X. Оборудование для магнитопорошкового контроля Переносные электромагнитные намагничивающие устройства

В работе [30] сделана попытка подробной классификации устройств намагничивания для магнитопорошкового конт­роля. Выделены три класса намагничивающих устройств с учетом электрических и весовых показателей (рис. 104):

использующие магнитное поле приставных магнитов (А.1);

применяющие ток большой величины для циркуляр­ного намагничивания (А.2);

работающие на постоянных магнитах (А.3).

Электромагнитные устройства классифицируются по сле­дующим понятиям:

напряжению питающей сети;

напряжению на электромагните;

роду тока намагничивания;

конструктивным особенностям магнитопривода;

массогабаритным характеристикам.

Распространены намагничивающие устройства, питающие­ся от промышленной сети. В эту группу В.1 входят уст­ройства, питающиеся непосредственно от сети переменного тока 220 В/50 Гц (табл. 15). Пример такого устройства представлен на рис. 105.

Это электромагнит фирмы «Тиде» BWM 220/12. В отличие от других электромагнитов этого типа он оснащен одной катушкой возбуждения ярма, допустимые значения напряженности поля в нем немного ниже, чем у ручных электромагнитов другого ряда. Несмотря на это, удобство манипулирования и небольшая масса играют важную роль при контроле. Еще одной характерной особенностью BWM 220/12 является возможность подключения к источнику постоянного тока с напряжением 12 В. Следовательно, его одновременно можно отнести и к группе ручных элек­тромагнитов постоянного тока (В.2).

Рис. 104. Классификация устройств намагничивания переносных дефектоскопов для магнитопорошкового метода.

Таблица 15. Технические данные некоторых переносных намагничивающих устройств, питающих­ся непосредственно от сети переменного тока 220 В/50 Гц

Распространены устройства, питающиеся от сети пере­менного тока 220 В/50 Гц через разделительный трансфор­матор с последующим выпрямлением.

Чертеж такого ручного электромагнита Magnetotest 220/12 представлен на рис. 106. В соответствии с рис. 104 эти устройства можно разделить на пять групп (В.3-В.7) в зависимости от вторичного напряжения трансформатора, подаваемого непосредственно на катушки электромагнита: 12, 24, 42, 110, 220 В (табл. 16). В разных странах применяется большое количество различных элек­тромагнитов для магнитопорошкового контроля. Некото­рые из них приводятся на рис. 105-108. На рис. 108 приведено многофункциональное намагничивающее уст­ройство, разработанное в ИЭС, отличающееся разнообраз­ными технологическими возможностями.

Устройство НК138 предназначено для намагничивания сварных соединений и изделий, выполненных из материа­лов с относительной магнитной проницаемостью не менее 40, толщиной до 10 мм, любых размеров и форм.

Устройство позволяет намагничивать изделия как пос­тоянным, так и переменным регулируемым по заданной программе полем, а также размагничивать изделия.

Рис. 105. Ручное намагничива­ющее устройство со сменными по­люсами-наконечниками.

Рис. 106. Конструктивная схема электромагнита со сменными полюсами.

Таблица 16. Намагничивающие устройства, питающиеся от промышленной сети переменного тока через разделительный трансформатор

Технические данные намагничивающих устройств Magnetotest 220/12

Исполнение	Кол-во катушек, шт.	Сечение полюса, мм	Масса электромагнита с трансформатором, кг	Минимальное/максимальное расстояние между полюсами, мм	Сила магнитного поля, А/м (Э)
Стационарное ярмо Подвижное яр­мо	1 2	1600 1590	12,6 6,2	80/198 115	3182/6364,0 3580

Намагничивающее устройство НК138 (рис. 108) состоит из П-образного магнитопровода с изменяемым взаимным пространственным расположением полюсов, обмотки намаг­ничивания и электронной схемы управления.

Ярмо магаитопровода выполнено из звеньев, соприкасаю­щихся по плоскостям, наклоненным к оси звеньев под углом 45°. Звенья имеют возможность поворота на 360° относительно друг друга и вокруг оси, проходящей через плоскость их соприкос­новения. Звенья магнитопровода собираются из пластин и имеют сечение в виде прямоугольника. Полюса также представляют

собой пакеты пластин, зак­репленных в обойме. Конструкция обойм обеспечивает вращение полю­сов вокруг крайних зве­ньев ярма на 360°.

Для улучшения кон­такта с намагничиваемой поверхностью пластины имеют возможность пере­мещаться относительно друг друга.

Обмотка намагничи­вания располагается на среднем звене ярма магнитопровода.

Рис. 107. Ручные электромагниты с неподвижным 1 и подвижным 2 ярмом в комплекте с разделительными транс­форматорами 3, 5 и со сменными полюсными наконечниками 4.

Схема управления обеспечивает работу устройства в заданном диапазоне тока намагничивания и плавный спад тока размагничивания от заданного значения до 0 в задан­ном временном интервале в зависимости от выбранного ре­жима.

Эпюры напряжений на выводах устройства для задан­ного диапазона регулирования и временная диаграмма ра­боты формирователя безтоковых пауз представлены на рис. 109.

На рис. 110 приведена схема соединения силовых ти­ристоров и таблицах включения.

Рис. 108. Универсальное ручное намагничивающее устройство НК138 разработки ИЭС им. Е. О. Патона.

Технические данные устройства НК138

Наименование параметра	Величина
1. Напряжение питания переменного тока частотой 50 Гц, В	220
2. Диапазон изменения межполюсного расстояния, мм	0...308
3. Диапазон изменения угла между осями полюсов в коор­динатных плоскостях, град XOZ YOZ XOY	0...360 0...360 0...180
4. Диапазон относительного перемещения пластин для вы­бирания кривизны поверхности полюсов, мм	0...70
5. Вид тока намагничивания	постоянный, переменный
6. Диапазон регулировки тока намагничивания и размагни­чивания, А по постоянному и переменному току 7. Потребляемая электрическая мощность, кВА	0...40 1,5
8. Габаритные размеры, мм	342х205х56
9. Масса, кг устройство намагничивающее блок управления	5,4 16
10. Время установления рабочего режима, мин, не более	0,5
11. Время рабочего цикла, мин, не более	1

Для предотвращения выпадания пластин из обойм на каждой из них предусмотрены специальные уступы.

При работе схемы в режиме размагничивания на пере­менном токе длительность рабочего цикла составляет 20 с.

По технике безопасности размагничивание рекоменду­ется проводить в нижнем положении.

При размагничивании в других пространственных по­ложениях следует принять меры предосторожности на слу­чай подвижности звеньев магнитопровода после умень­шения тока в обмотке намагничивания до нуля.

На рис. 111 показано другое намагничивающее устройс­тво разработки ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины и его пульт управления, выполняющий одновременно и функции разделительного трансформатора. Дефектоскоп предназначен для выявления дефектов в ферромагнитных де­талях, относительная магнитная проницаемость которых не менее 40.

Рис. 109. Формы напряжений на выводах устройства в зависимости от режимов работы НК138: 1 — режим намагничивания на перемен­ном токе; 2 — режим намагничивания на постоянном токе; 3 — ре­жим размагничивания на переменном токе; 4 — режим знакопеременного размагничивания.

Намагничивание может проводиться как постоян­ным, так и импульсным токами.

При правильном намагничивании это устройство обес­печивает выявление дефектов с раскрытием 2,5 мкм и про­тяженностью более 0,5 мм. Максимальное значение напряженности магнитного поля в центре ярма не менее 16*10³ А/м, потребляемая мощностью 200 ВА. Габаритные размеры 180х140х160, масса 0,7 кг.

Сменные полюсные наконечники позволяют легко адап­тировать поверхность полюсов к геометрии испытываемых деталей.

Рис. 110. Упрощенная схема соединения силовых тиристоров в устройстве НК138 и таблица их включения.

На рис. 112 показан близкий по назначению элек­тромагнит фирмы «Карл Дойч».

Особенностью конструкции намагничивающих уст­ройств группы Б.2 на рис. 104 является крестообразная форма ярма, которая позволяет за один рабочий цикл об­наружить продольные и поперечные дефекты.

Некоторые особенности конструктивного исполнения магнитопроводов таких намагничивающих устройств показаны на рис. 113.

Все устройства намагничивания по конструктивным приз­накам магнитопроводов можно разделить на три группы:

I—с постоянным межполюсным расстоянием (Г.1): с полюсными (а) и без полюсных (б) наконечников;

II — с переменным межполюсным расстоянием (Г.2), дискретно (а) и плавно (б) меняющимся;

III — с подвижным ярмом и шарнирными полюсами (Г.3).

Крестообразные электромагниты фирм «Тиде» KWM24, KWM42 и «Хеллинг» Bead-Magna-B-II снабжены ролика­ми на полюсах, обеспечивающими перемещение устройства по изделию. При этом создается узкий воздушный зазор между полюсами. Внешний вид и способы применения этих электромагнитов представлены на рис. 113. Для повышения безопасности работы в отличие от устройств, перечисленных в табл. 15, применяют намагничивающие устройства с разделительными, понижающими напряжение сети трансформаторами.

Рис. 111. Ручное намагничивающее устройство НК138 и его пульт управления.

В табл. 1 б перечислены некоторые из таких устройств, получивших широкое распространение. Ручной электромагнит фирмы «Карл Дойч» Deutroflux имеет сменные полюсные наконечники в виде усеченного

цилиндра, вращаю­щегося вокруг своей оси, что позволяет контролировать изде­лия сложной конс­трукции. Переносные устройства намагни­чивания НАМ 5, вы­пускаемые фирмами «Хеллинг» и «Шнайдер», отличаются друг от друга электро­техническими характеристиками, имеют постоянное межпо­люсное расстояние и комплектуются по­люсными наконечни­ками с уклоном на конце в 45°.

Фирма «Тиде» выпускает ряд дефек­тоскопов типов TWM и BWM со сменными полюсными наконеч­никами и двумя под­вижными плечами. Ручные электромаг­ниты UM1, UM7 фирмы «Хеллинг» имеют одно или два подвижных плеча и сменные полюсные наконечники с уклоном на конце 45°.

Фирмой «Хеллинг» выпускаются ручные электромаг­ниты в исполнении UM 1/2, UM 7/8, комплектуемые парой сменных полюсных наконечников с уклоном на конце 45° и такой же парой наконечников, но с одним подвижным ярмом. Обе пары могут вращаться вокруг своей оси на 360°.

Устройство намагничивания с подвижным ярмом Magnetotest 220/12 фирмы «Тиде» содержит две намагничивающие катушки, расположенные на полюсах и подвижные относи­тельно ярма, причем полюса с ярмом соединены шариирно. Ярмо выполнено в виде двух цилиндрических стержней, вра­щающихся относительно друг друга вокруг общей оси.

Рис. 112. Внешний вид (а) и способы при­менения (б) ручного электромагнита пере­менного тока фирмы «Карл Дойч».

Рис. 113- Ручной крестообразный электромагнит переменного тока фирмы «Хеллинг» 1 с разделительным трансформатором 2 (а) и примеры его использования при контроле сварных соединений (б).