемым изделием и, как минимум, два чувствительных элемента, расположенных в плоскости магнитопровода между его полюсами и обмоткой намагничивания и установленных в определенных эмпирически подобранных местах. При размагничивании изделия током, проходящим через катушку устройства, фиксируют момент, когда поле между его сердечниками становится равномерным и измеряют величину сигнала одного из преобразователей, по которому судят о величине коэрцитивной силы или механических свойствах испытуемого изделия.
Положительное качество изобретения заключается в простоте конструкции и возможности применить приставной магнит к любой форме изделия.
Недостатком изобретения можно считать применение нескольких чувствительных к магнитному полю элементов, в совокупности составляющих чувствительный элемент всего приставного устройства коэрцитиметра. Чувствительный элемент приставного устройства установлен вне основного магнитного потока полюсных наконечников, поэтому он реагирует только на часть магнитного поля между ними, теряя информационное магнитное поле в самих наконечниках и снижая чувствительность всего приставного устройства в целом.
Приставной электромагнит для измерения коэрцитивной силы, описанный в а.с. СССР №279145, G01N 27/86, опубликованный 21.08.70, содержит магнитопровод, состоящий из симметричных Г-образных полюсных наконечников, помещенных в катушку намагничивания с зазором, катушек размагничивания, расположенных на концах кернов, и чувствительный элемент, установленный между кернами, образующий перемычку, расположенную выше катушек размагничивания.
Магнитное поле катушки намагничивания, преодолевая сопротивление зазора сердечника, намагничивает испытуемое изделие, причем чувствительный элемент прибора выключается из схемы прохождения магнитного потока за счет своего сердечника, имеющего малую индукцию насыщения.
После намагничивания, магнитный поток испытуемого изделия через полюсные наконечники замыкается, в основном, через чувствительный элемент прибора и частично через зазор магнитопровода. Магнитная индукция в чувствительном элементе становится ниже индукции насыщения его сердечника, и он переходит в рабочее состояние.
Положительная сторона изобретения состоит в простоте конструкции приставного электромагнита.
К недостаткам изобретения следует отнести увеличение тока намагничивания контролируемого изделия за счет преодоления магнитного сопротивления искусственного зазора сердечника, увеличения тока размагничивания за счет шунтирующего действия части магнитопровода электромагнита в намагничивающей катушке.
Известен приставной электромагнит к коэрцитиметру, описанный в а.с. СССР №626408, G01N 27/86, опубликованный 30.09.78, содержащий магнитопровод П-образной формы, перемычка которого состоит из двух частей: феррозондового преобразователя, являющегося чувствительным элементом, и магнитопроводящей скобы. На кернах магнитопровода закреплены намагничивающие и размагничивающие катушки. При намагничивании контролируемое изделие помещается на полюсы кернов магнитопровода. Пропускают через катушки намагничивания импульсный ток, достаточный для намагничивания контролируемого изделия. В момент намагничивания чувствительный элемент выключается из схемы прохождения магнитного потока, за счет насыщения его сердечника, а весь остальной магнитный поток намагничивания проходит через магнитопроводящую скобу перемычки и контролируемое изделие.
Ток размагничивания, протекающий через размагничивающие катушки приставного электромагнита, создает магнитный поток в его перемычке, противоположный по направлению потоку от намагниченного изделия. Ток размагничивания постепенно увеличивают от нуля до величины, при которой его магнитный поток уравновешивает магнитный поток изделия. Фиксируют величину тока размагничивания. Магнитный поток от контролируемого изделия и катушек размагничивания по закону Кирхгофа разделяется на три основных составляющих: магнитный поток через чувствительный элемент, магнитный поток через магнитопроводящую скобу и суммарный магнитный поток первой и второй составляющих через испытуемое изделие.
Положительной стороной изобретения следует считать применение магнитопроводящей скобы в перемычке приставного электромагнита, позволяющей иметь замкнутый, сплошной магнитопровод.
Недостаток изобретения проявляется в разветвлении магнитного потока от контролируемого изделия и размагничивающих катушек на составляющие. Фиксация тока размагничивания, при котором части магнитного потока от намагниченного контролируемого изделия и катушек размагничивания, проходящих через чувствительный элемент, происходит в тот момент, когда они уравновешивают друг друга. Остальная часть магнитного потока от намагниченного изделия и катушек размагничивания не участвует в измерении, что приводит к увеличению погрешности измерения тока размагничивания и магнитных характеристик испытуемого изделия.
Цель изобретения - концентрация магнитного потока в магнитопроводящей перемычке магнитопровода приставного электромагнита и установка чувствительного элемента, например датчика Холла, в таком месте магнитопровода, в котором через него проходит весь магнитный поток от намагниченного контролируемого изделия.
Поставленная цель достигается тем, что в приставном электромагните к коэрцитиметру, содержащем магнитопровод П-образной формы, на кернах которого, соединенных между собой магнитопроводящей перемычкой, установлены катушки намагничивания и размагничивания, и чувствительный элемент, отличающемся тем, что чувствительный элемент установлен в магнитопроводящей перемычке осью чувствительности аксиально магнитному потоку и закреплен в ней магнитопроводящим композитом.
Следует указать, что для установки чувствительного элемента в магнитопроводящей перемычке выполняется паз, который вносит дополнительное сопротивление проходящему через него магнитному потоку от контролируемого изделия, который частично огибает чувствительный элемент, подчиняясь закону Кирхгофа. Часть магнитного потока, протекающего через чувствительный элемент, гасится сопротивлением, возникающим в магнитопроводящей перемычке в результате нарушения ее монолитности.
Монолитность магнитопроводящей перемычки восстанавливают применением магнитопроводящего композита для крепления чувствительного элемента. В предлагаемом техническом решении применен магнитопроводящий композит фирмы "ERGOM" (94-102 Lodz, Ul. Nowe Sady, Poland, www.ergom.com). Обладая индукцией насыщения 0,3 Тл, магнитной проницаемостью µ=500, электрическим сопротивлением 108 Ом и температурой полимеризации 100-140°C композит успешно заменяет материал магнитопроводящей перемычки, удаленный из нее при изготовлении паза для установки и крепления датчика чувствительного элемента. В этом случае магнитное сопротивление паза для крепления чувствительного элемента отсутствует и не вносит потерь в распространяющийся через перемычку магнитный поток от контролируемого изделия, который проходит через весь объем магнитопроводящей перемычки квазиравномерно.
Максимальная чувствительность приставного электромагнита к коэрцитиметру достигается расположением оси чувствительности чувствительного элемента аксиально магнитному полю в перемычке.
Исключение магнитного сопротивления паза позволяет уменьшить магнитное сопротивление, сконцентрировать и равномерно распределить магнитный поток от контролируемого изделия в магнитопроводящей перемычке, чем увеличивается чувствительность приставного электромагнита, повышается точность измерения тока размагничивания, коэрцитивной силы и механических свойств контролируемого изделия.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство приставного электромагнита коэрцитиметра.
Приставной электромагнит к коэрцитиметру содержит П-образный магнитопровод, керны 1 его соединены магнитопроводящей перемычкой 2, в теле которой закреплен композитным материалом 3 чувствительный элемент 4, например датчик Холла, ось чувствительности которого расположена аксиально магнитному потоку перемычки. На кернах 1 установлены катушки намагничивания 5 и размагничивания 6, обмотки которых связанны с элементами измерительной схемы 7.
Приставной электромагнит к коэрцитиметру работает следующим образом.
Контролируемое изделие помещают на торцах кернов 1. При прохождении тока по катушкам намагничивания 5 создается магнитный поток, который через керны 1 и магнитопроводящую перемычку 2 намагничивает контролируемое изделие. Индукция намагничивающего поля близка к 1,0 Тл. Поскольку паз крепления датчика Холла 4 заполнен магнитопроводящей композицией 3 с индукцией насыщения 0,3 Тл, последняя входит в насыщение и исключает из магнитной цепи намагничивания паз и установленный в нем датчик Холла. Магнитный поток замыкается через оставшуюся часть магнитопроводящей перемычки 2, намагничивая контролируемое изделие. После намагничивания магнитный поток от намагниченного изделия концентрируется в магнитопроводящей перемычке 2 электромагнита через керны. Постепенно увеличивая ток в катушках размагничивания 5, создают магнитный поток, обратный по направлению магнитному потоку от намагниченного изделия. При индукции суммарного магнитного поля в перемычке менее 0,3 Тл магнитопроводящая комозиция выходит из состояния насыщения, восстанавливает монолитность перемычки, которая пропускает через себя весь магнитный поток от контролируемого изделия и катушек размагничивания. Магнитный поток в магнитопроводящей перемычке становится квазиравномерным. Измеряют величину тока размагничивания, при котором магнитный поток, создаваемый катушками, уравновесит магнитный поток от контролируемого изделия, а выходной сигнал датчика Холла станет равным нулю. Математический аппарат устройства измерения 7 обрабатывает сигнал от приставного электромагнита и выдает результат в единицах, удобных для определения магнитных и механических свойств контролируемого изделия.
Установка чувствительного элемента в магнитопроводящей перемычке магнитопровода наиболее целесообразна. Установка его в других местах вызывает технические трудности, например в креплении датчика Холла. Установка датчика Холла в теле кернов затруднена помещенными на них катушками намагничивания и размагничивания. Установка датчика Холла на торцах кернов снижает механические свойства их и увеличивает вероятность повреждения датчика Холла.
Приставной электромагнит используется в коэрцитиметре КИМ-2М производства ООО «НВП «КРОПУС» для неразрушающего контроля структуры материала, качества термической, термомеханической или химико-термической обработок, а также для определения глубины и твердости поверхностно-упроченных слоев деталей из ферромагнитных материалов при наличии корреляционной связи между контролируемым и измеряемыми параметрами.
Claims (1)
- Приставной электромагнит к коэрцитиметру, содержащий магнитопровод П-образной формы, на кернах которого, соединенных между собой магнитопроводящей перемычкой, установлены катушки намагничивания и размагничивания, и чувствительный элемент, отличающийся тем, что чувствительный элемент установлен в магнитопроводящей перемычке осью чувствительности аксиально магнитному потоку и закреплен в ней магнитопроводящим композитом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134490/28A RU2535632C1 (ru) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Приставной электромагнит к коэрцитиметру |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134490/28A RU2535632C1 (ru) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Приставной электромагнит к коэрцитиметру |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2535632C1 true RU2535632C1 (ru) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013134490/28A RU2535632C1 (ru) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Приставной электромагнит к коэрцитиметру |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2535632C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU744395A1 (ru) * | 1977-12-01 | 1980-06-30 | Уфимский авиационный институт им. С.Орджоникидзе | Приставной ферромагнитный коэрцитиметр |
US5028869A (en) * | 1988-04-23 | 1991-07-02 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forshung E.V. | Process and apparatus for the nondestructive measuring of magnetic properties of a test body, by detecting a tangential magnetic field and deriving harmonic components thereof |
EP0803053B1 (en) * | 1994-06-02 | 2002-08-28 | Magna-Lastic Devices, Inc. | Circularly magnetized non-contact torque sensor and method for measuring torque using same |
RU2483301C1 (ru) * | 2011-11-22 | 2013-05-27 | Учреждение Российской академии наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики металлов Уральского отделения РАН (ИФМ УрО РАН) | Способ локального измерения коэрцитивной силы ферромагнитных объектов |
-
2013
- 2013-07-24 RU RU2013134490/28A patent/RU2535632C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU744395A1 (ru) * | 1977-12-01 | 1980-06-30 | Уфимский авиационный институт им. С.Орджоникидзе | Приставной ферромагнитный коэрцитиметр |
US5028869A (en) * | 1988-04-23 | 1991-07-02 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forshung E.V. | Process and apparatus for the nondestructive measuring of magnetic properties of a test body, by detecting a tangential magnetic field and deriving harmonic components thereof |
EP0803053B1 (en) * | 1994-06-02 | 2002-08-28 | Magna-Lastic Devices, Inc. | Circularly magnetized non-contact torque sensor and method for measuring torque using same |
RU2483301C1 (ru) * | 2011-11-22 | 2013-05-27 | Учреждение Российской академии наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики металлов Уральского отделения РАН (ИФМ УрО РАН) | Способ локального измерения коэрцитивной силы ферромагнитных объектов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103238064B (zh) | 淬火深度测定方法以及淬火深度测定装置 | |
Stupakov et al. | Governing conditions of repeatable Barkhausen noise response | |
Kostin et al. | On new possibilities for making local measurements of the coercive force of ferromagnetic objects | |
RU2535632C1 (ru) | Приставной электромагнит к коэрцитиметру | |
Kostin et al. | Local measurement of the coercive-return induction in the presence of a gap in the transducer-object combined circuit | |
Stupakov et al. | Measurement of electrical steels with direct field determination | |
Ricken et al. | Improved multi-sensor for force measurement of pre-stressed steel cables by means of the eddy current technique | |
RU108626U1 (ru) | Устройство для локального измерения ферромагнитной фазы материалов | |
CN110161117A (zh) | 一种基于导波群速度的缆索疲劳损伤检测方法 | |
Stupakov et al. | Dynamic properties of micro-magnetic noise in soft ferromagnetic materials | |
Gobov et al. | Measuring coercive force in local domains of a sample | |
WO2010002184A2 (ko) | 가역투자율 측정 장치 | |
Baglio et al. | Exploitation of Temperature Effect in 100 µm Ferromagnetic Wire | |
RU2483301C1 (ru) | Способ локального измерения коэрцитивной силы ферромагнитных объектов | |
Wang et al. | Detection of a rectangular crack in martensitic stainless steel using a magnetoreactance sensing system | |
RU2746040C1 (ru) | Устройство для тестирования магнитной силы полюсных элементов магнитных аппаратов и приборов | |
Allcock et al. | Magnetic Measuring Techniques for Both Magnets and Assemblies | |
Kostin et al. | Measurements of relative magnetic parameters of materials in tested components incorporated in closed circuits | |
RU127195U1 (ru) | Устройство для измерения магнитных характеристик | |
Garshelis et al. | Nondestructive Detection of Inhomogeneity in the Magnetic Properties of Materials With a Moving Magnet Hysteresis Comparator | |
KR102224117B1 (ko) | 자기 이력 특성 추정 방법을 이용한 자성 비파괴 검사 장치 | |
Jahidin et al. | Magnetic properties of grain-oriented and non-oriented silicon iron core arrangements | |
RU2411516C1 (ru) | Способ электромагнитного контроля качества термической обработки ферромагнитных изделий и устройство для его осуществления | |
Kostin et al. | Application of coercimetry to assess the functional properties of materials | |
Huang et al. | Study on Elimination of Lift-off Effect in Barkhausen Noise Detection |