Техника - молодёжи 1957-10, страница 42

Патенты

2D10 №OSTM

всегда бывают плоскими. Для надёжности контроля необходимо плотное прижатие всех витков обмотки и контролируемого изделия. Однако у известных датчиков большинство витков удалено от поверхности контролируемого металла изделия.

Выход из положения предлагают М.А. Калашников и В.Г. Саиткулов, сделавшие индуктивную обмотку 1 и каркас 2 (рис. 5) гибкими, принимающими форму поверхности контролируемого изделия 3 (а.с. № 516955, 1976 г.).

Более плотное прижатие всех витков обмотки можно обеспечить, выполнив индуктивную обмотку датчика в виде плоской спирали 1 и нанеся её на гибкое диэлектрическое основание 2, при этом катушка может быть многослойной (рис, 6), Такое решение предлагают А.П. Бушмин, М.А. Коган и В.Г, Миненко (а.с. Яг 903759, 1982 г.) и В.В. Хайрюзов (а.с, № 1515209, 1989 г.). Чувствительность токовихрево-го датчика зависит также от числа витков на единицу площади -«плотности упаковки». Повысить плотность упаковки и, следовательно, чувствительность датчика можно, если выполнить спиральные обмотки методом интегральной технология, а.с. № 1113729, 1984 г.: «Способ изготовления катушек индуктивности первичных измерительных преобразователей», авторы А.П. Бушмин и В.В. Хайрюзов.

Для измерения механических напряжений в элементах машин и конструкций из ферромагнитных материалов с целью повышения точности измерений Г.Е. Рудашевский и Н.Ф. Врублевский предложили выполнить токовихревой датчик в виде прямоугольной спирали 1 (а.с. № 712751, 1980 г.), что, по мнению авторов, позволяет повысить точность измерения напряжений в направлении оси катушки. Авторы также предлагают снабдить катушку-спираль эластичным магнитолиэлектри-ком 2, покрывающим только длинные стороны катушки (рис. 7).

Для контроля труднодоступных мест в процессе эксплуатации плоские гибкие датчики можно просто наклеивать в местах предполагаемого

появления дефектов трещин, напряжений, коррозионных нарушений. Если индуктивную 1 обмотку-спираль выполнить Ж-образной формы печатным способом на гибком ди-электрическом основании 2, как это предлагает В.В. Хайрюзов (а.с. № 1413515, 1988 г.), то получим плёночный токовихревой датчик с несколькими радиально расположенными зонами контроля (рис. 8).

Другой вариант датчика с взаимно перпендикулярными зонами контроля предложен автором в а.с. № 1585740, 1990 г., где гибкая диэлектрическая подложка выполнена в форме квадрата 1, а витки катушки индуктивности расположены на обеих сторонах подложки так, что направление витков на одной стороне подложки перпендикулярно направлению витков па другой её стороне и параллельно соответствующей диагонали квадрата (рис. 9).

Для более точного определения местоположения дефекта, так называемого координатного контроля, можно воспользоваться датчиком — матрицей (рис, 10), выполненной в виде двух групп 1 и 2, каждая из которых состоит из взаимно параллельных прямоугольных катушек индуктивности. Причём катушки разных групп размещены на противоположных поверхностях диэлектрического основания 3, а соответствующие витки этих катушек взаимно перпендикулярны (а.с. № 1226273, 1986 г., ATI. Бушмин, В.В. Хайрюзов). При последовательном сканировании обмоток определяется местоположение дефекта в декартовой системе координат.

Из курса физики известно, что быс-тропеременный ток не идёт в глубине проводника — он вытесняется на поверхность («скин-эффект», от англ, skin — кожа, оболочка). Это происходит и в токовихревой дефектоскопии. При высоких частотах и малых удельных сопротивлениях проводника весь ток практически течёт в тонком приповерхностном слое.

Чтобы проникнуть (заглянуть) внутрь металла, необходимо, чтобы изменение магнитного поля происходило с небольшой, практически звуковой, частотой. Но при низкой

частоте величина обратного (отражённого) сигнала весьма незначительна, что снижает достоверность контроля.

Проведённые исследования показали, что проникновение переменного магнитного поля в глубь металлического изделия, помимо частоты, проводимости, магнитной проницаемости материала зависит также от размеров датчика — диаметра обмотки. Группа авторов из Кубанского аграрного государственного университета А.II. Бушмин, Л.В. Василенко, С.И, Голубев, В.Г. Мезенцева, Ю.Ю. Пиль и О,С. Садиков предлагают индуктивный датчик (рис. 11) в виде набора катушек 1, 2 и 3 с различными диаметрами намотки. Такой датчик позволяет контролировать дефекты на различной глубине (а,с. № 1249432, 1987 г.).

Непрерывное сканирование металла по глубине можно осуществить датчиком с изменяемым диаметром обмотки. Такой датчик придумали А.П. Бушмин и В.В. Хайрюзов (а.с.

1226269, 1986 г.). На рис. 12 показана индуктивная обмотка датчика, которая выполнена в виде плоской спирали 1, размещённой на гибкой диэлектрической подложке 2, изогнутой в форме Q-образ ной петли 3 с возможностью регулирования её длины. (Цифрой 4 обозначена контролируемая деталь.) Регулирование длины петли 3 осуществляют с помощью натяжного устройства (не показано), которое приводит к вертикальному перемещению гибкой подложки 2 и изменяет размер спиральной обмотки 1.

Приведённые в обзоре индуктивные катушки-датчики позволяют определять в металлических деталях методом токовихревой дефектоскопии:

— наличие трещин и микротрещин, раковин, нежелательных включений;

— наличие внутренних и остаточных напряжений;

— глубину слоя химико-термической обработки и закалки токами высокой частоты;

— толщину слоя гальванического покрытия.

Виктор ХАЙРЮЗОВ

40