.

Основы структуроскопического и дефектоскопического контроля материалов и деталей подшипников

В основу дефектоскопического и структуроскопического контроля материалов и деталей подшипников без их разрушения и повреждения положены физические методы: электромагнитный, магнитнопорошковый и капиллярный.

СодержаниеСвернуть

Основные показатели приборов неразрушающего контроля

Приборы могут быть предназначены для контроля:

  • дефектов (типа нарушений сплошности, неметаллических включений и т. п.);
  • твердости и структуры (остаточного аустенита, глубины обезуглероженного слоя и цементации и т. п.);
  • электрических и магнитных свойств (электропроводности, магнитной проницаемости, коэрцитивной силы и т. п.).

По первичным преобразователям (индикаторам магнитного поля) приборы подразделяют на группы:

  • вихретоковые,
  • индукционные,
  • феррозондовые,
  • магнитнопорошковые,
  • магнитографические,
  • со специальными индикаторами поля.

Основные показатели приборов неразрушающего контроля подразделяют на общие и специальные.

К общим показателям, обязательным для всех групп приборов, относят:

  • условия эксплуатации (устойчивость к климатическим воздействиям);
  • время установления рабочего режима (интервал времени после включения, начиная с которого прибор удовлетворяет требованиям технической документации);
  • время непрерывной работы (интервал времени, в течение которого Приборы для контроля колец подшипниковпараметры прибора удовлетворяют требованиям технической документации, без регулирования);
  • характеристику источника питания;
  • потребную мощность или силу тока;
  • габаритные или установочные размеры;
  • конструктивные особенности исполнения (наличие сигнализации, возможность подключения вторичных регистрирующих приборов и массу.

К специальным показателям, обязательным для отдельных групп и классов приборов, относят:

  • характеристику объекта контроля;
  • порог чувствительности;
  • производительность;
  • разрешающую способность;
  • погрешность;
  • диапазоны измерения контролируемого параметра применяемость специальных показателей к различным группам приборов приведена в табл. 1.
Таблица 1. Применяемость специальных показателей к различным группам приборов
Группа приборовПорог чувствительностиРазрешающая способностьПроизводительностьПогрешностьДиапазон неизменения контролируемого параметраХарактеристики объекта контроля
Магнитнопорошковые++(+)(+)(+)+
Вихретоковые++(+)(+)++
Индукционные++(+)(+)++
Феррозондовые++(+)(+)++
Магнитнографические++(+)(+)(+)+
Со специализированными индикаторными полями++(+)(+)++
Условные обозначения: + — показатель обязательный; (+) — показатель необязательный, при необходимости оговариваются техническим требованиям стандартов или технических условий.

 

Магнитнопорошковая дефектоскопия

Магнитнопорошковая дефектоскопия благодаря высокой надежности, объективности и простоте применения занимает одно из ведущих мест при контроле металла и деталей подшипников особенно сложной конфигурации с целью выявления поверхностных и расположенных близко к поверхности дефектов типа нарушения сплошности.

Магнитнопорошковая дефектоскопия благодаря высокой надежности, объективности и простоте применения занимает одно из ведущих мест при контроле металла и деталей подшипников особенно сложной конфигурации с целью выявления поверхностных и расположенных близко к поверхности дефектов типа нарушения сплошности.

Метод основан на использовании возникновения магнитного поля рассеяния в местах нарушения сплошности металла, способного притягивать к себе ферромагнитные частицы. Поэтому магнитнопорошковой дефектоскопии подвергают исключительно ферромагнитные металлы. Неферромагнитные металлы, которые нельзя намагнитить до высоких значений индукций (например, алюминий, бронзу, латунь и др.), этим методом не контролируют.

Выявляемость дефектов при магнитнопорошковой дефектоскопии зависит от ряда факторов:

  • напряженности намагничивающего поля (величины индукции в металле);
  • формы и величины дефекта;
  • расположения дефекта по отношению к полю;
  • свойств магнитных порошков и суспензии;
  • чистоты поверхности исследуемой детали.

Основной принцип магнитнопорошкового метода контроля показан на рис. 1.

Зависимости магнитной индукции
Рис. 1 График зависимости магнитной индукции и проницаемости от напряженности поля

Точка Q соответствует точке Р на кривой В = f (Н). Полный магнитный поток (в сек/м²), проходящий через бездефектную часть,

Ф=Х·S.

В зоне расположения дефекта магнитный поток пройдет через меньшее сечение

X=X·S/Ss1.

Тогда магнитная индукция образца будет соответствовать точке Q′, а магнитная проницаемость — точке Р’. В результате роста величины магнитной индукции в образце часть магнитного потока выходит или рассеивается в окружающую среду вблизи дефекта, как показано на рис. 1, б, который и обнаруживается при магнитнопорошковой дефектоскопии.

Способы и средства намагничивания приведены в табл. 2.

Таблица 2. Способы намагничивания
СпособСхема
Продольное намагничивание:
в соленоиде
в полюсах
Циркулярное намагничивание:
пропусканием тока через образец
пропусканием тока через проводник, расположенный внутри образца
индуцированным током
Комбинированное намагничивание:
в плюсах и пропусканием тока через образец
в полюсах и пропусканием тока через проводник, расположенный внутри образца
Обозначения тока: ~ — переменный; = — постоянный; Λ — импульсный.

 
Поскольку направление магнитных полей можно изменять направлением намагничивающего тока, эту возможность используют для индуцирования магнитных силовых линий в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что обеспечивает наилучшую Дефекты и методы дефектоскопии деталейвыявляемость дефектов.

Электрический ток, проходящий через любой прямой проводник, создает циркулярное магнитное поле вокруг этого проводника. Магнитные линии располагаются при этом концентрично в плоскости, находящейся под прямым. углом к направлению тока, который создает магнитное поле. Образец, намагниченный таким образом, имеет циркулярное намагничивание, т. е. магнитные силовые линии расположены в нем по окружности.
Циркулярный способ намагничивания широко применяют при магнитнопорошковой дефектоскопии колец, роликов, прутков и труб.

Любой дефект типа нарушения сплошности, который будет пересекаться магнитными силовыми линиями в циркулярно намагниченном образце, будет создавать на своих краях магнитные полюсы, обусловленные наличием поля рассеяния над дефектом.

Магнитнопорошковые частицы, притягиваясь к полюсам, свидетельствуют о наличии нарушения сплошности в образце.

Циркулярный способ намагничивания широко применяют при магнитнопорошковой дефектоскопии колец, роликов, прутков и труб.

Напряженность магнитного поля (в a/м) в образцах замкнутой формы при равномерном распределении намагничивающей обмотки по периметру образца рассчитывают по формуле

H=ω1ll,

где:

  • ω1 — число витков намагничивающей обмотки;
  • I — сила тока в намагничивающей обмотке в а;
  • l — средняя длина магнитной линии в м.

Для детали типа кольца средняя длина магнитной линии

l=2πRср,

где Rср — средний радиус.

Тогда напряженность поля

Н=ω1l2πRср.

Для расчета числа витков намагничивающей обмотки необходимо знать материал контролируемых деталей (что позволяет произвести выбор минимальной Нmin и максимальной Нmax величин напряженности намагничивающих полей), а также выбрать оптимальное значение намагничивающего тока.

Требуемые значения Нmin и Нmax находят по основной кривой намагничивания.

Намагничивание пропусканием тока через проводник, расположенный внутри образца, эквивалентно намагничиванию одиночным проводом.

Напряженность намагничивающего поля в этом случае приближенно определяют по формуле

Н=I2πRср,

где:

Rср=Rн+Rвн2

Контроль величины частиц магнитного порошка осуществляют методом оценки осаждения их в спирте, при котором 3 г магнитного порошка помещают вместе со спиртом в стеклянную трубку диаметром мм и длиной 350 мм и отстаивают в течение 3 мин. Пригодный для дефектоскопии порошок после взбалтывания должен иметь высоту взмученного столба не менее 180 мм (при общей высоте порошка со спиртом 300 мм).

Предлагается к прочтению: Общий продольный изгиб и общая продольная прочность корпусных конструкций судна

Выявляемость дефектов магнитнопорошковым методом во многом зависит от свойств магнитных порошков и суспензии. С увеличением размера частиц порошка с 8 до 120 мкм (при одинаковых магнитных характеристиках порошка и степени намагниченности детали) выявляемость одних и тех же дефектов резко снижается. Это особенно заметно при обнаружении мелких волосовин и шлифовочных трещин, которые при использовании частиц размером около 120 мкм совсем не выявляются (рис. 2).

График выявляемости дефекто
Рис. 2 График выявляемости дефектов в зависимости от величины частиц порошка: 1 закалочные трещины; 2 — волосовины; 3 — шлифовочные трещины

Магнитные свойства порошка также влияют на выявляемость дефектов, но значительно меньше, чем размеры частиц. Уменьшение в 8 раз магнитных свойств порошка, выраженных к электромагниту (в г) снижает выявляемость не более чем на 25%.

Технологическое оборудование ПБУ, назначение, состав и размещениеНазначение: циркулярное намагничивание колец диаметром 10—300 мм при дефектоскопическом контроле магнитнопорошковым методом.

Этим ограничивается верхний предел допускаемого размера частиц порошка около 50 мкм.

Ниже даются описания и характеристики аппаратуры для намагничивания при контроле магнитнопорошковым методом.

Полуавтомат МЭ-202

Назначение: циркулярное намагничивание колец диаметром 10—300 мм при дефектоскопическом контроле магнитнопорошковым методом.

Принцип действия полуавтомата основан на пропускании импульсного тока по прямолинейному токопроводу, проходящему через центр намагничиваемого кольца и перпендикулярному к его плоскости.

Конструкция (рис. 3). При включении выключателя В1 (рис. 3, а) происходит зарядка батареи конденсаторов С1 через выпрямитель Д1—Д4, питаемый от трансформатора Тр1.

Схемы полуавтомата МЭ-202
Рис. 3 Принципиальные схемы полуавтомата МЭ-202: а — электрическая; б— пневматическая

Назначение: циркулярное намагничивание колец диаметром 10—100 мм при дефектоскопическом контроле магнитнопорошковым методом.

Пневмоцилиндр опускает контактный штырь в гнездо и одновременно переключает конечный выключатель В4, который включает контактор Р2, разрывая цепь зарядки батареи конденсаторов С1. Через контактор Р5 батарея разряжается, пропуская через намагничивающий контур импульс тока. При этом реле напряжения обеспечивает срабатывание схемы только при заданном напряжении на батарее конденсаторов.

После разряда батареи электромагнит ЭМ обесточивается, воздухораспределитель возвращается в исходное положение, а пневмоцилиндр поднимает штырь в исходное положение, что позволяет снять намагниченное кольцо и установить другое.

Цикл повторяется при очередном включении кнопки «Пуск».

Техническая характеристика
Диаметр намагничиваемых колец в мм10-300
Высота колец в ммДо 100
Напряжение в в220
Потребляемая мощность в ква0,35
Давление воздуха в ат5-6
Температура окружающей среды в °С20 ±10
Производительность в шт/ч1 000-15 000
Сила тока намагничивания в а10 000-18 000
Длительность импульса в сек0,01
Габариты в мм1 300 х 600 х 1 000
Масса в кг130

 

Полуавтомат НК-2

Назначение: циркулярное намагничивание роликов диаметром 15—32 мм при дефектоскопическом контроле магнитнопорошковым методом.

Принцип действия полуавтомата основан на пропускании переменного тока по прямолинейному токопроводу, проходящему через центр намагничиваемого кольца и перпендикулярному к его плоскости.

Конструкция. Разъем и соединение токопровода осуществляются пневматическим приводом. Установка намагничиваемого кольца — ручная, весь цикл намагничивания — автоматический.

Техническая характеристика
Диаметр намагниченных колец в мм10-100
Ход штока пневмопривода в мм140
Продолжительность включения в автоматическом режиме в сек1
Давление воздуха в сети в ат6
Размер намагниченного контура в мм500 х 950
Сила тока намагничивания в аОт 1 560 до 4 500
Напряжение в в380
Максимальная потребляемая мощность ква25
Габариты в мм900 х 800 х 2 000
Масса в кг200

 

Полуавтомат ЦАНР-2

Назначение: циркулярное намагничивание роликов диаметром 15—32 мм при дефектоскопическом контроле магнитнопорошковым методом.

Принцип действия полуавтомата основан на пропускании переменного тока через ролик.

Назначение: циркулярное намагничивание роликов диаметром 24—80 мм при дефектоскопическом контроле магнитнопорошковым методом.

Конструкция (рис. 4). Полуавтомат состоит из поворотного диска 9 с отверстиями для роликов 7, который приводится в движение с помощью мальтийского креста 10.

Полуавтомат ЦАРН-2
Рис. 4 Кинематическая схема полуавтомата ЦАНР-2

Диск подводит ролик под подвижный 6 и неподвижный 8 контакты и останавливает его на 12 11 время пропускания тока. В момент нахождения ролика между контактами под действием кулачка 4 подвижный контакт прижимает ролик к неподвижному.

На одном валу с кулачком расположен прерыватель 3, который включает первичную обмотку намагничивающего трансформатора 2 и через ролик пропускает ток. Затем прерыватель выключает питание трансформатора, кулачок 4 и пружина 5 отводят подвижный контакт в исходное положение, диск 9 поворачивается и цикл намагничивания следующего ролика повторяется для регулирования силы тока в зависимости от размера роликов в первичной цепи трансформатора установлен реостат. Привод полуавтомата от электродвигателя 12 через редукторы 1 и 11.

Техническая характеристика
Диаметр намагничиваемых роликов в мм15-32
Напряжение в в220
Мощность в ква5,0
Температура окружающей среды в °С20 ±10
Производительность в шт/ч3 000
Габариты в мм1 300 х 600 х 1 000
Масса в кг100
Время переналадки с одного типа роликов на другой в мин≤ 5
Сила тока намагничивания в а400-1 000

 
Назначение: циркулярное намагничивание импульсным током роликов диаметром 10— 28 мм при дефектоскопическом контроле магнитнопорошковым методом.

Полуавтомат ДЦН

Назначение: циркулярное намагничивание роликов диаметром 24—80 мм при дефектоскопическом контроле магнитнопорошковым методом.

Принцип действия полуавтомата основан на пропускании переменного тока через ролик. Направление магнитных силовых линий при этом перпендикулярно оси ролика.

Конструкция рулевых устройств буксирных судовКонструкция. Загрузочное устройство представляет собой наклонный желоб, по которому ролики самопроизвольно подаются к разделительному устройству. Подача роликов на позицию намагничивания автоматическая. Скорость подачи регулируется вращающимся отсекателем. Замыкание намагничивающей цепи полуавтомата осуществляет реле времени в тот момент, когда ролик установится на позиции намагничивания.

Техническая характеристика
Диаметр намагничивания роликов в мм24-80
Напряжение в в220
Потребляемая мощность в ква6,5
Температура окружающей среды в °С20 ±10
Производительность в шт/ч2 500
Габариты в мм1 200 х 1 500 х 1 500
Масса в кг477
Сила тока намагничивания в аДо 2 000

 

Полуавтомат ПНК-1

Значительный прогресс достигнут в области создания дефектоскопической аппаратуры, основанной на использовании электромагнитных методов.

Принцип действия полуавтомата основан на пропускании через ролик импульса тока, который формируется в результате коммутации постоянного тока в первичной обмотке трансформатора.

Конструкция (рис. 5). Разъем и соединение токопривода осуществляется пневматическим приводом, процесс намагничеания ролика автоматически.

ПНК-1
Рис. 5 Полуавтомат ПНК-1

Размеры намагничивающего контура обеспечивают исключение влияния обратного тока на качество намагничивания роликов.

В схеме предусмотрена блокировка от повторного цикла намагничивания.

Техническая характеристика
Диаметр намагничивания роликов в мм10-28
Напряжение в в380
Потребляемая мощность в ква0,25
Температура окружающей среды в °С20 ±10
Производительность в шт/ч2 500-3 600
Величина импульса намагничивания в а1 200
Продолжительность импульса намагничивающего тока в сек0,01
Габариты в мм740 х 910 х 1 900

 

Электромагнитная дефектоскопия

Значительный прогресс достигнут в области создания дефектоскопической аппаратуры, основанной на использовании электромагнитных методов.

Для контроля деталей подшипников и их заготовок в основном применяют вихретоковую аппаратуру с проходными или накладными датчиками.

Общие принципы метода вихретоковой дефектоскопии заключаются в следующем.

Если контур, обладающий активным сопротивлением R1 и реактивным сопротивлением Х1, индуктивно связать с другим контуром, соответственные параметры которого R2 и Х2, то комплексное сопротивление первого контура будет

Z1=R1+ω2M2R22+X22R2+iX1ω2M2R22+X22X2 ом,

где:

  • ω — круговая частота протекающего по цепи тока;
  • М — коэффициент взаимоиндукции первого и второго контуров;
  • ј — мнимая единица.

В результате приближения второго контура активное сопротивление первого контура становится больше на величину

ω2M2R22+X22R2,

а реактивное уменьшается на величину

ω2M2R22+X22X2.

Вносимый в переменное поле катушки образец в какой-то степени аналогичен второму контуру, состоящему из нескольких элементарных контуров, в которых в результате наводимой индуктивной связи возбуждаются вихревые токи.

Соотношение для Z1 неудобно для количественной оценки влияния образца на параметры контура и показывает лишь характер этого влияния.

Математическая связь между физическими свойствами объекта исследования, его геометрическими размерами и величинами изменения электрических параметров подносимого контура наиболее полно разработана для проходных датчиков.

Методика расчета распределения поля в металле основывается на решении уравнений Максвелла в цилиндрических координатах. Решением этих уравнений являются функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков от комплексного аргумента. Вещественную часть аргумента функции Бесселя называют обобщенным параметром или Х2:

X2=aωμμ0σ,

X2=ka,

где:

  • μ0 — магнитная проницаемость вакуума;
  • μ — относительная магнитная проницаемость металла;
  • σ — электропроводность металла.

Введение обобщенного параметра позволяет сформулировать так называемый закон подобия: при равных значениях обобщенного параметра

X2=ka

или при равных значениях отношения рабочей и характеристической частот

ffx,

, распределение вихревых токов и магнитных полей в цилиндрических образцах одинаково.

Характеристическая частота fx в гц соответствует случаю, когда аргумент функции Бесселя равен единице.

Поэтому

fx=2πμ0μσD2,

где:

  • D=2а — диаметр прутка.

Если электропроводность выражена в наиболее удобных единицах м/ом•мм², то

fx=5066μσD2.

Таким образом,

X2=ka=ffx.

Это означает, что можно использовать Монтаж, обкатка и испытания механизмов после ремонтарезультаты испытаний, полученные в удобных для эксперимента условиях, для предсказания характера влияния тех или иных факторов, не всегда поддающихся точному определению.

Изучение зависимости амплитуды и фазы э. д. с. (в в) на концах вторичной обмотки от различных факторов показывает, что при отсутствни образца действует магнитное поле Н0, при этом

E·в=2πfω2H0·Dк2π4108,

где:

  • ω2 — число витков вторичной катушки;
  • Dк — диаметр среднего витка.

После ввода образца площадь воздушного зазора уменьшается и доля напряжения, обусловленного этим промежутком, будет составлять

Ев·=2πfω2H0·π4Dк2D02108.

Доля напряжения Еобр, возникающего в результате действия образца, будет

E·обр=2πfω2H·0π4 D02μэфф108.

Общее напряжение Е на концах вторичной катушки может быть получено в результате векторного сложения величин Ев и Еобр:

Е·=Ев·+Еобр·=2πfω2H·0 π4Dк2D02+D02μэфф 108.

После выноса

Dк2

за скобку и обозначения

D02Dк2=η

будем иметь

Е·=Е0·1η+ημэфф 108.

Величина η показывает, какую долю сечения вторичной катушки занимает образец, и называется коэффициентом заполнения.

Действующий диаметр Dк определяют из данных вторичной катушки путем простого интегрирования, которое приводит к следующей формуле:

Dк2=13(Dк2+Dк, Dк, нвн+Dк. н2),

где:

  • Dк.вн, Dк.н — внутренний и наружный диаметр катушки.

Для расчета влияния диаметра и электропроводности на напряжение во вторичной катушке требуется знать напряжение без образца Е0 и действующий диаметр Dк.

Для удобства определения η в каждом конкретном случае целесообразно вычислить и изобразить в виде номограммы зависимости между η и D0 для данной катушки.

Весьма важен тот факт, что электропроводность σ и диаметр образца D0 различно влияют на напряжение во вторичной катушке.

Если изобразить

ЕЕ0

в комплексной плоскости, то получим семейство кривых, каждая из которых соответствует определенному коэффициенту заполнения.

Кривая, соответствующая  η=1, совпадает с μэфф в комплексной плоскости (рис. 6).

Зависимость электропроводности и диаметра
Рис. 6 Зависимость мнимой и действительной составляющих э. д. с. от электропроводности и диаметра образца

Очевидно, что изменение электропроводности материала образца изменяет только величину

ffx

. При этом точка, характеризующая величину

EE0

, сдвигается по данной кривой.

 

Изменение образца по диаметру влияет не только на величину

ffx

, но и на коэффициент заполнения η.

При этом точка переходит с одной кривой семейства на другую.

Следовательно, изменения диаметра и электропроводности образца изменяют вектор напряжения вторичной катушки в различных направлениях.

 

При постоянных параметрах прибора и катушки (f=const, Dк=const) для каждых определенных значений диаметра и электропроводности испытуемого материала на комплексной плоскости имеется только одна точка.

Следовательно, если воспроизвести эту комплексную плоскость при помощи электронного устройства, например, на экране осциллографа, то по положению светящейся точки можно определять влияние диаметра и изменение электропроводности испытуемой детали.

Электрические параметры вторичной катушки с компонентами эффективной проницаемости связаны следующей зависимостью:

E·E0·=1η+ημэфф.

Известно, что напряжения Е и Е0 пропорциональны комплексным сопротивлениям Z0 и Z, т. е.

ЕЕ0=ZZ0=R+jωLjωL0,

где:

  • μэфф есть комплексная величина, и, освобождаясь от мнимости в знаменателе выражения, получим

Rj+ωLωL0=1η+η(μэфф. д+jμэфф. мн),

где:

  • μэфф. д, μэфф. мн

    действительная и мнимая компоненты.

Теоретический чертеж и координатные плоскости осиТеоретический расчет позволяет определять основные условия и успешно решать задачи применения метода вихревых токов в проходном датчике. Несмотря на глубокие теоретические и эксперименталыше исследования вихревых токов для проходного датчика, при эксплуатации дефектоскопической аппаратуры, даже для контроля изделий простейшей конфигурации, например прутков, встречаются существенные трудности. Это объясняется высокими требованиями, предъявляемыми к аппаратуре. Например, на поверхности горячекатаной стали ШХ15, предназначенной для горячей механической обработки, а также холоднотянутых прутков, применяемых для изготовлевия деталей подшипников путем высадки, вообще не допускаются трещины, закаты, волосовины и неметаллические включения.

Поэтому

RωL0=ημэфф. мн,

ωLωL0=1η+ημэфф. д.

Полученные выражения указывают на принципиальную возможность экспериментального определения характера кривых, показанных на рис. 6.

Изменение мнимого компонента μэф может быть определено по изменению активного сопротивления, в то время как действительный компонент связан только с реактивным сопротивлением ωL.

Поэтому, перед применением дефектоскопической аппаратуры необходимо самым тщательным образом изучить влияющие на выявляемость дефектов факторы, установить степень их изменения и найти способ максимального их подавления при отстройке.

Для ферромагнитного материала приходится принимать относительную проницаемость μотн постоянной величиной, поскольку уравнения Максвелла для переменной магнитной проницаемости не решены.

В этом случае для Е будем иметь

Е·=Е0(1η+ημоткμэфф)108.

На рис. 6 зависимость мнимой и действительной составляющих э, д, с, для ферромагнитного материала показана в относительных единицах.

Теоретический расчет позволяет определять основные условия и успешно решать задачи применения метода вихревых токов в проходном датчике. Несмотря на глубокие теоретические и эксперименталыше исследования вихревых токов для проходного датчика, при эксплуатации дефектоскопической аппаратуры, даже для контроля изделий простейшей конфигурации, например прутков, встречаются существенные трудности. Это объясняется высокими требованиями, предъявляемыми к аппаратуре. Например, на поверхности горячекатаной стали ШХ15, предназначенной для горячей механической обработки, а также холоднотянутых прутков, применяемых для изготовлевия деталей подшипников путем высадки, вообще не допускаются трещины, закаты, волосовины и неметаллические включения.

Ниже приводятся соображения и расчеты, которые должны приниматься в основу при определении основных параметров дефектоскопов.

На тех же прутках, предназначенных для изготовления деталей выточкой, допускаются риски и отдельные мелкие раковины на глубину не более 1% от диаметра.

Это требует от аппаратуры очень высокой чувствительности к дефектам.

Вместе с тем, большое число различных помех, вызываемых продольной неравномерностью электромагнитных свойств, отстройка от которых все еще представляет значительные трудности, и, в частности, вызванных наличием обезуглероженных участков, появлением внутренних напряжений или изменением структуры, приводит к резкому устойчивому изменению магнитной проницаемости, снижая тем самым чувствительность аппаратуры к дефектам.

Поэтому, перед применением дефектоскопической аппаратуры необходимо самым тщательным образом изучить влияющие на выявляемость дефектов факторы, установить степень их изменения и найти способ максимального их подавления при отстройке.

Средние физические свойства стали ШХ15 для различных исходных структур приведены в табл. 3.

Таблица 3. Электромагнитные свойства и твердость стали ШХ15 для различных исходных структур
МикроструктураТвердость НВКоэрцитивная сила Нс в а/мМагнитная проницаемость μ в гн/мНамагниченность насыщения Is в а/мУдельная электропроводность σ в см/м
Крупнозернистый перлит176 ±59,3 ±0,7565 ±301 405 ±54,79
Однородный зернистый перлит191 ±311,0 ±0,2530 ±101 405 ±54,79
Зернистый перелит с карбидной сеткой194 ±611,3 ±0,2420 ±101 410 ±44,72
Грубопластинчатый перлит268 ±514 ±4220 ±101 422 ±104,38

 
Зависимость магнитной проницаемости малых значений напряженности поля (до 50 э) для различных структур показана на рис. 7, а, а на рис. 7, б — усредненная зависимость магнитной проницаемости стали от больших значений напряженности поля (>50 э).

Графики зависимости магнитной проницаемости
Рис. 7 Графики зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля для различных структур стали ШХ 15 (а) и усредненной зависимости при больших значениях напряженности поля (б): смешанная структура зернистого и пластинчатого перлита; 2 — зернистый перлит с различной величиной зерна; 3 — зернистый перлит с карбидной сеткой; 4 — мелкозернистый перлит

При дефектоскопическом контроле необходимо:

Ниже приводятся соображения и расчеты, которые должны приниматься в основу при определении основных параметров дефектоскопов. Рабочую частоту датчика дефектоскопа рассчитывают с учетом следующих факторов:

Выбор параметров следует начинать с выбора напряженности постоянного поля подмагничивания, так как оно выравнивает продольную магнитную проницаемость.

Кроме того, от напряженности постоянного поля будет зависеть рабочая частота, конструкция катушки подмагничивания, а следовательно, и конструкция датчика.

Напряженность постоянного поля выбирают по графику зависимости магнитной проницаемости стали 1.11X15 от напряженности поля для различных структур (рис. 7, а). Величину поля выбирают такой, чтобы помехи, вносимые в сигнал датчика неравномерностью магнитной проницаемости, были бы меньше сигналов от дефектов.

Это поле находится либо в области сходимости характеристик

μ=f(H),

где

Н=250÷500·1034πа/м

, либо в области больших полей где μ стремится к 1 (рис. 7, б). Для отыскания оптимальной величины подмагничивающего поля, для различных партий металла с различными свойствами и дефектами, это поле в дефектоскопе должно плавно регулироваться от малых полей

1001501034π

до больших полей порядка

1500·1034π

.

Расчет напряженности поля и конструкции катушки подмагничивания проводят по формуле

 

Нх=0,5lω0ω0(x+l)lnR2R22+(x+l)2R1+R12+(x+l)2(xl)lnR2+R22+(x+l)2R1+R1+(xl)2,

где:

  • Нx — напряженность магнитного поля в точке х на оси катушки в а/см;
  • х — расстояние от точки, в которой рассчитывают поле, до центра катушки;
  • ω0 — число витков в одном слое на 1 см длины катушки;
  • R1 — внутренний радиус обмотки;
  • R2 — наружный радиус обмотки в см;
  • I — сила тока в обмотке в а;
  • l — длина катушки в см.

Значения внутреннего радиуса R1 и длина катушки обуславливаются соответственно максимальным радиусом контролируемых прутков и необходимой длиной участка с равномерной напряженностью подмагничивающего поля.

Рабочую частоту датчика дефектоскопа рассчитывают с учетом следующих факторов:

  • электромагнитных характеристик стали (прутков);
  • необходимой глубины проникновения;
  • совместного действия постоянного и переменного полей;
  • диапазона диаметров прутков, подлежащих контролю;
  • скорости контроля и минимальной величины по длине выявляемого дефекта.

С учетом электромагнитных свойств стали и диаметра прутков частоту f рассчитывают через граничную частоту fx:

fx=5066σμотнD2.

Приняв например:

  • σ=4,5 1/ом•мм² — удельная электропроводность;
  • μотн=30 — относительная магнитная проницаемость

Нср=500·1034πа/м,

D=1,5 см при ffх10÷100,

получим

f1=5066·1004,5·30·(1,5)2=1660гц.

Если подсчитать глубину проникновения вихревого тока в металл при этой частоте с учетом поля подмагничивания, т. е. учесть только его влияние на μотн, то она будет

δ1=5031μотнσf1=503 130·4,5·1600=1,06 мм,

При более подробном учете влияния постоянного поля подмагничивания глубина проникновения увеличивается на величину, которую определяют из выражения

δ2=δ1(1+a2H=)1/2,

где:

  • δ1 — глубина проникновения под действием только переменного тока;
  • а определяют из выражения

В=β arctg aH=+aH~,

  • здесь

    β=1π·Bc

    (Вс — индукция насыщения);

  • Н — напряженность переменного тока;
  • а — коэффициент пропорциональности;
  • В — индукция в рабочей точке кривой зависимости В=f(Н).

Проведенный расчет глубины проникновения δ2 показывает, что глубина проникновения при действии постоянного поля увеличивается в 3—6 раз.

Такая глубина проникновения для выявления тонких поверхностных дефектов типа плен, волосовин и мелких трещин по сути дела будет мешать эффективному контролю, так как в проходном датчике имеет место усреднение результатов анализа всего контролируемого слоя металла.

Читайте также: Оборудование, виды и способы сварки материалов при судостроении

Если задаться необходимостью выявления дефекта величиной в 0/6 от среднего диаметра, т. е. 0,15 мм, то, подставляя значения величин в формулу

f=(503)2(δ3)2σμ,

получим

f=21,5·1040,0225·4,5·30=82 000 гц.

Отстройка от мешающего влияния участков прутка, обедненных углеродом, может быть осуществлена введением фазового анализа сигнала датчика (что еще эффективнее осуществляется при правильном выборе параметров индикаторной и намагничивающей обмоток). Возможность фазовой отстройки обусловлена тем обстоятельством, что при проникновении электромагнитной волны в глубь металла ее фаза меняется. Величина угла поворота фазы зависит от глубины проникновения и от электропроводности, которая, в свою очередь, зависит от содержания углерода в контролируемом слое поверхности.

Величину изменения угла можно найти из уравнения для напряженности магнитного поля

Hm=Hm tab0 cos (ωt+φ+ab),

где:

  • Нm — напряженность поля на глубине b;
  • Нm0 — напряженность поля на поверхности.
Множитель cos (ωt+φ+ab) характеризует изменение фазы волны при ее перемещении в глубь металла.

Фазовая скорость электромагнитной волны в проводнике

V=2ωσν,

тогда изменение фазы с глубиной (в рад)

φ=bVω

или

φ=bσμω2=bσμ2πf21803,14,

так как

4,5 м/(ом·мм2)=4,5·104 1/(ом·см)=4,5·106 1/(ом/см).

Поворот фазы с глубиной

b1=0,005 см, b2=0,01 см; b3=0,015 см

φ1=4,5·104·30·1,256·106·6·1041803,140,005=320·0,0051803,14=90,5°;

φ2=183;

φ3=274,5.

Выгорание углерода на поверхности с 1,1 до 0,5% приводит к увеличению электропроводности этого слоя примерно на 20%, т. е. с

4,5·104

до

5,4·10 14/(ом·см)

, тогда

ϕ1=101°;

φ2=202°;

φ3=303°,

из чего следует, что изменения фазы довольно значительные и могут быть надежно зафиксированы аппаратурой.

Важным фактором, от которого зависит чувствительность аппаратуры к дефектам, является правильное геометрическое расположение прутков вдоль оси датчика и его равномерное движение через датчик.

Недостаточное внимание к этим факторам и несоблюдение требуемых условий снижают эффективность аппаратуры к выявлению дефектов и приводят к ложной забраковке годной продукции.

Чем выше требования к выявляемости дефектов, тем выше должен быть коэффициент заполнения, меньше колебания прутка в датчике и равномернее должен проходить пруток через датчик.

Поперечное перемещение прутка в датчике приводит к нарушению симметрии поля, к его пространственному изменению, что, в свою очередь, приводит к амплитудным и фазовым изменениям сигнала и в конечном счете к ложным результатам.

Дефектоскоп АСК-12

Наиболее совершенной дефектоскопической аппаратурой с проходным вихретоковым датчиком является дефектоскоп ACК-12 (рис. 8).

АСК-12
Рис. 8 Дефектоскоп АСК-12

В дефектоскопе АСК-12 поперечные смещения прутков ограничиваются специальными центрирующими втулками, а для продвижения прутка через датчик применяют специальную механизированную линию.
Дефектоскоп позволяет выявлять дефекты на калиброванных и шлифованных прутках глубиной 0,09—0,15 мм и более.

Назначение: Контрольно-сортировочные автоматы для колец и собранных подшипниковконтроль наружной поверхности прутков из стали ШХ15 с помощью проходного вихретокового датчика, работающего на частотах 60—100 кгц с применением подмагничивания постоянным током.
Концы прутков длиной 110 мм дефектоскопом не контролируются. Металл, кривизна которого превышает нормы, установленные ГОСТом, и который имеет локальные резко изогнутые участки, на дефектоскопе контролировать нельзя.

Дефектоскоп используют на контрольных участках в условиях калибровочного цеха, склада и т. п. при обязательном наличии специальной механизированной линии для транспортировки прутков через датчик.

Конструкция. Дефектоскоп состоит из датчика и приборной стойки, в которую входят блоки:

  • питание датчика постоянным током БПД;
  • стабилизированного питания БСНП;
  • электроники.

Датчик (рис. 9) состоит из замкнутого магнитопровода 8 и 11, пяти катушек, из которых одна — подмагничивающая постоянным полем 1, две — намагничивающие переменным 7 и две — индикаторные 2.

Дефектоскоп АСК-12
Рис. 9 Датчик дефектоскопа АСК-12

Кроме этого, датчик имеет устройство для центрирования оси прутка с осью датчика 4, 5, 10 и 9, которое комплектуется в зависимости от диаметра контролируемого прутка, и фотоэлемент 3 и 6 для включения и выключения измерительной системы блока электроники в момент входа и выхода прутка.

Магнитопровод служит для шунтирования потока рассеяния постоянного магнитного поля, что уменьшает длину непроверяемого конца прутка и позволяет получить более равномерное магнитное поле внутри датчика.

Намагничивающая катушка постоянного поля, одна для всего диапазона диаметров контролируемых прутков. Для лучшего охлаждения она сделана с воздушными зазорами между слоями намотки.

Индикаторные и намагничивающие переменным током катушки 2, 7 сделаны сменными с целью получения максимального коэффициента заполнения.

Размеры этих катушек и их намоточные данные выбраны и рассчитаны так, чтобы получить максимальную чувствительность аппаратуры к дефектам. В датчике предусмотрено 16 пар сменных катушек, которые позволяют контролировать прутки диаметром 10—22 мм.

Блок электроники служит для питания датчика током высокой частоты (60—100 кгц), амплитудно-фазового анализа выходного напряжения и выдачи соответствующих команд для управления транспортирующими устройствами и технологической автоматикой.

Для настройки прибора и визуализации сигнала в блоке установлены:

  • электронный осциллограф, позволяющий наблюдать за амплитудой и фазой выходного сигнала;
  • стрелочный прибор для измерения тока и выходного напряжения датчика;
  • сигнальные лампочки для индикации положения «Контроль» и фисации контроль брака-прутка осуществляется методом сравнения двух участков прутка, расположенных на расстоянии 80—100 мм один от другого (методом самосравнения).

Дефектоскоп позволяет выявлять дефекты на калиброванных и шлифованных прутках глубиной 0,09—0,15 мм и более.

Техническая характеристика
Диапазон диаметров контролируемых прутков в мм10-22
Скорость контроля в м/сек не более2,5
Напряжение в в220
Потребляемая мощность в квт6
Габаритные размеры в мм:
приборной стойки620 х 550 х 2 200
датчика345 х 580 х 800
Масса в кг300

 
Концы прутков длиной 110 мм дефектоскопом не контролируются. Металл, кривизна которого превышает нормы, установленные ГОСТом, и который имеет локальные резко изогнутые участки, на дефектоскопе контролировать нельзя.

Несмотря на теоретические и экспериментальные трудности, в подшипниковой промышленности созданы и успешно эксплуатируются Приборы и автоматы для комплектования подшипниковдефектоскопические приборы и автоматы с накладными вихретоковыми датчиками.

Дефектоскоп АСК-12 успешно прошел испытания не только на ГПЗ, но и в условиях металлургических заводов «Серп и молот», «Днепроспецсталь», позволив заменить малопроизводительный магнитнопорошковый контроль и контроль с помощью запиловки металла с последующим глазным осмотром и высвободить значительное количество контролеров. По существу АСК-12 в настоящее время является единственным высокопроизводительным дефектоскопом, который отвечает необходимым требованиям и обеспечивает выявление дефектрв в соответствии с ГОСТом и который можно рекомендовать для широкого внедрения на ГПЗ и металлургических заводах.

Ранее для этих целей делались попытки использовать приборы типа ЭМИД, однако для контроля подшипниковой стали ШХ15 они оказались малоэффективны и поэтому в настоящее время почти нигде не применяются.

Попытки применять проходные датчики для дефектоскопии других деталей подшипников (шариков, роликов и колец) оказались менее успешными, хотя отдельные виды дефектов с их помощью также удается выявлять.

Собственно и теоретические расчеты для контроля деталей типа шариков и роликов в проходных датчиках значительно усложняются, а для кольцевых деталей вообще отсутствуют.

Одним из представителей дефектоскопов с проходным вихретоковым детчиком соленоидного типа, применяемого ранее для выявления дефектов на шариках и роликах, являлся прибор типа ЭМИД-6, рабочая частота питания датчика прибора составляла 20 кгц.

В нем использован метод сравнения с эталоном. Однако при ин егральной оценке качества на значительной поверхности контролир емой детали обнаружить дефекты, даже видимые невооруженным глазом, оказалось весьма сложно.

В настоящее время ведущее место для контроля таких деталей подшипников, как шарики и ролики, занимают дефектоскопические приборы и автоматы с накладными датчиками.

В принципе, накладные датчики можно применять для контроля деталей любой конфигурации, поверхность которых возможно просканировать датчиком.

В зависимости от вида преобразования параметров контролируемых деталей в параметры сигналов различаются абсолютные и дифференциальные датчики.

Абсолютные датчики реагируют на абсолютные значения параметров изделия и их изменения.

Дифференциальные — только на изменения параметров изделия от участка к участку.

Преимущества накладных датчиков перед проходными заключаются в том, что они за счет локализации контролируемого участка детали обладают значительно более высокой чувствительностью к дефектам, что позволяет им успешно конкурировать с такими видами контроля, как магнитнопорошковый и визуальный.

Основные трудности при создании дефектоскопической аппаратуры с накладными датчиками вызывает отсутствие удовлетворительной для практического применения расчетной методики. Это объясняется значитальными математическими трудностями, связанными с неоднородностью поля датчика, выраженного в виде неберущихся интегралов, которые или рассчитываются с помощью ЭЦВМ, или выражаются приближенно через специальные табулированные функции. Анализ полученных результатов проводится в основном графически ввиду сложности даже приближенных выражений.

Имеются работы, в которых дана теория параметрических и трансформаторных накладных датчиков, приведены расчеты полей катушек, расположенных вблизи изделий, освещены вопросы расчета высокочастотных накладных датчиков и датчиков с ферритовыми сердечниками, однако применение их связано с теми же трудностями.

Несмотря на теоретические и экспериментальные трудности, в подшипниковой промышленности созданы и успешно эксплуатируются Приборы активного контроля судовых подшипниковдефектоскопические приборы и автоматы с накладными вихретоковыми датчиками.

Автомат СК-27-МДШ4

Назначение: контроль поверхностного слоя стальных шариков на дефекты, структуру и марку стали.

Конструкция. Высокочастотный генератор тока 1 (рис. 10) вырабатывает ток I1, который поступает в датчик. На выходе датчика 2 появляется сигнал Е2, пропорциональный силе тока I1, причем коэффициент пропорциональности Z12, (передаточное сопротивление) является величиной переменной, зависящей от целого ряда факторов и, в частности, от свойств обследуемой датчиком детали 13, от структуры ее поверхностного слоя и от наличия дефектов в нем.

Схема автомата СК-27-МДШ4
Рис. 10 Блок-схема автомата СК-27-МДШ4: 1 — генератор; 2 — датчик; 3 — компенсаторное устройство; 4 — усилитель высокой частоты; 5 — детектор; 6 — усилитель низкой частоты; 7 — дифференцирующая ячейка; 8 — источник задающего напряжения; 9 — исполнительное устройство; 10 — осциллограф; 11 — измеритель переменного тока; 12 — измеритель постоянного тока; 13 — контролируемый шарик

Таким образом, каждый элементарный участок поверхности детали, находящийся под датчиком, характеризуется определенной величиной параметра Z12, отличной от других участков, причем для дефектных участков это отличие значительно больше.

При вращении детали 13 с определенной скоростью параметр будет меняться и модулировать величину выходного сигнала датчика Е2. Но ввиду того, что параметр Z12 является комплексной величиной, создаваемая им модуляция является амплитудно-фазовой, сочетание, которое зависит от характера структурной неоднородности и наличия дефектов на поверхности детали.

Относительная величина этой модуляции, обусловленная структурной неоднородностью детали и мелкими дефектами, очень мала.

Кроме того, последующие усилительно-измерительные звенья реагируют только на амплитудную модуляцию и не чувствительны к фазовой. Поэтому желательно сигнал датчика преобразовать так, Чтобы дефекты создавали преимущественно амплитудную модуляцию, а мешающие факторы— фазовую. Для этого сигнал Е2 подается на вход компенсационного устройства 3, которое решает две задачи: увеличивает относительную модуляцию и частично преобразует фазовую модуляцию в амплитудную, что позволяет повысить чувствительность аппаратуры к дефектам и снизить чувствительность к мешающим факторам.

Преобразованный таким образом сигнал Е3 с выхода компенсационного устройства поступает на вход усилителя высокой частоты 4, где усиливается до уровня Е4, достаточного для линейного детектирования, и поступает на детектор 5.

Снимаемый с детектора сигнал Е5, состоящий из постоянной и переменной составляющих, подается на измерительный прибор 11 и усилитель низкой частоты 6. Величина постоянной составляющей сигнала Е5 измеряется прибором 11 и служит одним из критериев настройки компенсационного устройства 3.

Переменная составляющая сигнала Е5, несущая информацию о наличии дефектов относительно мала и нуждается в дальнейшем усилении.

Автомат СК-27 в настоящее время является единственным испытанным и аттестованным дефектоскопом с накладными вихретоковыми датчиками для контроля шариков.

Конденсаторный вход усилителя низкой частоты 6 отделяет постоянную составляющую, т. е. производит предварительное дифференцирование сигнала Е5.

Морская сигнализация и связьУсиленный сигнал Е6 поступает на фильтр 7, который для низких частот имеет характеристику дифференцирующей ячейки, а для высоких частот — интегрирующей, что обеспечивает лучшее выделение сигнала дефекта.

Канал контроля структуры состоит в основном из тех же звеньев, но вместо 6 и 7 звеньев, осуществляющих дифференцирование сигнала, включено интегрирующее звено. Поэтому в канале структуры выделяется и измеряется постоянная составляющая сигнала, а модуляция подавляется.

Канал контроля структуры необходим для отбраковки шариков из стали другой марки не прошедших термообработку (сырых), а также прошедших термообработку с нарушением режимов, которое привело к отклонениям структуры от нормы. Это существенно улучшает дефектоскопические возможности автомата.

Датчик и компенсационное устройство автомата представляют собой четырехполюсник, на вход которого подается ток I1, а с выхода снимается напряжение Е2.

При этом принимается Z11 — входное сопротивление; Z22 — выходное и Z12 — передаточное сопротивление четырехполюсника.

В качестве дефектоскопического параметра используется передаточное сопротивление Z12, которое определяется как отношение напряжения на выходе датчика к току, подаваемому на вход в режиме холостого хода.

Схема соединения обмоток датчика показана на рис. 11.

Обмотка датчика автомата СК-27
Рис. 11 Схема соединений обмоток датчика автомата СК-27; а — соединение намагничивающей и измерительных обмоток; б — соединение обмоток компенсационного устройства

Основу датчика составляет ферритовый стержень 3 диаметром мм и длиной 10 мм из феррита Ф1-600. На стержне имеется две обмотки: первичная 1, включенная в цепь генератора тока, и вторичная 2, с которой снимается измеряемое напряжение.

Каждая обмотка разделена на две секции расположенные на противоположных концах стержня, причем секции первичной обмотки включены согласно, а вторичной — встречно.

Секции первичной обмотки состоят из одного витка, вторичной — многовитковые.

Для повышения производительности и надежности контроля в автомате применено три однотипных датчика и три самостоятельных усилительно-измерительных канала для дефектоскопии и и один канал контроля структуры, подключенный к одному из датчиков.

Разрешающая способность автомата к дефектам (минимальные размеры дефектов на шарах, отбраковываемых автоматом):

  • нарушения сплошности (трещина, заштамповки, порубы, шлаковые включения), выходящие на поверхность длиной 1,5 мм и более, глубиной 0,1 мм.

Ширина не лимитируется:

  • Дефектация и ремонт основных неподвижных деталей дизелейоткрытые дефекты типа раковин, порубов, забоин, опиловки, недоштамповки — минимальный размер по поверхности 0,5 мм, глубина 0,2 мм и более;
  • открытые дефекты в виде нарушения геометрии (срезы площадки с небольшим углублением) площадью 3 мм2;
  • локальные структурные дефекты (ожоги пятнистые, штриховые, обезуглероживание и др.) площадью 3 мм2, глубиной 50 мкм и более.

В основу работы автомата положено применение накладных, локальных датчиков, работающих на модуляционном принципе в каналах для выявления дефектов и на принципе абсолютного измерения в канале контроля структуры.

Автомат СК-27 снабжен развертывающим механизмом, создающим такое вращательное движение шара относительно датчиков, при котором любая точка поверхности шарика за период измерения проходит в зоне чувствительности хотя бы одного датчика с заданной линейной скоростью.

Зоной чувствительности считается та часть поверхности шарика под датчиком, которая покрывается одновитковым контуром первичной обмотки.

На рис. 12 дан схематический чертеж, поясняющий принцип действия развертывающего механизма.

Автомат СК-27
Рис. 12 Кинематическая схема развертывающего устройства автомата СК-27

Контролируемый шарик 4 прижимается подпружиненным пальцем 5 к трем опорам 3 и 1, размещенным во вращающейся головке 2. Опоры 3 укреплены на свободно вращающейся оси, а опора 1 связана с системой передач, сообщающих ей принудительное вращение.

Палец 5 имеет наконечник из фторопласта — материала, имеющего малый коэффициент трения, что обеспечивает проскальзывание шарика. Опора 1 изготовлена из твердой резины и при вращении увлекает за собой шарик. Таким образом, шарик получает два вращательных движения: вокруг вертикальной и горизонтальной оси, причем скорость вокруг вертикальной оси значительно больше, что при определенных соотношениях скоростей обеспечивает разворот шарика относительно датчика с необходимым шагом развертки.

Автомат СК-27 в настоящее время является единственным испытанным и аттестованным дефектоскопом с накладными вихретоковыми датчиками для контроля шариков.

Техническая характеристика
Диапазон диаметров контролируемых прутков в мм8-24
Рабочая чистота в кгц160
Число измерительных каналов4
Число групп сортировки2 (годные и брак)
Линейная скорость развертки в см/сек (скорость движения поверхности шара под датчиком)32-96
Производительность автомата в шт/ч1 600-3 600
Габариты в мм1 300 х 730 х 1 395
Масса в кг830

 

Автомат АКР-66

Назначение: контроль поверхностного слоя роликов на дефекты.

Конструкция. В основу работы автомата положено применение двух локальных накладных вихретоковых датчиков.

Контрольно-сортировочные автоматы для сортировки тел каченияДатчики автомата дифференциального типа снабжены ферритовыми стержнями специальной конфигурации и трансформаторными полесоздающими и индикаторными обмотками.

Система компенсации обеспечиваетперестройку датчиков контроля роликов разных марок стали и получение минимального сигнала на входе усилителя с бездефектной поверхности.

Для обеспечения максимальной чувствительности датчиков к дефектам входные цепи усилителя настраиваются в резонанс на частоту генератора 75 кгц.

Блок-схема автомата показана на рис. 13.

Автомат АКР-66
Рис. 13 Блок-схема автомата АР К-66: 1 — преобразователь; 2 — генератор синусоидального напряжения; 3 — стабилизатор напряжения; 4 — блок компенсации; 5— блок питания; 6 — стабилизатор напряжения; 7— блок предварительного усиления сигнала; 8 — детектор и усилитель низкой частоты первого канала; 9 — усилитель второго канала; 10 — амплитудный селектор второго канала; 11 — исполнительные элементы

Сигнал от датчика поступает на два канала усиления:

  • первый канал — дефектоскопический;
  • второй— структуроскопический.

По первому каналу усиливаются только сигналы, периодически повторяющиеся с частотой 10—50 гц, что соответствует частоте повторения дефектного участка контролируемой детали по отношению датчика.

Низкочастотный сигнал усиливается тремя каскадами УНЧ и подается на исполнительный элемент, который включает электромагнит сортировочного устройства. При этом бездефектная деталь попадает в кассету годных деталей, а дефектная — в брак.

Второй канал предназначен для отбраковки деталей, сигнал от которых превышает нормальный (другая марка стали, или температура отпуска).

Правильность работы автомата определяется по эталонным роликам.

На рис. 14 показана схема перемещения ролика относительно датчика.

Схема автомата АРК-66
Рис. 14 Схема перемещения ролика в автомате АРК-66 относительно датчика
Техническая характеристика
Диаметр контролируемых роликов в мм5-15
Рабочая частота питания датчика в кгц75
Число измерительных каналов2
Линейная скорость развертки (скорость движения поверхности ролика под датчиком) в см/сек (не менее)31
Производительность автомата в шт/ч2 700
Габариты в мм1 653 х 600 х 1 080
Масса в кг380

 
Разрешающая способность автомата к дефектам (минимальные размеры наружных дефектов на роликах, отбраковываемых автоматом) в мм:

  • глубина 0,04;
  • длина 2,0;
  • ширина 0,002.

Кроме того, автомат проверяет ролики на соответствие марки стали и качество отпуска.

Автомат АСК-Р-01

Назначение: выявление дефектов типа нарушения сплошности (трещин, волосовин, грубых забоин и рисок) на образующей поверхности цилиндрических роликов после доводки или тонкого шлифования.

Выявление дефектов осуществляется токовихревым модуляционным методом с помощью высокочастотных накладных датчиков.

Конструкция. Подлежащие контролю ролики загружают в бункер загрузчика. Из бункера через трубку-ворошитель ролики подаются к механическому дискретному разделителю, который по одному направляет их в измерительное устройство.

В измерительном устройстве он получает поступательно-вращательное движение от приводного эластичного вала. Шаг поступательной подачи ролика за один оборот зависит от диаметра ролика и угла между направляющими линейками и осью приводного вала. Проходя под датчиками контрольного устройства, ролики проверяются на Ремонт судовых устройств. Освидетельствования и дефектация рулевого устройстваналичие дефектов.

Из измерительного устройства ролики попадают в сортировочное Устройство, которое в зависимости от результатов контроля производит отбраковку дефектных роликов.

Разрешающая способность автомата к наружным дефектам составляет: по глубине 0,04—0,05 мм, по длине 0,6 мм и более.

Датчик (рис. 15) питается от высокочастотного генератора, собранного на двойном триоде Л1 — 6Н14П (рис. 16). Левый каскад представляет собой катодный повторитель, в сетку которого включен датчик, правый каскад работает в режиме усилителя с общей сеткой и с дросселем Др1 в катодной цепи.

Конструкция датчика
Рис. 15 Конструкция датчика к автомату АСК-Р-01: а — датчик; б — катушка датчика; 1 — каркас катушки (оргстекло); ферритовый сердечник мм, = 5 мм; 3 — обмотка (провод ПЭВ1, 0,09; 65 витков)
Автомат АСК-Р-01
Рис. 16 Принципиальная схема измерительного устройства автомата АСК-Р-01

Положительная обратная связь осуществлена с анода на сетку первого каскада через разделительную емкость С2.

Частота генератора определяется параметром контура, включенного в сетку первого каскада.

Датчик Дт является элементом контура, настроенного на частоту около мгц. Максимальная величина выходного напряжения синусоидальной формы зависит от величины катодной нагрузки и параметров двойного триода, т. е.

Uвых=0,07ωLкl011+4π2f02Cк2,

где:

  • f0 — частота генератора;
  • Lк — индуктивность контура;
  • Cк — емкость контура;
  • ω — круговая частота;
  • I01 — сила тока в обмотке преобразователя.

Выход генератора нагружен высокоомным входом буферного каскада, собранного на одной половине двойного триода Л2—6НЗП по схеме с общим анодом. Буферный каскад предназначен для развязки генератора с последующими цепями схемы.

В катодную цепь каскада включены резонансный контур и детектор. Контур несколько расстроен по отношению к частоте генератора. Направление и величина расстройки контура определены условием частичного подавления влияния зазора в пределах 0,15—0,3 мм. Подстройка контура производится подстроечным конденсатором С18.

Высокочастотное напряжение, промодулированное сигналом от дефекта, поступает с контура на детектор, нагрузкой которого является сопротивление утечки R6 правого каскада лампы 6Н3П.

Выпрямленное напряжение (выделенная огибающая) поступает на усилитель низкой частоты и лампы вольтметра ламповый вольтметр служит для Приборы активного контроля судовых подшипниковнастройки прибора.

Усилитель низкой частоты Л7-Н2П усиливает сигнал до величины амплитуды, достаточной для запуска схемы автомата. Разделительные емкости и сопротивления в УНЧ выбраны из условия подавления «краевого эффекта».

Промышленные испытания автомата показали, что на роликах с чистой поверхности 7-8-го классов выявляемость дефектов автоматов не хуже магнитнопорошкового метода.

Техническая характеристика
Диаметр контролируемых роликов в мм:
диамет8-18
длина16-26
Производительность (зависит от диаметра) в шт/ч900-3 600
Шаг подачи роликов на контрольном устройстве (на один оборот ролика Ø 18 мм) в мм1,8
Количество датчиков в шт2
Частота переменного тока, питающего датчик, в Мгц2
Потребляемая мощность в квт1
Емкость загрузочного бункера в кг45-53
Габариты в мм1 260 х 875 х 1 535
Масса в кг270

 

Полуавтомат ПСК-30

Назначение: выявление дефектов типа трещин (волосовин, закатов, плен и др.) на образующей поверхности и торцах роликов с чистотой поверхности не ниже 7-го класса.

Выявление дефектов на поверхности роликов осуществляется без контактным вихретоковым модуляционным методом с помощью высокочастотных накладных датчиков.

Конструкция датчиков и измерительная схема полуавто­мата в основном аналогичны автомату АСК-Р-01. Отличительной осо­бенностью полуавтомата является то, что он обеспечивает контроль не только образующей поверхности, как это имеет место у всех ранее описанных автоматов, но и контролирует одновременно боковые поверхности роликов и фаски.

Кинематическая схема механизма развертки полуавтомата пока­зана на рис. 17.

Автомат ПСК-30
Рис. 17 Кинематическая схема развертки автомата ПСК-30: 1 — загружатель; 2 — датчик контроля торца; 3 — датчик контроля образующей; 4 — контролируемый ролик; 5 и 7 — каретки; 6 — направляющая; 8 — 10 — кулачки подъема, горизонтального хода и загружателя; 11 к 12 — приводы

Контролируемый ролик 4 с помощью загружателя, получающего возвратно-поступательное движение от привода 12 и кулачка 10, по­дается на развертывающую каретку 5.

Проконтролированный ролик тем же загружателем сталкивается с каретки 5 и направляется в приемный лоток.

Развертывающая каретка 5 шарнирно укреплена на каретке 7, которая по направляющим 6 имеет горизонтальное передвижение от кулачка 9.

Кулачок подъема 8 в момент остановки каретки 7 сообщает развер­тывающей каретке 5 вертикальное движение.

Кулачки 8, 9 и 10 укреплены на одном валу и получают вращение от электродвигателя через привод 11 кулачков.

Контролируемый ролик вращается валками каретки 5, приводи­мыми электродвигателем через ременную передачу.

Контроль образующей ролика осуществляется датчиком 3 при горизонтальном ходе каретки 7, контроль торцов — датчиками 2 при вертикальном ходе каретки 5.

За счет сложения поступательного и вращательного движений контроль образующей происходит по винтовой линии, а торцов — по спирали.

Техническая характеристика
Размеры контролируемых роликов в мм:
диаметр32
длина52
Производительность в шт/ч500
Частота переменного тока, питающего датчики в Мгц2,2-2,5
Количество датчиков3
Габариты полуавтоматов в мм:
механическая часть610 х 430 х 340
электрическая часть410 х 430 х 230
Масса в кг88

 

Дефектоскоп ДНМ-500

Назначение: выявление дефектов типа трещин в поверхностных слоях немагнитных (или слабомагнитных) металлов и сплавов с электропроводностью 0,5—2,2 м/(ом· мм2). Дефектоскоп успешно применяют для выявления поверхностных и подповерхностных усталостных метальных и других трещин, в том числе расположенных под слоем грунта, лака и краски.

Конструкция. В основе работы дефектоскопа лежит метод вихревых токов, связанный с изменением кажущегося сопротивления катушки датчика при поднесении ее к металлу, за счет изменения электропроводности поверхностного слоя контролируемой детали.

Дефектация судовых технических средствДефектоскоп выполнен по фазочувствительной схеме. На показания дефектоскопа изменения амплитуды сигнала разбаланса (под влиянием изменения зазора между датчиком и контролируемой поверхностью, в допустимых пределах) не влияют.

К дефектоскопу прилагается эталон с усталостной поверхностной трещиной.

Техническая характеристика
Минимальные выявляемые трещины в мм:
длина1
ширина0,002
глубина0,15
Скорость движения поверхности детали относительно датчика в м/мин не более1
Рабочая частота в кгц500
Максимально допустимый зазор между датчиком и контролируемой поверхность в мм0,8
Диаметр датчика в мм4
Потребляемая мощность в ва60
Габариты в мм378 х 264 х 268
Масса в кг10

 

Дефектоскоп ДНМ-15У

Назначение: контроль нарушений сплошности поверхности деталей из немагнитных металлов с электропроводностью 2,2—59 м/ (ом·мм2).

Прибор не реагирует на наличие слоя красок, эмалей и других видов покрытий на контролируемых поверхностях.

Техническая характеристика
Максимальные размеры выявляемых трещин в мм:
глубина0,15
ширина0,002
длина3,0
Рабочая частота в кгц15 ±0,5
Диаметр датчика в мм5
Максимально допустимый зазор между датчиком и контролируемой поверхность мм0,8
Потребляемая мощность в ва60
Габариты в мм378 х 268 х 264
Масса в кг10

 
Принцип действия прибора аналогичен дефектоскопу ДНМ-500.

Дефектоскоп ППД-1

Назначение: контроль нарушений сплошности (трещин) в поверхностных слоях деталей из магнитных и немагнитных металлов и сплавов с электропроводностью 0,5 м/(ом•мм²).

Дефектоскоп также не реагирует на наличие слоя красок, эмалей и других видов покрытий на контролируемых поверхностях.

Конструкция. Приборы для контроля вибраций подшипниковПрибор переносной, с автономным питанием от аккумуляторной батареи 7Д-01.

Датчик дефектоскопа карандашного типа, представляет собой катушку, намотанную на ферритовый стержень. Датчик является элементом колебательного контура генератора, работающего вблизи точки срыва генерации.

В дефектоскопе предусмотрена звуковая сигнализация, позволяющая осуществлять контроль даже при сильном окружающем шуме.

Техническая характеристика
Минимальные размеры выявляемых трещин в мм:
длина2
ширина0,002
глубина0,15
Рабочая частота в мгц0,5-3,5
Диаметр датчика в мм3
Допустимый зазор между датчиком и контролируемой поверхностью в мм, не более0,2
Габариты в мм200 х 130 х 60
Масса в кг0,75

 
Назначение: контроль нарушений сплошности (трещин) в поверхностных слоях деталей из магнитных и немагнитных металлов и сплавов с электропроводностью 0,5 м/(ом·мм2).

Дефектоскоп также не реагирует на наличие слоя красок, эмалей и других видов покрытий на контролируемых поверхностях.

Конструкция. Прибор переносной, с автономным питанием от аккумуляторной батареи 7Д-01.

Датчик дефектоскопа карандашного типа, представляет собой катушку, намотанную на ферритовый стержень. Датчик является элементом колебательного контура генератора, работающего вблизи точки срыва генерации.

Назначение: контроль нарушений сплошности (трещин) в поверхностных слоях деталей из магнитных и немагнитных металлов и сплавов с электропроводностью 0,5 м/(ом·мм2).

Дефектоскоп также не реагирует на наличие слоя красок, эмалей и других видов покрытий на контролируемых поверхностях.

Конструкция. Прибор переносной, с автономным питанием от аккумуляторной батареи 7Д-01.

Датчик дефектоскопа карандашного типа, представляет собой катушку, намотанную на ферритовый стержень. Датчик является элементом колебательного контура генератора, работающего вблизи точки срыва генерации.

В дефектоскопе предусмотрена звуковая сигнализация, позволяю­щая осуществлять контроль даже при сильном окружающем шуме.

Электромагнитная структуроскопия

Электромагнитная структуроскопия опирается на связь струк­турно-механических свойств контролируемых деталей и их электро­магнитных характеристик. К таким характеристикам относятся намаиценность насыщения, коэрцитивная сила, остаточная намагниченность, магнитная проницаемость и электропроводность.

Установлено, что намагниченность насыщения не является структурно-чувствительным свойством, т. е. не зависит от дисперсности фаз, зависит только от количества и состава присутствующих фаз. Она снижается пропорционально содержанию неферромагнитной фазы. 

Эта магнитная характеристика используется в приборах, предназна­ченных для определения величины остаточного аустенита.

Коэрцитивная сила резко возрастает при переходе от сырой стали к закаленной. У закаленной стали она зависит в основном от дисперс­ности карбидов и очень незначительно от концентрации раствора в интервале 0,6—1,0% углерода. Коэрцитивная сила также зависит от количества и формы цементита.

Эта характеристика в основном используется для оценки качества исходной структуры.

Магнитная проницаемость в области малых полей зависит от уровня внутренних напряжений. Максимальная магнитная проницаемость зависит как от концентрации твердого раствора, так и от степени диперсности карбидов. С увеличением концентрации твердого раствора она уменьшается.

Электросопротивление закаленной стали почти не зависит от степени дисперсности карбидов, но резко изменяется при изменении концентрации твердого раствора. Магнитную проницаемость и электро, сопротивление используют для контроля качества термообработки. Как правило, название метода определяется измеряемой физической характеристикой. Иногда контроль осуществляют по двум характеристикам. Надежным контроль качества термообработки может быть только тогда, когда достоверно установлена связь между структурно­механическими и электромагнитными свойствами стали.

Характеристики для стали ШХ 15СГ после закалки с различных температур показаны на рис. 18.

Электромагнитные свойства стали
Рис. 18 График зависимости электромагнитных свойств стали ШХ 15 от температуры закалки: 1 — без обработки холодом; 2 — с обработкой холодом

Ход изменения коэрцитивной силы с температурой закалки имеет максимум при нормальной температуре закалки. Поэтому по коэрци­тивной силе нельзя обнаружить перегрев закаленной стали. Изменение максимальной магнитной проницаемости μmax и намагниченности насыщения Is с увеличением температуры закалки позволяют обнару­жить как перегрев, так и недогрев.

Электросопротивление р также изменяется монотонно.

Поскольку с изменением температуры закалки меняется как Покрытия с повышенной гидрофобностью для защиты от обледенениякон­центрация твердого раствора, так и содержание остаточного аустенита, то однозначный ответ может быть получен лишь при изучении зави­симости, исключающей влияние содержания остаточного аустенита.

Структуроскопические приборы для оценки величины остаточного аустенита, основаны на измерении намагниченности насыщения кон­тролируемой детали.

Полуавтомат УКА-1.

Назначение: определение величины остаточного аустенита в тонкостенных кольцах диаметром 100—250 мм.

Конструкция. Магнитное насыщение колец осуществляется постоянным током между полюсами двойного электромагнита. Разность магнитных потоков в средней перемычке электромагнита измеряется с помощью ферродатчика.

Если намагниченность насыщения и площади поперечных сечений колец одинаковы, то магнитные потоки, протекающие в них, также одинаковы. Следовательно, магнитный поток в средней перемычке двойного ярма будет

Фn=ФдФэ=0,

где

  • Фд и Фэ — магнитный поток, проходящий через деталь и эталоны.

Если же намагниченность у контролируемой детали будет больше (например, при перегреве) или меньше (при недогреве), чем намагни­ченность эталонной детали, то разность потоков протекающих в средней перемычке, будет отлична от нуля. Величина э. д. с. ферродатчика в этом случае пропорциональна разности потоков и фиксируется после выделения второй гармоники и усиления ее измерительным прибором.

Точность определения содержания остаточного аустенита не превышает ±1%.

Установка и съем контролируемых колец на измерительную позицию производится вручную. Весь процесс измерения и сигнализации — автоматический.

Автоматы типа АКА-3 и АКА-4.

Назначение: автоматическое определение величины остаточного аустенита в кольцах железнодорожных подшипников и автоматическая отбраковка колец, содержание аустенита в которых превышает установленную норму.

Автоматы типа АКА работают в автоматических линиях термообротки колец 42726 Л01 и Л02.

Конструкция. Контроль содержания остаточного аустенита уществляется в приложенном магнитном поле по величине намагниченности насыщения. Кольца с различным содержанием аустенита, помешенные в соленоид, магнитное поле которого приводит их в состояние близкое к магнитному насыщению, соответственно вызывают различные поля рассеяния.

Датчик «Феррозонд полимер», установленный в месте наиболь­шего изменения полей рассеяния и скомпенсированный по показаниям эталонного кольца, измеряет разность этих полей и показывает, на­сколько намагниченность насыщения проверяемых колец отличается от эталонного кольца. Последовательность операций при контроле на автоматах следующая: кольцо, поступающее с линии, подается в соленоид, проходит цикл магнитной тренировки, в конце которой осуществляется измерение. Далее кольцо размагничивается и, если оно годное, подается снова на линию, если брак — сбрасывается в кар­ман брака.

Автоматы состоят из двух элементов; электромеханического узла (УЭМ) и электронной измерительной стойки (СПА).

Техническая характеристика
Производительность в шт/ч90
Точность определения остаточного аустенита в %±1
Потребляемая мощность в квт5
Габариты в мм:
УЭМ1 900 х 550 х 1 670
СПА460 х 490 х 1 560

 
Другая группа приборов, вихретоковых, является наиболее много­численной. Вихретоковые методы контроля по своей сущности являются многопараметровыми, а информация вихретоковых датчиков в общем случае содержит сведения о целом ряде параметров и свойств контро­лируемой детали. В связи с этим при создании средств контроля особое место занимает выбор оптимальных режимов датчиков и решение про­блемы анализа получаемой информации. В основном в приборах исполь­зуют измерение амплитуды и фазы первой или третьей гармонической составляющей вторичной э. д. с. вихретокового датчика. Такие измере­ния позволяют отстраиваться от влияния побочных факторов и осуще­ствлять контроль с приемлемой в производственных условиях точ­ностью.

Универсальность вихретоковых методов, их высокая чувствитель­ность и гибкая технологичность являются весьма благоприятными предпосылками для успешного решения задач, связанных с созданием высокопроизводительных средств контроля Технические требования к деталям и собранным подшипникамкачества деталей подшип­ников.

Для контроля качества термообработки деталей подшипников и их заготовок вихретоковым методом наиболее широкое применение получили проходные датчики, включенные по дифференциальной схеме, как показано на рис. 19. Контроль производится методом сравнения магнитных и электрических — свойств эталонного и контролируемого изделия с последующей интегральной оценкой результатов. Датчики аппаратуры представляют собой два отдельных полудатчика, имеющих полесоздающие и индикаторные катушки. При абсолютной симметрии полудатчиков напряжение на выходе индикаторных катушек появится только в том случае, когда проверяемое изделие, расположенное в одном полудатчике, и эталонное изделие, расположенное в другом, различаются по физическим свойствам или химическому составу. Форма кривой, фаза и амплитуда этого напряжения будут отражать различие в свойствах проверяемого изделия и эталона.

Схема соединений обмоток
Рис. 19 Дифференциальная схема соединений обмоток полудатчиков и компенсаторов: L1, L2 — полесоздающие обмотки полудатчиков; L3, L4 — полесоздаю­щие обмотки компенсаторов; L5, L5 — измерительные обмотки полудатчиков; L7—L10 — измерительные обмотки компенсаторов; Н1 — Н10 — начало катушек; К1—К10 — конец катушек; С — шунтирую­щая емкость

В реальных условиях изготовить совершенно симметричные полу, датчики невозможно, а сами годные изделия в какой-то мере отличаются по своим электромагнитным свойствам (например, вследствие наличия внутренних механических напряжений, различия геометрических раз­меров и т. д.), поэтому на выходе индикаторных катушек полудатчиков будет во всех случаях некоторое начальное напряжение разбаланса, которое уравновешивается с помощью специальных компенсаторов.

Наличие таких компенсаторов значительно повышает чувствительность, аппаратуры к изменению электромагнитных свойств проверяемых изде­лий и расширяет ее эксплуатационные возможности. В приборах ЭМИД-4, 6, 8, ДТСД-10, БАС-1, АСК-5-25МШ, АСК-20 и др. компен­сатор конструктивно представляет собой каркас с намотанными на него катушками; первичной L3, L4, включенной в цепь намагничиваю­щих катушек датчика, и двумя вторичными L7, L8, включенными в цепь индикаторных катушек датчика, расположенных по обе стороны пер­вичной катушки. Внутри каркаса находится подвижный ферритовый сердечник, который, перемещаясь, замыкает магнитный поток первич­ной катушки на какую-либо вторичную. Вторичные обмотки одного из компенсаторов шунтируются параллельно включенной емкостью С. Активные и реактивные сопротивления обмоток компенсаторов выби­рают такими, чтобы сдвиг фаз между ними был близок или равен 90° на рабочей частоте. Следовательно, напряжение компенсации всегда может быть получено равным по модулю и противоположным по фазе напряжению раскомпенсации полудатчиков. При контроле изделий напряжение разбаланса с индикаторных катушек, вызванное различием проверяемого образца и эталона, поступает в измерительные схемы, которые в зависимости от назначения контролируемого параметра, габаритов контролируемых изделий и других факторов имеют суще­ственные отличия.

Бесконтактный автоматический структуроскоп БАС-1

Назна­чение: контроль прутков из ферромагнитных металлов по структуре и марке стали.

Конструкция. В приборе применена дифференциальная схема с двумя проходными полудатчиками, в одном из которых нахо­дя образец (эталон), через другой пропускаются контролируемые прутки. Каждый из полудатчиков имеет намагничивающую (полесоздающую) и измерительные катушки, включенные как показано на рис. 19. Сигнал с полудатчиков затем усиливается в электронном блоке поступает в осциллографический блок и блок автоматики.

Осциллографический блок используют для настройки аппаратуры и визуального наблюдения за изменением формы и величины сигнала. Наибольший интерес в структуроскопе представляет блок автоматики, который позволяет использовать прибор для контроля структуры металла и марки стали в автоматических линиях. Блок вырабатывает до трех селекторных импульсов, с помощью которых из напряжения сигнала в выбранной фазе выделяется часть напряжения, равная по длительности селекторному импульсу и пропорциональная по величине мгновенному значению напряжения сигнала. Эта часть задачи осуще­ствляется от импульса, вырабатываемого фантастроном с катодным повторителем 1 (рис. 20), запускаемым фантастроном 2 и схемами совпа­дения 3 и 4.

Прибор БАС-1
Рис. 20. Блок-схема автомата прибора БАС-1

Фантастронная схема 2 запускается отрицательным импульсом, получающимся в результате дифференцирования положительного им­пульса, снимаемого с экранной сетки фантастрона с катодным повто­рителем. Фантастрон 2 формирует импульс длительностью, равной 1% периода колебаний основной частоты (50 гц). Сформированный импульс поступает на схему совпадения 3 и 4. Схема совпадения выдает импульс, пропорциональный амплитуде сигнала напряжения в данной фазе и равный по длительности селекторному импульсу. Амплитудное селектирование импульса осуществляется триггером 5 с определенным поро­гом срабатывания. Регулировка амплитуды импульсов, подаваемых на вход селекторов, осуществляется изменением напряжения на упра­вляющих сетках схем совпадения. Импульсы, выдаваемые амплитудным селектором, поступают в релейную часть блока, управляющую сорти­ровкой прутков. Выбрав заранее зону допустимых изменений электри­ческого сигнала, поступающего с датчика при контроле прутков с год­ной структурой и одной марки стали, устанавливают пороги срабаты­вания блока автоматики. В том случае, если величина сигнала в задан­ной фазе превышает заранее установленный предел, срабатывает ампли­тудный селектор, выдавая сигнал на выходное реле, контакты которого обеспечивают включение световой сигнализации и цепей технологи­ческой автоматики.

Техническая характеристика
Диаметр контролируемых прутков в мм 10-50
Скорость контроля м/сек не более2
Питающий ток:
напряжение в в220
частота в гц50

 
Прибор БАС-1 обладает более совершенной измерительной схемой и схемой автоматики по сравнению с приборами ЭМИД-4 и ЭМИД-8 и нашел широкое применение в подшипниковой промышленности и в других отраслях народного хозяйства.

Автоматы АСК-20, АСК-5/25МШ, АСК-6/22МР

Назначе­ние: рассортировка шариков и роликов диаметром б—22 мм по каче­ству термообработки (недогрев, годные, перегрев) и по марке стали.

Автоматы работают по описанному выше принципу. Скорость контроля две детали в секунду.

Конструкция. Датчики автоматов представляют собой также два проходных полудатчика, включенных по дифференциальной схеме. Электрическая часть автоматов состоит из универсального источника питания, дефектоскопического осциллографа и релейно­коммутационного регулятора границ сортировки.

Это интересно: Ремонт судового вало-винтового комплекса

Дефектоскопический осциллограф автомата состоит из генератора синусоидальных колебаний, в который входит задающий генератор и усилитель на сопротивлениях с положительной обратной связью. Анодной нагрузкой генератора служит трансформатор Тр3, собранный на оксиферовом броневом сердечнике СБ-5. От вторичных обмоток трансформатора питаются намагничивающие катушки полудатчиков, фазовращатель, компенсаторы и усилители-модуляторы (рис. 21).

Прибор АСК-20
Рис. 21 Блок-схема прибора АСК-20

Для получения двух опорных напряжений, сдвинутых по фазе на 90° одно относительно другого, и осуществления их синхронного пово­рота на любой угол относительно напряжения сигнала, для компен­сации напряжения разбаланса в полудатчиках, в дефектоскопическом осциллографе применен каскад, состоящий из фазовращателя, це­почки RC и симметричного резонансного усилителя. С ротора фазовра­щателя напряжение частотой 20 кгц поступает на фазорасщепляющую цепочку R3C5 и на резонансный усилитель опорных напряжений. Анодной нагрузкой усилителя служат обмотки трансформаторов Тр1 и Тр2. Со вторичных обмоток трансформаторов опорные напряжения подаются на фазочувствительные детекторы.

Фазочувствительные детекторы представляют собой выпрямители- усилители с катодной нагрузкой и питанием анодных цепей синусоидаль­ным напряжением частотой 20 кгц. Фазовые детекторы раскладывают напряжение сигнала на компоненты, сдвинутые одна относительно другой на 90°, и подают их на сетки парафазных усилителей. Напряже­ние с анодных нагрузок парафазных усилителей подается на верти­кальные и горизонтальные отклоняющие пластины электроннолучевой трубки 13Л036В.

Дефектоскопический осциллограф является по существу основным измерительным и индикаторным устройством автомата, сигнал с кото­рого поступает на автоматическое сортирующее устройство—релейно- коммутационный регулятор границ сортировки (РКРГС-6).

Регулятор границ сортировки имеет регулируемую амплитудно­фазовую селекцию, что позволяет сортировать детали в комплексной плоскости.

При правильно выбранном эталоне и установке допустимых гра­ниц сортировки автоматы позволяют с высокой производительностью осуществлять контроль шлифованных тел качения.

Прибор КТР 35-45

Назначение: контроль качества термо­обработки (структуры и твердости) шариков и роликов диаметром 35— 45 мм и высотой 32—43 мм из стали ШХ15СГ после закалки.

Конструкция. Работа прибора основана на применении вихретокового метода с анализом показаний по амплитуде и фазе третьей гармонической составляющей.

Блок-схема прибора показана на рис. 22. Генератор 1 служит Для питания датчиков, системы компенсации и каскада опорного напря­жения синусоидальным током. Полудатчики 2 представляют собой проходные катушки, в одну из которых устанавливают эталонный ролик, в другую — контролируемый. Пиротехнические средства связи и сигнализацииСигнал со вторичных (включен­ных встречно) обмоток полудатчиков поступает на каскад компенсации.

Прибор КТР 35-45
Рис. 22 Блок-схема прибора КТР 35-45: 1 — генератор; 2 — датчик; 3 — компенсаторы; 4 — избирательные усилители; 5 — синхронный детектор; 6 — индикаторное устройство; 7 и 8 — фазовращатели; 9 — утроитель частоты опорного напряжения; 10 — стабилизатор; 11 — вольтметр

Сюда же подается опорное напряжение с фазовращателя 7. Далее скомпенсированный сигнал поступает на избирательные усилители 4, где выделяется третья гармоническая составляющая сигнала, а затем поступает на синхронный детектор 5. Опорное напряжение синхронного детектора, подаваемое через фазовращатель 8 и утроитель частоты 9, имеет ту же частоту, что и основной сигнал. Сигнал с синхронного детектора 5 поступает на индикаторное устройство 6. Питание схемы осуществляется от стабилизатора 10. Контроль режимов работы схемы производится многопредельным вольтметром 11.

Прибор применяют для оперативного контроля качества закалки роликов в термическом цехе, он позволяет в любое время оценить техно­логический процесс и ввести необходимую корректировку. Ролики отбирают с ленты закалочного бака в количестве не менее 10 шт/ч, охлаждают в проточной воде до температуры 16—18° С и подвергают контролю. Настройку и проверку прибора осуществляют с помощью рабочих и контрольных эталонов.

Прибор КТШ-67

Назначение: Контроль качества термо­обработки шариков из стали ШХ15 после закалки. Размер проверяе­мых шариков 10—25 мм.

Конструкция. В основу работы прибора положен метод вихревых токов. Шар, находясь в проходном трансформаторном дат­чике, изменяет фазу и амплитуду выходного сигнала в зависимости от структуры и твердости детали. Рабочая частота преобразователя 70 гц.

Блок-схема прибора показана на рис. 23.

Прибор КТШ-67
Рис. 23 Блок-схема прибора КТШ-67

На датчик 2 напряжение поступает с генератора 1. Напряжение рассогласования компенсируется компенсатором 3. Фаза и амплитуда напряжения компенсации устанавливается фазовращателем 7. Сигнал с компенсатора поступает на избирательный усилитель 4, с усилителя на синхронный детектор 5. Фаза опорного напряжения синхронного детектора устанавливается фазовращателем 8. Знак и величина выход­ного напряжения синхронного детектора регистрируются стрелочным индикатором 6. Питание схемы осуществляется стабилизированным напряжением с блока питания 9. Многопредельный вольтм’етр 10 слу­жит для контроля режимов прибора.

Конструктивно прибор выполнен в виде блоков, смонтированных на общем столе; блока датчиков, блока электроники, механической статкарты.

Если первые два блока имеют аналогичные конструктивные и схем­ные решения с прибором КТР, отличаясь в основном рабочей частотой, режимом питания и методом анализа сигнала, то наличие в приборе КТШ механической статкарты существенно отличает его от прибора КТР, значительно расширяя при этом пределы его объективности оценки технологического процесса и оперативного получения информации о качестве закалки шаров.

Механическая статкарта является устройством, служащим для анализа показаний прибора при контроле шаров методом статистической оценки результатов, поскольку качество закалки шаров характери­зуется статистической частотой распределения.

Статкарта состоит из наклонной панели с набором шариков и кла­вишного механизма с фиксирующим устройством.

В соответствии с показаниями индикаторного прибора нажимается клавиша, соответствующая этому показанию, и шарики, скатываясь по наклонной панели, заполняют накопители показаний.

По окончании контроля механическая статкарта выдает гисто­грамму, по которой осуществляется оценка процесса термообработки шаров. Прибор применяют также для выборочного контроля после закалки, поскольку время проверки одного шара и нанесение показа­ний на гистограмму составляет -5 сек.

Прибор АК.И-65

Назначение: Понятие качества и методы контроляконтроль качества термо­обработки игольчатых роликов диаметром 3 мм, длиной 15—25 мм и автоматической рассортировки отдельных партий. Рабочая частота 2 кгц.

В основу работы автомата положен метод вихревых токов. Датчик автомата представляет проходную катушку, через которую переме­щается игольчатый ролик.

Конструктивно автомат состоит из загрузчика, электрон­ного измерительного и сортировочного устройств.

Прибор АНК-66

Назначение: контроль качества термо­обработки колец шариковых подшипников из стали ШХ15 с автомати­ческой их разбраковкой.

В основу работы прибора положен метод вихревых токов.

Конструкция (рис. 24). Датчик 2 представляет собой про­ходную катушку, через которую прокатывается контролируемое кольцо. Питание датчика осуществляется от генератора 1. Сигнал дат­чика поступает на каскад компенсации 3, на который поступают также компенсационные напряжения с генератора. Далее сигнал через избирательные усилители 4 поступает на синхронный детектор 5. Избира­тельные усилители выделяют первую гармонику. На синхронный детектор поступает опорное напряжение с фазовращателя 9. Синхронного детектора сигнал поступает на амплитудные различители 6, а также на индикаторное устройство 7. После амплитудных различителей уста­новлено исполнительное устройство 8, для рассортировки деталей. Питание прибора осуществляется блоком 10, а контроль за работой многопредельным вольтметром 11. Перестройка прибора с одного типоразмера колец на другой осуществляется сменой блоков, предвари­тельно настроенных на различные типоразмеры.

Прибор АНК-66
Рис. 24 Блок-схема прибора АНК-66

Наибольший интерес в этом приборе представляет датчик, в кото­ром для создания равномерного поля намагничивающая полесоздаю­щая обмотка выполнена ступенчатой с двух сторон.

Техническая характеристика
Размеры проверяемых колец в мм:
диаметр30-70
высота15-20
толщина стрелки не более7
Частота тока, питающего датчики, в гц500
Производительность в шт/ч2 500

 

Приборы БИЭК-59, ПЭСК-1, 2, 3

Назначение: выбо­рочный контроль структуры и твердости колец после термообработки методом бесконтактного измерения электропроводности.

Достоинством приборов является простота, небольшие габариты, малая потребная мощность (50—70 вт), широкий диапазон диаметров контролируемых колец (10—200 мм) и сравнительно высокая произво­дительность.

Конструкция. Прибор ПЭСК-3 выполнен в виде настольной установки с наклонной верхней панелью (рис. 25). На панели смонтирован датчик 3 (рис. 25, а), индикаторный прибор 7 и ручки управления 4—6. Кольцо устанавливают на фиксаторы 2, перемещающиеся в направляющих 1.

Прибор ПЭСК-3
Рис. 25 Прибор ПЭСК-3: а — общий вид; б — принципиальная схема

Внутри прибора смонтирована электрическая схема, система индукционного шунта и Z-образный сердечник. Индукционный шунт представляет собой кольцо, которое можно перемещать вдоль сердечника, на котором расположена первичная обмотка L1, две вторичные (измерительные) L1, L2, имеющие одинаковое количество витков и симметрично расположенные относительно первичной обмотки (рис. 25, б). Напряжение снимается со вторичных обмоток, подается на два двухполупериодных выпрямителя В1 и В2, нагрузкой которых служат сопротвления R1, R2. С общего участка сопротивлений напряжение подается на индикатор А, в качестве которого применен микроамперметр М-24.

Для шунтирования прибора установлена кнопка К (поз. 8 на рис. 25. 6). Если на сердечнике между первичной обмоткой L1 и вторичной L2 поместить кольцо-эталон 1 (рис. 25, а), то э. д. с., индуктируемая во вторичной обмотке, изменится вследствие воздействия короткозамкнутого витка-кольца. Поместив второе кольцо между первичной обмоткой L1 и вторичной L3 и перемещая его вдоль сердечника и обмотки, надо найти такое положение, при котором ток в индикаторной цепи будет равен нулю. Заменяя кольцо-эталон проверяемыми кольцами, определяют качество термообработки по показаниям индикатора, так как в зависимости от изменения концентрации углерода в твердом растворе изменяется электросопротивление, от которого зависит ток в короткозамкнутом витке (кольце), а следовательно, и его воздействие на измерительную систему. На рис. 26 показан график зависимости показаний прибора от температуры закалки колец 305/01, полученный на приборе ПЭСК-3.

Схема прибора ПЭСК-3
Рис. 26 График зависимости показаний прибора ПЭСК-3 от температуры закалки колец

Приборы и устройства для размагничивания деталей подшипников и контроля остаточной намагниченности

Размагничивание деталей подшипников после их намагничивания на отдельных технологических и контрольных операциях (при плоском шлифовании, при контроле магнитнопорошковым методом и т. п.), а также размагничивание собранных подшипников, подмагниченных вследствие технологической неизбежности на сборочных и контрольных операциях, представляет собой сложную физико-техническую задачу.

Имеется ряд факторов, обусловливающих необходимость размагни­чивания, среди которых основными можно считать следующие:

  • неразмагниченные или слабо размагниченные детали обладают способностью притягивать к себе и удерживать на поверхности ферро­магнитные частицы, которые затем влияют на качество дальнейшей обработки деталей (особенно на доводочных операциях);
  • Контрольно-сортировочные автоматы для колец и собранных подшипниковсобранные подшипники из неразмагниченных деталей или подмагниченные на сборочных операциях в процессе их работы способны притягивать ферромагнитные частицы, которые могут привести к бы­строму разрушению подшипника;
  • при работе высокочувствительных подшипников наличие нераз­магниченных деталей влияет на момент трогания подшипника и повы­шает трение в процессе их работы;
  • неразмагниченные подшипники, вмонтированные в ряде приборов и устройств, могут оказывать отрицательное воздействие на работу электронных схем и аппаратуры, которая поддается воздействию магнитных полей (например, на показания компаса самолета и т. п.).

Коэрцитивная сила Нс всегда меньше напряженности намагни­чивающего поля Нт. Следовательно, если деталь подвергнуть действию намагничивающего поля, превосходящего в начальный момент Нсл которое, попеременно меняя направление, уменьшается по величине, то Нс и Нт будут также уменьшаться, стремясь к нулю.

Этот принцип является основным для практически применяющихся в настоящее время методов размагничивания.

Размагничивание деталей подшипников с помощью проходной катушки соленоида переменного тока является самым распространен­ным способом. Когда деталь расположена внутри соленоида, она под­вергается действию обратного поля вследствие цикличного изменения тока. Напряженность размагничивающего поля уменьшается посте­пенным удалением детали из катушки до тех пор, пока деталь не зай­мет положения, при котором на -нее не будет влиять поле катушки.

При выборе оптимального магнитного поля в соленоиде для дета­лей подшипников типа колец, роликов, цапф и валиков диаметром 10— 300 мм установлено, что оно должно быть в пределах 400—600 э, в зави­симости от соотношений длины, высоты и толщины размагничиваемых деталей.

Способы размагничивания деталей в демагнетизаторах соленоид­ного типа показаны на рис. 27.

Способы размагничивания деталей
Рис. 27 Способы размагничивания деталей подшипников: а — поштучное размагничивание колец с поворотом их на 90° в поле соленоида; б — размагничивание мелких колец в кассетах с поворотом на 90°; в — размагничивание цапф, валиков с поворотом на 90°; г — размагничивание роликов методом сплошной цепочки

Полуавтомат типа ПРК-2

Назначение: размагничивание колец диаметром 20—150 мм. Наиболее совершенный по принципу дей­ствия и качеству размагничивания. При оснащении автоматическими загрузочными устройствами, могут работать как автоматы.

Конструкция. Полуавтомат состоит из станины, на которой смонтированы механические и электрические узлы автомата, соленоида, привода конвейерной ленты, механизма подачи колец на ленточный привод и накопителей для загрузки и приема колец.

Кольца в процессе размагничивания принудительно совершают поступательное и вращательное движения внутри соленоида, перемещаясь со скоростью 0,2 м/сек.

Техническая характеристика
Размеры размагничиваемых колец в мм:
диаметр20-150
высота8-35
Источник питания:
напряжение в в380
частота в гц50
Напряженность поля демагнитизатора в э (регулируется дискретным переключателем)350, 450, 550
Потребня мощность в квт2,5-5
Производительность в шт/ч2 100

 

Полуавтомат ПРК-1

Конструкция аналогична полуавтомату ПРК-2.

Техническая характеристика
Размеры размагничиваемых колец в мм:
диаметр20-200
высота5-50
Напряженность размагничивающего поля в э420-475
Производительность в шт/ч1 500-2 100

 

Демагнитизаторы ДС-100 и ДС-200

Назначение: размаг­ничивание колец в условиях, когда не требуется высокая производи­тельность.

Конструкция. Демагнитизаторы представляют собой соле­ноид с напряженностью поля 450—500 э, снабженный загрузочным Лотком. Размагничивание осуществляется поштучно методом свободной прокатки колец. Однако Системы управления качествомкачество размагничивания несколько ниже, за счет несоблюдения оптимальной скорости прохождения колец в поле, несовершенного разворота и несоблюдения во многих случаях расстоя­ния вывода кольца из Поля соленоида. На отдельных технологических операциях применяют стационарные соленоиды, позволяющие вруч­ную осуществлять размагничивание деталей. Такие демагнетизаторы не всегда обеспечивают качественное размагничивание, и их заменяют на полуавтоматические, особенно для размагничивания деталей под­шипников перед сборкой.

Конвейерная установка типа ДВК-1

Назначение: размаг­ничивание деталей подшипников.

Конструкция. Отличительной особенностью этой установки является то, что размагничивание деталей осуществляется во вра­щающемся магнитом поле, которое создается двумя взаимно перпен­дикулярными соленоидами, питаемыми токами, сдвинутыми по фазе на 90°. Это поле обеспечивает размагничивание колец при наибольшей напряженности, создавая максимальное значение индукции по всей окружности детали. Плавное уменьшение поля в детали обеспечивается за счет удаления детали с помощью транспортного устройства. Размагничивание детали происходит без принудительного ее вращения в поле.

Техническая характеристика
Диаметр размагничиваемых деталей в мм, не более200
Напряженность поля в э:
продольное650
поперечное800
Скорость движения детали через диаметрализатор в м/сек0,2
Производительность в шт/ч2 100

 
Для размагничивания бочкообразных роликов с соотношением высоты к диаметру, равным 0,8—1,0, применен метод принудительного пропускания роликов между полюсами ярма электромагнита.

Автомат типа АРР-1

Автомат типа АРР-1 позволяет размагничивать ролики диаметром 10—30 мм и высотой 10—25 мм. Напряженность переменного магнит­ного поля между полюсами электромагнита при зазоре 60 мм составляет 650 э.

Производительность автомата составляет 12 000—20 000 шт/ч. габариты: 112X640X850 мм.

Масса 150 кг.

Конструкция. Автомат состоит из загрузочного бункера, куда навалом засыпают ролики, вращающегося’ сепаратора со смен­ными дисками, электромагнита и приемной кассеты.

Ролики из загрузочного устройства поступают в специальные гнезда вращающегося сепаратора, проходят между полюсами электро­магнита и, удалившись на расстояние, при котором поле электромагнита практически равно нулю, сбрасываются в приемную кассету.

Аналогичные автоматы используют для размагничивания мелких колец подшипников диаметром до 45 мм (типа ПР-2).

Преимуществом таких автоматов является высокое качество раз­магничивания, высокая производительность и небольшие габариты, что создает хорошие предпосылки для их широкого внедрения в про­мышленность. Для размагничивания крупногабаритных деталей под­шипников применяют методы коммутирования постоянного тока, меняя попеременно его направление и уменьшая амплитуду. Этот метод обеспечивает глубокое проникновение магнитного поля в деталь, и наи­более эффективен для размагничивания деталей с большим поперечным сечением’.

Обычно хорошие результаты размагничивания получают при деся­тикратной перемене направления тока до его полного уменьшения до нуля. Чем больше циклов изменения направления производится, тем размагничивание лучше. Наилучшие результаты получают при 25— 30 циклах перемен направления поля.

Нормы и приборы для контроля остаточной намагниченности

Приборы для контроля колец подшипниковДетали подшипников считают размагниченными в том случае, если их остаточная намагниченность на участке детали с наибольшей магнитностью не притягивает к своей поверхности частицы из магнитно­мягкого железа типа армко или Ст3, размером от 0,3X0,3 до 0,4Х Х0,4 мм. Можно, конечно, задаваться и другими критериями при оценке допустимой величины остаточной намагниченности деталей раз­личного назначения, однако в подшипниковой промышленности вве­дение такой физической частицы, нормированной по величине, позво­лило регламентировать все вопросы, связанные с понятием допустимой остаточной намагниченности деталей, и установить единую методику размагничивания и контроля остаточной намагниченности.

Кроме того, выбор такой величины физической частицы обусловлен требованиями и практическими возможно­стями обеспечения наименьшей остаточной намагниченности в условиях производства подшипников и в условиях существования магнитного поля земли.

Размагниченные детали затем контролируют приборами с феррозондовыми датчиками, включенными по схеме градиентометров, затем методами статистической обработки результатов измерений различных типоразмеров деталей, из различных марок стали, устанавливают нормы на допустимые величины остаточной намагниченности.

Нормы допустимой остаточной намагниченности для деталей подшипников следующие:

Кольца подшипников
Наружный диаметр в ммДо 10Св. 10
до 25
Св. 25
до 50
Св. 50
до 100
Св. 100
до 200
Св. 200
Остаточная намагниченность в э0,10,250,501,01,251,5

 
Для колец, у которых h > 0,8 d, нормы остаточной намагниченности увеличены в 2 раза (h — высота кольца, d — внутренний диаметр).

Ролики
Диаметр в ммДо 10Св. 10
до 20
Св. 20
до 30
Св. 30
Остаточная намагниченность в э0,50,751,01,5
Шарики
Диаметр в дюймахДо 0,5Св. 0,5
до 10
Св. 1
до 2
Св. 2
Остаточная намагниченность в э0,50,751,01,5
Валики
Диаметр в дюймахДо 50Св. 50
до 75
Св. 75
Остаточная намагниченность в э0,50,751,0
Цапфы
Диаметр в дюймахДо 10Св. 10
до 20
Св. 20
до 30
Св. 30
Остаточная намагниченность в э0,250,50,751,0

 
Установлено, что если деталь имеет участок с повышенной оста­точной намагниченностью и если этот участок в собранном подшипнике не доступен для непосредственного замера, то при контроле собранного подшипника эта деталь не будет обнаружена. Например, в однорядном шарикоподшипнике остаточная намагниченность шарика, экраниро­ванная сепаратором, не обнаруживается. Поэтому рекомендуется детали подшипников размагничивать до установленных норм перед сборкой, что позволяет обеспечить необходимую размагниченность собранных подшипников. Поскольку ряд типов подшипников из-за технологи­ческой необходимости подмагничивается на сборочных операциях (электроклепка сепараторов и др.), такие подшипники дополнительно размагничивают в собранном виде.

Нормы для подшипников из размагниченных деталей и подмагниченных затем на сборочных операциях несколько выше норм на детали и составляют:

Нормы для подшипников
Наружный диаметр подшипника в ммДо 10Св. 10
до 25
Св. 25
до 50
Св. 50
до 100
Св. 100
до 200
Св. 200
Остаточная намагниченность в э0,150,350,701,251,52,0

 
Для подшипников, имеющих кольца с соотношением h ≥ 0,8d1 (h — высота, d1 — внутренний диаметр колец), установлены следую­щие нормы:

Нормы для подшипников имеющих кольца
Наружный диаметр подшипника в ммДо 10Св. 10
до 25
Св. 25
до 50
Св. 50
до 100
Св. 100
до 200
Св. 200
Остаточная намагниченность в э0,250,601,22,02,53,0

 
Подшипники, собранные из неразмагниченных деталей, в собран­ном виде обычными методами и средствами размагнитить до норм невоз­можно, особенно если эти детали заэкранированы от магнитного поля демагнетизатора другими деталями.

Для контроля величины остаточной намагниченности колец, роли­ков, шариков и отдельных деталей подшипников в сборе применяют следующие приборы.

Прибор ЭИОМ-60 — электронный измеритель остаточной намагниченности предназначен для оценки качества размагничивания деталей подшипников (колец, роликов) диаметром не более 32 мм.

В качестве измерительного элемента в приборе применен феррозондовый датчик, измеряющий градиент напряженности магнитного поля на поверхности деталей подшипников.

Прибор состоит из генератора, усилителя и индикаторного устрой­ства. Прибор имеет индикатор стрелочного типа и дополнительную световую сигнализацию, действующую от поляризованного реле РП-7, порог срабатывания которого соответствует установленной норме допустимой остаточной намагниченности.

Прибор ФЭ-2 состоит из транзисторного генератора, феррозондового датчика, стрелочного индикатора и стабилизированного источника питания. По сравнению с прибором ЭИОМ-60 имеет большую чувствительность. К недостаткам следует отнести зависимость показаний от изменения полярности магнитного поля, вместе с тем прибор обла­дает высокой стабильностью показаний во времени.

Прибор ФОН-3. В основу работы положена схема феррозонда Януса. Прибор состоит из генератора с самовозбуждением и с индук­тивной обратной связью, собранного на транзисторе П8, феррозондового датчика и стрелочного индикатора. Параметры топливоподачи и факторы, их определяющиеПараметры датчика и схемы подобраны так, что при отсутствии внешнего магнитного поля резуль­тирующая э. д. с. в измерительной обмотке равна нулю. При сопри­косновении датчика с намагниченной деталью в измерительной обмотке появляется э. д. с., которая регистрируется стрелочным измерительным прибором. Прибор питается от сухих элементов (четыре элемента КС-4-3 «Сатурн»).

Прибор типа ПКН-1. По рабочим характеристикам является наиболее совершенным.

Прибор основан на взаимодействии магнитного поля датчика с внешним постоянным магнитным полем испытуемого изделия. В ре­зультате этого взаимодействия изменяется магнитная проницаемость сердечника, что и фиксируется электронной схемой прибора. Размеры феррозондового датчика достаточно малы, что обеспечивает возмож­ность выявления локальных полюсов намагниченности деталей и высо­кую чувствительность прибора.

При отсутствии внешнего магнитного постоянного поля э. д. с. в измерительной обмотке датчика равна нулю. Это достигается тем, что в первичных обмотках протекают одинаковые токи, противополож­ные по направлению. При помещении феррозонда во внешнее магнитное поле происходит изменение магнитного состояния сердечника, изме­няющегося по несимметричным частным циклам. Нечетные гармоники вычитаются, четные складываются и на выходе измерительной обмотки появляется э. д. с. четных гармоник (в основном второй), величина которой пропорциональна напряженности постоянного магнитного поля.

Электрическая схема прибора состоит из феррозондового датчика, генератора, усилителя, делителя напряжения, детектора, индикатора и источника питания.

Феррозондовый датчик представляет собой два полудатчика с сер­дечниками из пермаллоя, с помещенными на них первичными обмотками и одной общей вторичной обмоткой. Феррозонд помещен в специальный наконечник, который обеспечивает постоянный зазор между сердеч­ником феррозонда и деталью, за счет чего повышается стабильность показаний прибора.

Генератор собран на транзисторе П13А, катушка генератора раз­мещена на сердечнике из карбонильного железа. Частота генератора 8 кгц. Усилитель также собран на транзисторе П13А. Напряжение разбаланса датчика поступает в усилитель, откуда через делитель напряжения и детектор поступает на подвижную систему индикатора. Прибор может питаться от сети переменного тока напряжением 220 в или от батареи типа КБС-Л-0,5.

Прибор имеет более высокую чувствительность по сравнению с ранее описанными приборами и меньшую зависимость показаний от изменения полярности магнитного поля.

Феррозондовый прибор ФП-1у предназначен для обнаружения и измерения градиента постоянных магнитных полей, т. е. нахождения мест с максимальным изменением магнитного потока. Прибор дает возможность определять величину и направление локаль­ных магнитных полюсов и определять величину остаточной намагниченности в относительных единицах.

Датчик прибора градиентометрического типа, работа которого основана на взаимодействии магнитного поля датчика с внешним по­стоянным магнитным полем.

Датчик состоит из первичной обмотки и двух вторичных обмоток, включенных навстречу одна другой. Первичные обмотки датчика питаются от буферного усилительного каскада генератора переменным током частотой 10 кгц, фильтр представляет контур типа RC, настроен­ный на вторую гармонику. Через катодный повторитель и селективный усилитель сигнал поступает на фазочувствительный выпрямитель и стрелочный индикатор. Показания стрелочного индикатора прибора находятся в прямой пропорциональной зависимости от величины внеш­него магнитного поля.

Основная приведенная погрешность прибора составляет ± 15%.

Прибор ФП-Iy можно рекомендовать как наиболее совершенный по конструкции и наиболее пригодный по параметрам для контроля деталей подшипников и подшипников в сборе по остаточной намагни­ченности.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Сентябрь, 24, 2020 74 0
Читайте также