Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса»
Рассмотрено устройство для намагничивания железоуглеродистых сплавов методом “точечного полюса” с регулируемой плотностью магнитного потока. Приведены результаты его применения для исследования поля остаточной намагниченности на плоской поверхности образцов. Описано пристрій для намагнічування заліз...
Saved in:
| Published in: | Процессы литья |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49848 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» / Ю.В. Моисеев, А.И. Личак, В.А. Твердохвалов // Процессы литья. — 2010. — № 6. — С. 40-44. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49848 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Моисеев, Ю.В. Личак, А.И. Твердохвалов, В.А. 2013-09-28T20:32:04Z 2013-09-28T20:32:04Z 2010 Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» / Ю.В. Моисеев, А.И. Личак, В.А. Твердохвалов // Процессы литья. — 2010. — № 6. — С. 40-44. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49848 669.162.275:669.14 Рассмотрено устройство для намагничивания железоуглеродистых сплавов методом “точечного полюса” с регулируемой плотностью магнитного потока. Приведены результаты его применения для исследования поля остаточной намагниченности на плоской поверхности образцов. Описано пристрій для намагнічування залізовуглецевистих сплавів методом “точкового полюса” з регульованою щільністю магнітного потоку. Наведено результати його застосування для дослідження поля залишкової намагніченості на плоскій поверхні зразків. Describes the arrangement for “punctual pole” magnetization of FeC alloys and contains the results of its using for researeh of residual magnetization field on the planar sample surface. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» |
| spellingShingle |
Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» Моисеев, Ю.В. Личак, А.И. Твердохвалов, В.А. Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья |
| title_short |
Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» |
| title_full |
Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» |
| title_fullStr |
Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» |
| title_full_unstemmed |
Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» |
| title_sort |
концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» |
| author |
Моисеев, Ю.В. Личак, А.И. Твердохвалов, В.А. |
| author_facet |
Моисеев, Ю.В. Личак, А.И. Твердохвалов, В.А. |
| topic |
Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья |
| topic_facet |
Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Процессы литья |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| description |
Рассмотрено устройство для намагничивания железоуглеродистых сплавов методом “точечного полюса” с регулируемой плотностью магнитного потока. Приведены результаты его применения для исследования поля остаточной намагниченности на плоской поверхности образцов.
Описано пристрій для намагнічування залізовуглецевистих сплавів методом “точкового полюса” з регульованою щільністю магнітного потоку. Наведено результати його застосування для дослідження поля залишкової намагніченості на плоскій поверхні зразків.
Describes the arrangement for “punctual pole” magnetization of FeC alloys and contains the results of its using for researeh of residual magnetization field on the planar sample surface.
|
| issn |
0235-5884 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49848 |
| citation_txt |
Концентрация намагничивающего потока при неразрушающем контроле сталей и чугунов по методу «точечного полюса» / Ю.В. Моисеев, А.И. Личак, В.А. Твердохвалов // Процессы литья. — 2010. — № 6. — С. 40-44. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT moiseevûv koncentraciânamagničivaûŝegopotokaprinerazrušaûŝemkontrolestaleiičugunovpometodutočečnogopolûsa AT ličakai koncentraciânamagničivaûŝegopotokaprinerazrušaûŝemkontrolestaleiičugunovpometodutočečnogopolûsa AT tverdohvalovva koncentraciânamagničivaûŝegopotokaprinerazrušaûŝemkontrolestaleiičugunovpometodutočečnogopolûsa |
| first_indexed |
2025-11-26T00:09:37Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:09:37Z |
| _version_ |
1850593922778136576 |
| fulltext |
40 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 6 (84)
Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья
ческие и аналитические зависимости для перехода от значений фактора формы
графита к соответствующим эталонным структурам ГОСТа и наоборот – от эталонных
структур к фактору формы.
1. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография. − М.: Металлургия, 1970. − 376 с.
2. Соценко О. В. Оценка компактности включений графита в высокопрочном чугуне
// Литейн. пр-во. – 1982. − № 6. – С. 5-7.
3. Литовка В. И. Повышение качества высокопрочного чугуна в отливках. − Киев: Наук. думка,
1987. − 206 с.
4. Волчок И. П. Сопротивление разрушению стали и чугуна. − М.: Металлургия, 1993. − 192 с.
5. Макаренко К. В. Идентификация графитных включений в чугунах // Литейн. пр-во. – 2009.
− № 4. − С. 2-4.
6. Александров Н. Н. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом − перспективный кон-
струкционный материал XXI века // Материалы в арматуростроении. – 2008. − № 2 (53).
– С. 72-74.
7. Соценко О. В. О фрактальной структуре шаровидного графита в высокопрочном чугуне
// Теория и практика металлургии. – 2006. − № 4-5. – С. 133-135.
8. Соценко О. В. Компьютерная DLA-модель формирования шаровидного графита в высоко-
прочном чугуне // Металл и литье Украины. – 2009. – № 9. − С. 3-9.
9. Соценко О. В. Фрактальна структура кулястого графіту у високоміцному чавуні (огляд)
// Металознавство та обробка металів. – 2009. − № 3. – С. 18-24.
10. ImageJ. Image Processing and Analysis in Java. – Режим доступа: http: //rsb.info.nih.gov/
ij. − Загл. с экрана.
11. ImageJ 1.43m. Processing and Analysis in Java. - Режим доступа: http: //portablevv07.ucoz.
ru/news/imagej_143m/2009-12-09-1637. − Загл. с экрана.
12. Белай Г. Е., Дембовский В. В., Соценко О. В. Организация металлургического экспери-
мента: Учебное пособие для вузов / Под ред. В. В. Дембовского. – М.: Металлургия,
1993. – 256 с.
13. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для
втузов. – М.: Высш. шк., 1977. − 479 с.
Поступила 07.06.2010
УДК 669.162.275:669.14
Ю. В. Моисеев, А. И. Личак, В. А. Твердохвалов
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
КОНЦЕНТРАЦИЯ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ПОТОКА
ПРИ НЕРАЗРУШАЮЩЕМ КОНТРОЛЕ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ
ПО МЕТОДУ “ТОЧЕЧНОГО ПОЛЮСА”
Рассмотрено устройство для намагничивания железоуглеродистых сплавов методом “то-
чечного полюса” с регулируемой плотностью магнитного потока. Приведены результаты его
применения для исследования поля остаточной намагниченности на плоской поверхности
образцов.
Ключевые слова: магнитный поток, метод «точечного полюса», сталь, чугун, железоугле-
родистые сплавы.
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 6 (84) 41
Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья
Описано пристрій для намагнічування залізовуглецевистих сплавів методом “точкового по-
люса” з регульованою щільністю магнітного потоку. Наведено результати його застосування
для дослідження поля залишкової намагніченості на плоскій поверхні зразків.
Ключові слова: магнітний потік, методи „точкового полюса”, чавун, сталь, залізовуглецевисті
сплави.
Describes the arrangement for “punctual pole” magnetization of FeC alloys and contains the results
of its using for researeh of residual magnetization field on the planar sample surface.
Keywords: magnetization field, method “punctual pole”, steel, iron, FeC alloys.
При неразрушающем магнитном контроле структуры сталей и чугунов по мето-
ду “точечного полюса” [1] стабильность результатов контроля зависит от многих
факторов и, прежде всего, от стабильности и однородности распределения маг-
нитного потока по площади контакта намагничивающего устройства с образцом.
Точечный контакт концентратора потока в форме полусферы или конуса приводит
к неустойчивому значению максимума измеряемой остаточной намагниченности и
существенно снижает достоверность контроля. Это обстоятельство явилось осно-
ванием для выполнения настоящего исследования.
Источником информации о магнитных свойствах исследуемого сплава принята
топограмма нормальной составляющей остаточной индукции (Br
N) на поверхности
образца, предварительно полностью размагниченного и затем локально намаг-
ниченного. Магнитный поток, подводимый к поверхности образца, создавался
постоянным магнитом (в виде набора дисков диаметром 14 мм, толщиной 5 мм) с
намагниченностью поля у торца 320 кА/м и фокусировался магнитномягким концен-
тратором. Для контроля характеристик магнитного поля использовали микросхему
AD22151, в корпусе которой размещены преобразователь Холла (ПХ), усилитель с
линейным выходом и элементы стабилизации параметров устройства в диапазоне
температур от –40 до +150 оС. Площадь “окна”, воспринимающего магнитный поток,
в данном приборе составляет 0,26 мм2. В то же время поле остаточной индукции
на поверхности образца при полюсном намагничивании формируется с большим
радиальным градиентом [2, 3]. Поэтому при отклонении “окна” датчика с ПХ от
точки контакта концентратора с образцом на десятые доли миллиметра возникает
существенная погрешность измерения остаточной индукции. Для ее уменьшения
магнитный “отпечаток” на поверхности образца должен быть в виде участка, в
пределах которого величина Br
N остается постоянной или изменяется в допустимых
пределах. Таким образом, при выборе геометрических параметров концентратора
приходится согласовывать противоречивые требования: для уменьшения ошибки
измерения из-за несовпадения точек намагничивания и контроля остаточной ин-
дукции площадь контакта концентратора с образцом необходимо увеличивать, а для
повышения плотности потока, направленного в образец, − уменьшать.
На рис.1 приведена схема устройства, которое работает со сменными концен-
траторами, позволяет при каждом из них регулировать плотность потока, подводи-
мого к металлу, обеспечивает “попадание” потока в произвольно выбранную точку
на поверхности образца и дает возможность снимать магнитограммы остаточной
индукции на различном удалении от намагниченного сплава при автоматической
передаче, обработке и регистрации измеренных параметров. Прибор выполнен в
виде поворотной консоли 1, ось 2 вращения которой перпендикулярна плоскости
плиты 3, служащей основанием устройства. Поворот выполняют вручную с помощью
винта 4, взаимодействующего с двумя гайками, из которых одна 5 шарнирно закре-
плена на консоли, а другая (таким же образом) − на плите 3. Визуально движение
контролируют по перемещению стрелки 6 относительно шкалы 7. Электрический
сигнал, пропорциональный этому перемещению, формируется индуктивным пре-
образователем, у которого, с целью устранения сил трения между сердечником 8
и катушкой 9, эти элементы закреплены с возможностью вращения в плоскости,
42 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 6 (84)
Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья
параллельной плите 3, причем ось вращения сердечника жестко связана с консолью
1, а ось вращения катушки – с плитой 3.
Для намагничивания образца 10 с использованием концентраторов магнитно-
го потока различной формы на несущей пластине консоли 1 закреплена латунная
трубка 11, в которую устанавливают источник магнитного поля или датчик остаточ-
ной индукции. Корпусами этих узлов являются латунные втулки 12 и 13 с наружным
диаметром, соответствующим их ходовой посадке в трубке 11. Поэтому “выход”
концентратора магнитного потока и “окно” датчика индукции всегда “привязаны” к
одной и той же точке на поверхности образца 10. В корпусе 12 намагничивающего
устройства выполнена внутренняя резьба, совместимая с резьбой на концентраторах
магнитного потока. Его интенсивность можно регулировать как за счет добавления
магнитов 14, так и увеличением немагнитного зазора (прокладкой шайб) между
магнитом и телом концентратора 15. В корпусе 13 датчика индукции размещены
микросхема 16 с преобразователем Холла и плата 17 с элементами внешних элек-
трических цепей. Микросхема закреплена на тонкой медной пластинке 18, припа-
янной к торцу втулки 13.
В качестве сопоставимых форм концентраторов магнитного потока рассмотре-
ны следующие варианты: конус; усеченный конус; конус, переходящий в цилиндр,
контактирующий с образцом; цилиндр диаметром 6, 10 и 17 мм; полусфера. Диаметр
крепежной резьбы концентраторов составляет (в мм) 16, длина конической части
– 10-12, длина цилиндрической части – 10, радиус полусферы – 10. В результате
исследований, проведенных с помощью универсального тесламетра типа 43205,
установлено, что при одиночном магните с индукцией на рабочей поверхности
395-400 мТл максимальная плотность потока, выходящего из свободной по-
верхности концентратора, меняется в зависимости от его формы в пределах
32-125 мТл. В 3-миллиметровом воздушном зазоре между поверхностью желе-
зоуглеродистого образца и концентратором индукция также зависит от формы
последнего и составляет 106-205 мТл. Концентратор цилиндрической формы
диаметром 17 мм создает в зазоре наименьшую индукцию – 106 мТл. Оценить
эффективность остальных концентраторов можно по магнитограммам остаточной
индукции. Их графики Br
N(x), приведенные на рис. 2, записаны в автоматическом
режиме с помощью компьютера, работавшего в качестве двухканального цифрового
регистрирующего осциллографа. условные уровни входных электрических сигналов,
отложенные по осям координат, прямо пропорциональны нормальной составляющей
Br
N остаточной индукции, измеренной в каждой точке тесламетром, и смещению X
преобразователя Холла вдоль поверхности образца, который контролировали по
шкале 7 с учетом радиусов поворота датчика (274 мм) и острия стрелки (527 мм).
Смещение с шагом 0,5 мм по шкале составило 10 мм, а по намагниченному участку
образца – 5,2 мм. При замере индукции консоль 1 была неподвижна, а корпус 13
Рис. 1. Схема устройства для снятия топограмм нормальной составляющей
Br
N остаточной индукции на поверхности образца железоуглеродистого
сплава
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 6 (84) 43
Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья
датчика опущен до контакта с образцом. Во время перехода к следующей точке
измерения датчик был поднят над сплавом на 3-4 мм. Это позволило исключить
влияние на результаты измерения как сил трения, так и непараллельности плоско-
сти движения датчика и поверхности образца. На рис. 2 пунктирной линией указан
расчетный геометрический центр зоны намагниченности. Ему соответствует точка
отсчета, в которой шкала 7 перпендикулярна радиусу поворота консоли 1. Несо-
впадение с ней полюса остаточной индукции (точки графика, в которой Br
N = Br
N
max)
вызвано как смещением магниточувствительного “окна” микросхемы 16 от оси
корпуса 13 при сборке устройства, так и несовпадением полюса намагниченности
с осью корпуса 12, связанным с концентратором – нарушением центровки в резь-
бе, отклонением геометрических параметров, неоднородностью ферромагнитных
свойств материала.
Анализ графиков показал, что при концентраторах в форме полусферы, острого
конуса и цилиндра диаметром 10 мм остаточная индукция (на рис. 2 указаны ее мак-
симальные значения) существенно меньше, чем в остальных случаях. Наибольшую
остаточную намагниченность (3,11 кА/м) создает концентратор сложной формы,
представляющий собой конус, у которого основание (∅ 16 мм) примыкает к магниту,
а коническая часть при уменьшении ее начального диаметра 16 мм на 60-65 % пере-
ходит в цилиндр длиной 3 мм, контактирующий с поверхностью образца. Видно, что
почти такую же намагниченность (меньшую на 3 %) можно получить при концен-
траторе в виде цилиндра диаметром 6 мм. Для того чтобы определить, как форма
Рис. 2. Топограммы нормальной составляющей Br
N остаточной индукции на поверхности
образца железоуглеродистого сплава при концентраторах магнитного потока различ-
ной формы: а – цилиндр диаметром 10 мм; б – конус; в – усеченный конус; г – сфера;
д – конус + цилиндр; е – цилиндр диаметром 6 мм
а б
в г
д е
44 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 6 (84)
Проблемы автоматизации, механизации и компьютеризации процессов литья
концентратора влияет на неравномерность
распределения остаточной намагниченности,
исследовали связь между ее максимальным
отклонением δ (%) от среднего значения и диа-
метром d зоны локального намагничивания.
Среднюю величину индукции определяли как
полусумму ее значений в полюсе и на границе
зоны. Из графиков δ (d), приведенных на рис.
3, следует, что два указанных концентратора
похожи и по распределению намагниченности
в образце: они дают наименьшую величину от-
клонения δ/d, характеризующего усредненный
радиальный градиент индукции при полюсном
намагничивании. В пределах зоны диаметром
3 мм это отношение в 3-5 раз меньше, чем при
других концентраторах. При исследовании
железоуглеродистых образцов использовали
концентратор цилиндрической формы, по-
скольку наращивание пакета примыкающих к
нему магнитов привело к большему (примерно
на 20 %) приращению потока на его торце, чем
при концентраторе “конус-цилиндр”. Кроме
того, на цилиндрическом концентраторе мож-
но разместить обмотку, которая позволяет получить информацию об изменении
магнитного потока, подводимого к поверхности образца.
Таким образом, использование концентратора в виде цилиндра диаметром 6 мм
обеспечивает наилучшие условия для магнитного контроля структуры по методу
“точечного полюса”.
На рис. 4 показано намагничиваю-
щее устройство с набором постоян-
ных магнитов в виде шести дисков
диаметром 14 мм и толщиной 5 мм,
соединенных с тремя дисками маг-
нитов диаметром 12 мм и толщиной
3 мм, позволивших максимально
заполнить объем корпуса. На тор-
це концентратора они формируют
поле напряженностью 189 кА/м. На-
пряженность поля в зазоре между
концентратором и образцом зависит
от ферромагнитных свойств послед-
него. Например, в 3-миллиметровом
зазоре с ферритовым образцом она составляет 304 кА/м. С помощью немагнитных
шайб, устанавливаемых в пакет магнитов, устройство позволяет изменять напряжен-
ность поля, сконцентрированного в месте его контакта с образцом.
1. Сандомирский С. Г. Анализ чувствительности поле- и градиентометрических датчиков
к коэрцитивной силе материала изделия с плоской поверхностью после полюсного намагни-
чивания // Контроль. Диагностика. – 2008. − № 5. – С. 31-41.
2. Намагничивание массивных изделий одним полюсом электромагнита / В. П. Табачник,
Л. А. Фридман, Г. С. Чернова, Э. Э. Федорищева// Дефектоскопия. – 1978. − № 6. – С. 72 - 77.
3. Мельгуй М. А., Пиунов В. Д., Оленович Т. В. Топоргафия поля остаточной намагниченности
и его градиента при импульсивно-локальном намагничивании //Там же. – 1981. – № 1.
– С. 37-41.
Поступила 12.04.2010
Рис. 3. Относительное отклонение (δ)
остаточной индукции Br
N от ее средне-
го значения в зоне намагниченности
диаметром d при концентраторах раз-
личной формы
Рис. 4. Намагничивающее устройство с набором
постоянных магнитов и график напряженности
поля на его рабочей поверхности
|