Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7236
(13) U
(46) 2011.04.30
(51) МПК (2009)
G 01N 27/72
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ДВИЖУЩЕГОСЯ ФЕРРОМАГНИТНОГО ИЗДЕЛИЯ
(21) Номер заявки: u 20100762
(22) 2010.09.07
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт прикладной
физики Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Автор: Матюк Владимир Федорович
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт при-
кладной физики Национальной акаде-
мии наук Беларуси" (BY)
(57)
Устройство для магнитного контроля механических свойств движущегося ферромаг-
нитного изделия, содержащее намагничивающую катушку, соосную с направляющей, че-
рез которую движется контролируемое изделие, источник постоянного тока, последо-
вательно соединенные соосную с направляющей первую измерительную обмотку,
расположенную в центральном сечении намагничивающей катушки, и первый измери-
тельный блок, последовательно соединенные соосную с направляющей вторую измери-
тельную обмотку, расположенную по ходу движения контролируемого изделия за
размагничивающей катушкой вне зоны влияния ее магнитного поля, второй измеритель-
ный блок и блок разбраковки и регистрации, ко второму входу которого подсоединен вы-
ход первого измерительного блока, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит
последовательно соединенные соосную с направляющей третью измерительную обмотку,
расположенную по ходу движения контролируемого изделия перед намагничивающей ка-
тушкой вне зоны влияния ее магнитного поля, третий измерительный блок и коммутатор,
включенный между источником постоянного поля и намагничивающей катушкой.
Фиг. 1
BY7236U2011.04.30

2. BY 7236 U 2011.04.30
2
(56)
1. Патент Республики Беларусь 13175, МПК G 01N 27/72. Способ импульсного маг-
нитного контроля качества термообработки ферромагнитного изделия / В.Ф.Матюк,
В.А.Бурак (Республика Беларусь) - № а20080259; заявлено 05.03.2008; опубл. 30.04.2010 //
Бюл. № 2. - С. 127.
2. А.с. СССР 845603, МПК G 01 R 33/12. Устройство для электромагнитного контроля
движущихся ферромагнитных изделий / М.А.Мельгуй, С.Г.Сандомирский (СССР). -
№ 2899586/25-28; заявлено 26.03.1980; опубл. 15.12.1984 // Бюл. № 46. - С. 214.
3. А.с. СССР 1078310, МПК G 01G 01 N 27/9. Способ электромагнитного контроля
движущихся ферромагнитных изделий / М.А.Мельгуй, С.Г.Сандомирский (СССР). -
№ 3218062/25-28; заявлено 16.12.1980; опубл. 07.03.1984 // Бюл. № 9. - С. 143.
Полезная модель относится к исследованиям физических и химических свойств мате-
риалов и сплавов и может быть использована на машиностроительных предприятиях для
неразрушающего контроля механических свойств изделий, подвергающихся для улучше-
ния их свойств закалке и последующему отпуску.
Известно устройство для реализации способа импульсного магнитного контроля ме-
ханических свойств ферромагнитного изделия [1], содержащее блок управления, про-
граммируемый генератор импульсов тока, намагничивающий соленоид, внутри которого
на его оси расположен феррозонд-градиентометр, блок возбуждения феррозонда-
градиентометра, измерительный блок и индикатор. Недостатком известного способа явля-
ется невысокая производительность контроля из-за необходимости проводить измерения
на покоящемся изделии.
Известно также устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромаг-
нитных изделий [2], содержащее намагничивающую систему, последовательно соединен-
ные считывающую катушку и усилитель, последовательно соединенные компаратор и
блок разбраковки и регистрации, последовательно соединенные ключ и интегратор, под-
ключенные между входом усилителя и первым входом компаратора, последовательно со-
единенные второй компаратор, соединенный выходом с управляющим входом ключа,
формирователь строб-импульса, соединенный выходом со вторым входом первого компа-
ратора, и схему задержки, включенные между выходом усилителя и управляющим входом
интегратора. Недостатком данного устройства является влияние магнитной предыстории
изделия (уровня случайной намагниченности изделия до начала контроля) на результаты
контроля.
Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является
устройство [3], содержащее намагничивающую систему, два измерительных канала, каж-
дый из которых содержит соединенные последовательно измерительную катушку, усили-
тель, ключ и блок интегрирования, а также компаратор, включенный между выходом
усилителя и управляющим входом ключа, последовательно соединенные блок управления
и блок разбраковки и регистрации, причем выходы измерительных каналов и выходы
компараторов обоих измерительных каналов соединены со входами блока управления.
Недостатком данного устройства является влияние магнитной предыстории изделия
(уровня случайной намагниченности изделия до начала контроля) на результаты контроля.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение достоверности
контроля движущихся в технологической линии ферромагнитных изделий, имеющих слу-
чайную намагниченность до начала контроля.
Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит намагничивающую
катушку, соосную с направляющей, через которую движется контролируемое изделие, ис-
точник постоянного тока, последовательно соединенные соосную с направляющей

3. BY 7236 U 2011.04.30
3
первую измерительную обмотку, расположенную в центральном сечении намагничиваю-
щей катушки, и первый измерительный блок, последовательно соединенные соосную с
направляющей вторую измерительную обмотку, расположенную по ходу движения кон-
тролируемого изделия за размагничивающей катушкой вне зоны влияния ее магнитного
поля, второй измерительный блок и блок разбраковки и регистрации, ко второму входу
которого подсоединен выход первого измерительного блока, последовательно соединен-
ные соосную с направляющей третью измерительную обмотку, расположенную по ходу
движения контролируемого изделия перед намагничивающей катушкой вне зоны влияния
ее магнитного поля, третий измерительный блок и коммутатор, включенный между ис-
точником постоянного поля и намагничивающей катушкой.
В отличие от прототипа в предлагаемую полезную модель дополнительно введены по-
следовательно соединенные соосная с направляющей третья измерительная обмотка, рас-
положенная по ходу движения контролируемого изделия перед намагничивающей
катушкой вне зоны влияния ее магнитного поля, третий измерительный блок и коммута-
тор, включенный между источником постоянного поля и намагничивающей катушкой.
Это позволяет снизить влияние магнитной предыстории изделия на результаты кон-
троля качества термообработки ферромагнитных изделий за счет выбора направления
намагничивающего поля с учетом полярности случайной остаточной намагниченности
изделия.
На фиг. 1 представлена функциональная схема полезной модели по заявке.
На фиг. 2 представлена погрешность δ измерения остаточного магнитного потока кон-
тролируемого изделия от величины магнитного потока Фrп, создаваемого наведенной в
изделии намагниченностью (магнитной предыстории) до начала контроля.
Полезная модель для магнитного контроля механических свойств движущегося фер-
ромагнитного изделия содержит (фиг. 1) намагничивающую катушку 7, соосную с
направляющей 2, через которую пропускается контролируемое изделие 3, последователь-
но соединенные соосную с направляющей первую измерительную обмотку 4, располо-
женную в центральном сечении намагничивающей катушки 1, и первый измерительный
блок 5, последовательно соединенные соосную с направляющей вторую измерительную
обмотку 6, расположенную по ходу движения контролируемого изделия за намагничива-
ющей катушкой 1 вне зоны влияния ее магнитного поля, второй измерительный блок 7 и
блок 8 разбраковки и регистрации, ко второму входу которого подсоединен выход первого
измерительного блока 5, последовательно соединенные соосную с направляющей третью
измерительную обмотку 9, расположенную по ходу движения контролируемого изделия
перед намагничивающей катушкой 1 вне зоны влияния ее магнитного поля, третий изме-
рительный блок 10 и коммутатор 11, включенный между источником 12 постоянного тока
и намагничивающей катушкой 1.
Работает полезная модель следующим образом. При движении контролируемого изде-
лия по направляющей оно пересекает сечение третьей измерительной обмотки 9, вызывая
изменение во времени сцепленного с ней магнитного потока и индуцируя в ней сигнал,
пропорциональный скорости изменения магнитного потока. Этот сигнал поступает на
третий измерительный блок 10, где из него выделяется и интегрируется однополярный
импульс напряжения. Если контролируемое изделие 3 не намагничено, то величина про-
интегрированного сигнала будет равна нулю. Если контролируемое изделие 3 намагниче-
но, то величина этого сигнала будет пропорциональна величине магнитного потока Фrп,
создаваемого движущимся изделием, причем полярность проинтегрированного сигнала
определяется полярностью остаточной намагниченности изделия. Этот сигнал подается на
коммутатор 11, который переключает полярность подключения источника 12 постоянного
тока к намагничивающей катушке 1 таким образом, чтобы она намагничивала контроли-
руемое изделие 3 в противоположной относительно случайно наведенной в нем намагни-
ченности полярности.

4. BY 7236 U 2011.04.30
4
Затем контролируемое изделие 3 в процессе движения по направляющей 2 проходит
сквозь намагничивающую катушку 7 и намагничивается создаваемым ей магнитным по-
лем до состояния технического насыщения. При движении сквозь область с намагничива-
ющим полем контролируемое изделие пересекает сечение измерительной обмотки 4,
вызывая изменение во времени сцепленного с ней магнитного потока и индуцируя в ней
сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитного потока. Этот сигнал поступа-
ет на первый измерительный блок 5, где из него выделяется и интегрируется однополяр-
ный импульс напряжения. Величина проинтегрированного сигнала будет пропорцио-
нальна величине максимального магнитного потока Фm контролируемого изделия. Выходя
из зоны магнитного поля намагничивающей катушки 7, контролируемое изделие 3 пере-
секает сечение второй измерительной обмотки 6, вызывает изменение сцепленного с ней
магнитного потока, индуцируя в ней сигнал, пропорциональный скорости изменения маг-
нитного потока. Этот сигнал поступает на второй измерительный блок 7, где из него вы-
деляется и интегрируется однополярный импульс напряжения. Величина
проинтегрированного сигнала будет пропорциональна величине остаточного магнитного
потока Фr контролируемого изделия. Сигналы, пропорциональные величинам максималь-
ного магнитного потока Фm и остаточного магнитного потока Фr контролируемого изде-
лия, поступают на вход блока 8 разбраковки и регистрации. По показаниям, снимаемым с
блока 8 разбраковки и регистрации, и по заранее установленным корреляционным связям
определяют механические свойства контролируемого изделия 3 и ведется их разбраковка.
Из фиг. 2 видно, что погрешность измерения магнитного потока контролируемого из-
делия зависит от уровня и полярности наведенной в нем до начала контроля остаточной
намагниченности (магнитной предыстории).
При измерении по предлагаемой полезной модели погрешность измерения остаточной
намагниченности контролируемого изделия цилиндрической формы диаметром 19 мм и
длиной 60 мм из стали 45 до начала измерения величиной 5 мкВб погрешность измерений
не превышает 5 %, в то время как измерения по прототипу составляют 14,5 %.
Эффективность предлагаемой полезной модели заключается в том, что она позволяет
устранить влияние магнитной предыстории изделия на результаты контроля за счет
намагничивания контролируемого изделия в направлении, противоположном его случай-
но приобретенной намагниченности, и тем самым повысить достоверность контроля.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.