Содержание к диссертации
Введение
Глава I Анализ путей повышения достоверности результатов электромагнитного контроля сплошности протяженных ферромагнитных материалов и изделий 13
1.1. Достоверность электромагнитных методов контроля несплошностей протяженных ферромагнитных.материа-. лов и изделий .Пути её повышения 111
1.2 Помехи,возникающие при контроле протяженных ферромагнитных материалов и изделий 22
1.3 Способы выделения и обработки информации о дефектах в условиях действия, помех г .32
1.4. Перспективность использования двухчастотното пере-магничивания для повышения достоверности результатов контроля сплошности протяженных ферромагнитных материалов и изделий.,42
Глава II Формирование, вы деление и обработка ишзршщии о дефектах протяженных ферромагнитных изделий при использовании двухчастотного перемагничивания ; 50
2.1. Формирование ВЫХОДНОЕ сигнала преобразователя при двухчастотном намагничивании ферромагнетика. Физические характеристики выходного сигнала. 51
2.2 Выделение и обработка сигналов от дефектов в условиях действия помех 57
2.3. Оптимизация параметров канала выделения и обработки полезной информации при использовании двухчас-тотного перемагничивания 76
Глава III Исследование путей повышения достоверности контроля дефектов различной ориентации в протяженных ферромагнитных изделиях при использовании . двухчастотного 95
3,1. Поиск и выбор информативных переменных для конт-. роля различноориентированных дефектов 98
3.2. Исследование двухчастотного метода контроля дефек тов различной ориентации по средним значениям пер вой и второй гармоник высокочастотного поля . 103
3.3. Исследование энергетических спектров сигналов от дефектов и помех при двухчастотном перемагничивании. 125
3.4. Исследование двухчастотного метода контроля различноориентированных дефектов по мгновенным значениям огибающих первой, и второй гармоник высокочастотного поля 136
3.5. Анализ достоверности обнаружения дефектов различной ориентации по средним и мгновенным значениям огибающих первой и второй гармоник; высокочастотного поля при использовании.двухчастотного пе-решгничивания 151
3,6 Разработка и исследование двухчасготных проходных преобразователей для контроля дефектов различной ориентации 156
Глава ІV Разработка и внедрение двухшшьных дефектоско пов дли контроля прутков из подшипниковых стали 164
4.1. Разработка,изготовление и испытания двухканалъных дефектоскоЕОВ ДДЧ-І25-50Д и ДКД-ДЧ-І25-50 для контроля прутков из стали ШХ15,1Ш5ШД,1Ш5ВД. 165
4.2. Двухканальный дефектоскоп ДКД-ДЧ-І25-50М для контроля прутков из стали ІШ8МА 184
Выводы 192
Заключение 193
Литература 196
Приложение. .209
- Помехи,возникающие при контроле протяженных ферромагнитных материалов и изделий
- Выделение и обработка сигналов от дефектов в условиях действия помех
- Исследование двухчастотного метода контроля дефек тов различной ориентации по средним значениям пер вой и второй гармоник высокочастотного поля
- Анализ достоверности обнаружения дефектов различной ориентации по средним и мгновенным значениям огибающих первой и второй гармоник; высокочастотного поля при использовании.двухчастотного пе-решгничивания
Введение к работе
Актуальность проблем ы.Разработке, исследованию и внедрению новых и имеющихся методов и средств неразрушающего контроля материалов и изделий принадлежит важное место в решении широкого круга задач повышения качества, выпускаемой продукции,поставленных ХХУТ съездом КПСС на одиннадцатую пятилетку.Затраты на разработку и внедрение неразрушаю-щих методов и средств контроля быстро окупаются за счет значительного повышения качества и надежности готовой продукции,сокращения затрат материальных и трудовых ресурсов.
Все более широкое применение, среди известных неразрушающих методов в настоящее время находят электромагнитные методы;, о благ дающие такими преимуществами как. высокая производительность контроля в сочетании с бесконтактным съемом интересующей информации, сравнительная простота аппаратурной реализации, небольшие габариты и вес,возможность автоматизации процесса контроля и непосредственного включения контрольной аппаратуры практически в любое звено технологического процесса.
Однако,достоверность результатов испытаний уже не всегда удовлетворяет постоянно возрастающим требованиям современного производства» Требует решения задача контроля сплошности калиброванных, шлифованных и полированных прутков из магнитных сталей малого и среднего диаметра (от 2 до 30 мм),которая очень остро стоит на большинстве подшипниковых заводов страны,где,несмотря на большое количество применяемых дефектоскопических приборов и автоматов, визуальный контроль все еще занимает значительноа место в контрольных операциях.
Это объясняется тем, что:
- очень высоки требования, предъявляемые к дефектоскопической аппаратуре - дефекты на годных изделиях и. полуфабрикатах либо вообще не допускаются,либо их глубина не должна превышать от диаметра контролируемого изделия;
- на процесс контроля влияет большое количество помех,отстройка от которых представляет еще значительные трудности, а при контроле шлифованных и полированных прутков приходится учитывать даже аппаратурные шумы дефектоскопов ; -многообразие дефектов сплошности, из которых не все могут выявляться имеющимися приборами и автоматами;
- процент выпуска металлургическими заводами прутков с дефектами сплошности имеет, тенденцию роста J22J........
Поэтому задача повышения достоверности результатов стопроцентного входного и текущего контроля сплошности прутков актуальна,.к. ее решение позволит повысить надежность и долго вечность продукции, выпускаемой подшипниковыми заводами, потребность в которой у большинства отраслей народного хозяйства постоянно возрастает и удовлетворяется далеко не полностью.
При решении конкретных задач дефектоскопии,как правило, необходимо сознательное применение нескольких методов,что позволяет исключить некоторые их недостатки,взаимно дополнить друг друга и обуславливает получение более высоких результатов испытаний. Примером удачного сочетания является двухчастотный метод, основанный на использовании намагничивания ферромагнитных изделий двумя переменными магнитными полями, значительно отличающимися по амплитуде и частоте [5,б] разработкой которого с 1965г. занимаются в Томском политехническом институте:. Этот метод, сочетающий в себе достоинства магнитного метода контроля в приложенном магнитном поле с индукционным методом регистрации результатов, обладает высокой информативностью, универсальностью при решении различных задач дефекго- и структуроскопии,имеет низкую энергоемкость аппаратуры, разрабатываемой на его основе.
Теоретические и экспериментальные исследования метода [б,7,8] показали перспективность его использования для целей дефектоскопии. Однако, рас смотренный в [т] метод контроля по среднему значению второй гармоники высокочастотного поля был сильно подвержен действию помех и не позволял выявлять продольные дефекты,доля которых в общем числе нарушений сплошности протяженных ферромагнитных изделий достаточно велика. Дальнейшие, исследования [9J показалж,что двухчастотный метод может: быть использован и для обнаружения продольных дефектов Учитывая перспективность применения двухчастотного метода для дефектоскопии ферромагнитных прутков и проволоки в Межвузовскую целевую комплексную программу работ на І98І-І985г.г, включена подпроблема 3.2.1. "Разработка универсальных двухка-нальных двухчастотных дефектоскопов и структуроскопов,основанных на методе высших гармоник" (Приказ министра МБ и ССО СССР №1146 от 1.12.81г.)
- 9 Цель работ ы.Целью настоящей диссертационной, работы является исследование; и разработка методов и средств повышения достоверности контроля сплошности протяженных ферромагнитных изделий, с использованием двухчастотного перемагничи-вания..
Для ее осуществления необходимо: I.Провести анализ путей.повышения, достоверности электромагнитных методов контроля сплошности протяженных ферромагнитных изделий. 2.Исследовать вопросы выделения и обработки полезной информации в условиях действия помех.Оценить возможности двухчастотного метода по отстройке от влияния помех на различных этапах выделения и обработки информации.
3.Провести экспериментальные исследования путей повышения достоверности двухчастотного метода контроля сплошности протяженных ферромагнитных изделий.
4.По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований, разработать дефектоскопическую аппаратуру,отвечающую, современным требованиям промышленности.
Для достижения поставленной цели диссертантом проведены: теоретический анализ;физические эксперименты, лабораторные и производственные испытания разработанной дефектоскопической аппаратуры.
Научная новизна: I. Впервые исследованы возможности двухчастотного метода-по обнаружению дефектов различной ориентации и выявлены возможности решения данным методом задачи объективного контроля оплошности протяженных ферромагнитных изделий.
- 40 2.На основании анализа влияния помех на канал выделения и обработки полезной информации получены аналитические выражения, позволяющие оценить возможности отстройки от помех. 3.Проведена оптимизация основных параметров канала выделения и обработки полезной информации, позволившая повысить достоверность выявления дефектов различной ориентации. 4.Разработан метод раздельного контроля дефектов различной ориентации и реализующие; его принципиально новые структурные, схемы двухканальных дефектоскопов,новизна которых подтверждена двумя авторскими свидетельствами на изобретение.
Практическая ценность. В работе определены оптимальные значения напряженностей высокочастотного и низкочастотного возбуждающих полей и основных параметров каналов выделения и обработки полезной информации, позволяющие повысить достоверность контроля. Найдены информативные переменные для решения задачи объективного контроля оплошности протяженных ферромагнитных изделий при использовании двухчастотного перемягничивания. Разработана конструкция ВЧ вставок двухчастот-ных проходных преобразователей, повышающая выявляемость дефектов различной ориентацшцполучены простые выражения для расчета конструктивных параметров ВЧ вставки для широкого диапазона контролируемых диаметров изделий. Практическая реализация метода раздельного контроля показала перспективность его использования для распознавания дефектов по их ориентации относительно продольной оси контролируемого изделия. По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны и изготовлены двухканальные дефектоскопы ДДЧ-І25-50Д, ДКД-ДЧ-І25-50 и ДКД-ДЧ-І25-50М.
-// Разработанные, приборы могут быть использованы для. входного и текущего контроля, протяженных ферромагнитных изделий на предприятиях металлургической, металлообрабатывающей, машиностроительной и др. отраслей промышленности
Двухканальные. дефектоскопы(реализующие метод раздельного контроля)разработаны, изготовлет, испытаны в производственных условиях и прошли опытную эксплуатацию на 5мГосударственном подшипниковом заводе г.Томска, Технические характеристики при- ... борові ДДЧ-Г25-50Д. и. ДКД-ДЧ-І25-50 находятся на уровне современных требований промышленности, а энергоемкость, габариты и вес -значительна, меньше, чем у отчеств.енных. я зарубежных аналогов,
Помехи,возникающие при контроле протяженных ферромагнитных материалов и изделий
Вначале приведем общепринятое определение понятия "помеха". Помехой называется сторонне возмущение,действующее. в системе передачи и мешающее правильному приему сигналовИсточники помех могут; находиться как вне,так; и внутри самой системы передачи [48j В электромагнитной дефектоскопии под системой передачи будем понимать цепь "изделие-преобразователь-канал, выделения и. обработки полезной информации",каждое звено которой подвержено действию различных помех.
В дефектоскопии широкое распространение получил термин "мешающий фактор"(параметр),используемый для обозначения различного рода причин,мешающих правильному проведению контроля.. Наряду с этим используется и термин "помехи".Причем в отдельных работах помехи называют "мешающими факторами"[49,50j ,а в других используют только выражение "помехи" [si] ,а в третьих -"помехи и мешающие факторы" J4J .Хотя из приведенного выше определения термина "помеха" ясно еледует,что термин "мешающий фактор" является дублирующим и более узким по своему значению,т.к» не может быть использован для обозначения таких помех как - индустриальные, помехи канала передачи информации и тФп» -В тоже время любой"мешающий фактор" является пс]сути дела помехой, тли представляет: собой "стороннее возмущение,препятствующее правильному приему сигналов от дефектов".Поэтому,нам представляется возможным отказаться в дальнейшем от употребления в тексте данной работы термина "мешающий фактор" или словосочетания "помехи, и мешающие факторы",а использовать общепринятый термин "помехи" Необходимость данного: предложения обусловлена еще и тем,что при решении задач выделения и обработки информации в электромагнит -ной дефектоскопии все шире используются такие специальные дисциплины как "основы общей теории связи","методы оптимального радиоприема", ""теория передачи информации","статистическая радиотехника" и др.,где термин "мешающий фактор" вообще не используется.
При разработке методов и средств дефектоскопии возникает необходимость обеспечения высокой достоверности получаемых результатов контроля,т.е. выявления данным методом(или Средством) всех опасных для контролируемого изделия дефектов в условиях действия большого числа помех.
Главная трудность при выявлении несплошностей протяженных ферромагнитных изделий электромагнитными методами заключается в том,что сигналы,получаемые на выходе первичного преобразователя, содержат большой объем информации о состояшга структурно-механических свойств объекта,его электромагнитных характеристиках, о помехах; из которого лишь небольшая часть несет,интересующую нас информацию о дефектах.
Поэтому на входах каналов выделения и обработки информации постоянно имеются сигналы,совпадающие по некоторым своим характеристикам с сигналами от дефектов,но являющиеся помехами,т.к. они не несут интересующей информации.Для выделения сигнала от дефекта необходимо иметь априорную информацию,чтобы на ее основе правильно выбрать методы выделения и обработки полезных сигналон.Если о сигнале от дефекта ничего не известно,то такой сигнал нельзя принять,т.к.. неизвестно чем он отличается от любой помехи7 [52І То,чего мы заранее не знаем,может являться носителвм: информации. Говоря конкретно,объектом априорного) знания или незнания; могут являться те или иные физические параметры полезного сигнала,например, амплитуда,частота, время появления,длительность и т.п Некоторые из этих параметров можно рассматривать как: постоянные признаки сигнала и использовать для отличения полезного) сигнала от помехи:.Другие же. параметры можно так или иначе модулировать. Эти параметры называют: информативными их изменениях,неизвестных заранее,заключена переносимая сигналом информация.Обычно известен лишь диапазон изменений, информативных параметров [53,54]. Обычно их находят экспериментальным путем.
При использовании проходных преобразователей для дефектоскопии ферромагнитных изделий электромагнитными методами можно выделить три источника помех:преобразователь,контролируемый образец и канал выделения и обработки информации.Остановимся последовательно на каждом из них.
Преобразователь.Его основными помехами являются: - Концевой эффект,т.е. наличие неконтролируемой зоны на концах образца.Он обусловлен искажением топографии возбуждающих полей на границе воздух-металл,вызывающим разбаланс измерительных обмоток, преобразователя по величине превышающий сигнал от дефекта и приводящий к ложному срабатыванию дефектоскопа.Длина концевого неконтролируемого участка определяется размерами намагничивающих катушек- преобразователя,базовым расстоянием измерительных обмоток,диаметром контролируемого изделия и т.д. Для его уменьшения применяют дополнительные компенсационные обмотки, уменьшают базовое расстояние ,используют массивные медные диски в качестве боковых стенок корпуса преобразователя и т д. [зі, 40,55,56] .Для устранения ложных срабатываний ДЕФІЇЇ применяют, различные электронные,механические и оптические устройства [_57, 58,59J ,отключающие КВОИ и исполнительные устройства ДЕМІ на время прохождения контролируемым образцом зоны нечувствительности.
Влияние зазора - радиальные смещения образца в преобразователе, приводящие к разбалансу измерительных обмоток преобразователя, нарушающие симметрию поля,что в свою очередь ведет к паразитной модуляции выходного сигнала и может вызвать как ложные срабатывания ДЕЗДП,так и пропуск дефекта. Для устранения влияния зазора стремятся обеспечить жесткую центровку изделия в преобразователе, равномерность движения образца через преобразователь,увеличивают число сменных преобразователей,а также используют различные способы отстройки от влияния зазора _22,3I,60,6IJ Вибрация изделия в преобразователе.Она может вызываться как несовершенством протягивающей системы(рольганга),так и действием мощного низкочастотного возбуждающего поля (при использовании ДЧМ).Пути устранения вибраций следующие осуществление жесткого захвата изделия прижимными валиками рольганга [22J .Мешающее; действие совпадает по своему характеру с влиянием зазора.Влияние колебаний напряжения питающей сети,возникающих при подключении или отключении энергоемкого оборудования и приводя
Выделение и обработка сигналов от дефектов в условиях действия помех
Для объективной оценки предлагаемых операций преобразования выходного сигнала первичного преобразователя, (частотно-временной селекции) необходимо рассмотреть вопросы прохождения смеси сигнала от дефекта с сигналами от помех через блоки,реализующие указанные операции Анализ частотной, селекции выходного сигнала проведем по структурной схеме электромагнитного дефектоскопа с амплитудным способом, выделения; информации [ij. Схема, приведена, на рис 2»3 Где I - блок, возбуждения; 2 - первичный преобразователь; 3 -избирательный усилитель; 4 - детектор; 5 - индикатор,включающий в себя: пороговое устройство и исполнительное Канал: выделения и обработки информации включает: в себя блоки 3,4,5»
В этом параграфе рассмотрим прохождение выходного.1 сигнала преобразователя через блоки 3 и 4.Для решения поставленной задачи необходимо найти энергетические спектры полезного сигнала и помех,корреляционные функции на входах и выходах рассматриваемых блоков.
При наличии аддитивных помех сигнал на входе избирательного усилителя можно представить в виде линейной суммы сигнала от дефекта S(i)m помехи ft(t).
Аддитивные помехи,согласно проведенной: в 1 2 классифика-ции,могут быть флуктуанионными,импульсными и сосредоточенными
Наиболее опасными представляются: помехи объекта контроля: прижеги,наклепы,резкие структурные неоднородности,непрошлифы и т,п - в силу двойственности характера действия;: по отношению к носителю информации они проявляют себя как: источники па?-разитной: модуляции; параметров носителя. (т.е.,. как модулирующие помехи),а по отношению к; полезному выходному сигналу первичного преобразователя как. аддитивные сосредоточенные помехи, действующие в пределах спектра полезного сигнала. Это создает значительные трудности; по борьбе с ними.Поэтому вначале рассмотрим прохождение, через избирательный усилитель сигнала от дефекта и аддитивной сосредоточенной помехи.
На рис.2.4 приведены осциллограммы типичных сигналов от дефектов на входе избирательных цепей. По форме они приближа ются к кривой. Гаусса [99І . Поэтому аппроксимируем их выраже нием: Q. SCt)=flc-e 2aicmcoot (2.0 где / - амплитуда полезного сигнала от дефекта, GLC - половина длительности сигнала от дефекта, Со0 частота высокочастотного поля. Сигналы аддитивных сосредоточенных помех по форме, также, приближаются к кривой Гаусса и могут быть аппроксимированы подобным (2 4) выражением:
П(і) fln-e COLGOnt у (2#5) где Ад - амплитуда помехи, &л- половина длительности" сигнала помехи,частота действия помехи - Шп т в отличие от полезного сигнала - все три параметра помехи будут являться случайными функциями [98] .
Б соответствии с вышеизложенным сигнал на входе избирательного усилителя представляем в виде: где \{0 - среднее значение коэффициента усиления; A k(-L) -- флуктуация усиления во времени,представляющая собой нормально распределенный стационарный процесс со случайным характером изменения и дисперсией (Jjf . Величиной йН(і) в дальнейшем пренебрегаем ввиду малости» Для полной характеристики изменений во времени коэффициента передачи усилителя должны быть заданы либо корреляционная функция /у,либо энергетический спектр \J\/ (co) случайного процесса f\() . Очевидно,что постоянной составляющей Ао - соответствует энергетический спектр Г99І : дельта функция. Заданному энергетическому спектру соответствует корреляционная функция: -со
Найдем корреляционную функцию и энергетический спектр сигна ла на выходе. Входному сигналу (2 6) соответствует корреляцион Найдем теперь энергетический спектср выходного сигнала по фор
Исследование двухчастотного метода контроля дефек тов различной ориентации по средним значениям пер вой и второй гармоник высокочастотного поля
Исследования проводились по следующей схеме.Генератор высо кой частоты I устанавливался на частоту 125 кГц и в преобразо вателе задавалась,минимальная для данных исследований,напряжен ность поля высокой частоты.Затем в зону контроля преобразовате ля .помещался бездефектный участок исследуемого прутка и и вклю чался генератор низкой частоты 2,питающий низкочастотные возбуж дающие катушки преобразователя 5 и устанавливалась начальная напряженность низкочастотного поля равная 400 А/м,оценка величи ны которой осуществлялась .по: величине намагничивающего.тока ам перметром 3 через известную зависимость Избира тельные, усилители 7 и 8,на вход которых поступали сигналы, высо кой частоты настраивались соответственно на первую и вторую гармоники ВЧ. поля. Затем, в статическом режиме производилась ком пенсация начального уровня первой гармоники компенсатором 4 до минимального уровня(по стрелочному.индикатору избирательного уси лителя 7 и экрану осциллографа Ю.После этого исследуемый пруток с помощью протягивающего устройства, б многократно транс по ротиро вался через преобразователь 5 при различных амплитудах низкочас тотного поля от 400 до 12000 і/м. Результаты записывались на лен ты самописцев 9 и IIВизуальные наблюдения проводились по экра нам, осциллографов 10 и 12» Затем устанавливалось следующее зна чение напряженности ВЧ поля, и вся процедура, исследований повто рялась. Напряженность ВЧ поля изменялась в пределах от 0,8 до 24 А/и . Исследовались также прутки с искусственными и естественными помехами в виде наклепов и прижегов. По завершению эксперимента, была, проведена расшифровка полученных дефектограмм и результаты представлены в виде, графических зависимостей.
Влияние амплитуды низкочастотного поля///т?іі В двухчасютном. методе контроля основным фактором,определяющим поле. дефекта,является мощное низкочастотное поле///я_ Оно осуществляет магнитную подготовку образца к зондированию его поверхности слабым, высокочастотным полем и от. правильного выбора величины пт& во многом зависит превышение; сигнала от дефекта над уровнем помех, и шумовРезультаты исследований влияния, амплитуды Ш: поля на выявляемость дефектов различной, ориентации по среднему значению первой, гармоники ВЧ поля, представлены на рис.3.5-3,9 в виде графических зависимостей MlJeSfL-Jt/fl Для дефектов любой, ориентации характерно улучшение выявля-емости при увеличении амплитуды ПОЛЯ.///П-Й. Но если для продольных дефектов она имеет плавный, максимум в районе от. 5x10 до 8x10 (А/м),то для поперечных дефектов.она продолжает расти и в области сильных полей (10 І5)хІ0 і/м.Зто объясняется разным характером искажений, топографии результирующего поля в районе наличия поперечного или продольного дефекта.Исходя из т.ого,что выявленным считается.дефект,отношение сигнала от которого к шуму превышает 2,по рис.3.5-3.9 можно сделать заключение о том.,что по среднему значению первой гармоники могут быть выявлены продольные дефекты глубиной более Ъ% от диаметра, прутка, и поперечные глубиной более 12$.Для дефектов промежуточной, ориентации наилучшая выявляемость наблюдается для дефектов под углом. 30 к продольной оси (рис,3.7).Здесь выявленным можно считать уже дефект 84,глубиной 2,5 % от диаметра.Дефекты под углом 45 и 60. ? Влияние амплитуды низкочастотного поля на вы-являемость промежуточных дефектов под углом 45 по среднему значению первой гармоники Рис.3.9 Влияние амплитуды низкочастотного поля на выявляемость промехуточкых дефектов под углом 60 по среднему значению первой гармоники Рис.3./О Влияние амплитуды ЕЧ(высокочастотного поля) на выявляемость различноориентированных дефектов по среднему значению первой гармоники -// s o і г /б к to яг і Рис.3./І Влияние глубины различноориентированных дефектов их выявляеиость по среднему значению первой гармоники - f/5 выявляются значительно хуже - 7,5 и 8,0 (#) соответственно зависимости их выявляемости (рис.3.8 и рис,3.9) близки к рис,3.5
Аналогичные зависимости для второй гармоники представлены на рис.3.14 3.18 .Для продольных дефектов характерно наличие плавного максимума отношения — у в районе 400 4500 (А/и) практически для дефектов любой глубины,говорящее о том,что в данном диапазоне амплитуд Ш поля ПП\Я. на формирование, сигнала второй гармоники основное; влияние; оказывает магнитная, проницаемость контролируемого образца /И и состояние его структуры,что наглядно подтверждается графиками: зависимостей магнитной проницаемости от амплитуды магнитного.поля для различных структур стали ШП5,приведенных на рис.3.23 . В области средних полей (4600--8000)А/м происходит резкое увеличение магнитного шума,за счет более глубокого проникновения Ш поля в металл,что в конечном итоге приводит к уменьшению отношения y j . Дальнейшее увеличение Нт& от 8x10 до І2ХІ03 (А/м) приводит к завершению формирования равномерной доменной структуры исследуемого образца и уменьшению магнитного шума Гб5І . Одновременно возрастают искажения линий протекания вихревых токов в районе дефекта,чье влияние (в данном диапазоне, амплитуд Ш поля) на формирование сигнала второй гармоники становится определяющим.В результате чего происходит увеличение результирующего отношения Дц .. .Глубина продольного дефекта,который может быть выявлен по среднему значению второй (в соответствии с рис.3.14) составляет 14$ (дефект 70),
На выявляемость поперечных дефектов будут оказывать сильное влияние искажения линий Ш" индукции,возникающие в районе наличия поперечного дефекта.Причем в зависимости от глубины дефекта влияние амплитуды Ш поляНтЯ. на выявляемость будет различно. Так,для дефектов 60,39,40 и 41 (глубиной до 6-7 %) она будет иметь плав
Анализ достоверности обнаружения дефектов различной ориентации по средним и мгновенным значениям огибающих первой и второй гармоник; высокочастотного поля при использовании.двухчастотного пе-решгничивания
Используя экспериментально полученные усредненные зависимости выявляемости дефектов различной ориентации по средним (рис,3.10;3.20) и мгновенным, (рис.3.50;3.56) значениям огибающих первой и второй, гармоник. БЧ поля, и рассчитанные зависимости вероятности правильного обнаружения рп0 —f(ft),(рис,2.17) проведем сравнение достоверности результате)в исследованных способов выделения.и обработки полезной информации.
На рис.3.59 3.63 приведены полученные графические зависи-мости.По ним достаточно наглядно можно оценить возможности обоих способов контроля.Достоверность выявления продольных дефектов оценивалась по первой гармонике,поперечных - по второй,а промежуточных - по обоим гармоникам ВЧ поля.
Контроль по средним значениям первой гармоники может обеспечить, достоверность выявления дефекта глубиной Ifo от диаметра контролируемого изделия: продольного - 56$; промежуточных: под углом 30- 52$;под углом 45- 46$;под углом.60- 42$.
По средним значениям второй гармоники достоверность выявления дефекта, глубиной 1$ от диаметра изделия. составила::продольного - 28$; поперечного - 49$; промежуточных:под. углом 30 - 30$.; под углом 45 - 43$;под углом 60?- 46$.
Средняя выявляемость дефекта любой ориентации по средним значениям огибающих первой и второй гармоник. ВЧ поля составила.
В то же, время достоверность обнаружения дефектов различной ориентации по мгновенным значениям дает следующие результаты при выявлении дефекта 1$. от диаметра изделия: - по первой гармонике:, продольного - 89$;. промежуточных: . под углом 30 - 87$;под углом 45- 83$;под углом 60- 77$. По второй гармонике:поперечного - 85$; промежуточных: под. углом 30- 68$;под углом 45- 82$;под углом 60- 84$. Средняя достоверность выявления дефекта любой, ориентации составляет 84,7$.
Полученные результаты 44$ и 84,7$ говорят о перспективности использования двухчастотного метода, контроля по мгновенным значениям.первой и второй гармоник высокочастотного поля для разработки дефектоскопической аппаратуры.
Обнаружение; различноориентированных дефектов двухчастот-ным методом накладывает свои специфические особенности на конструкцию проходных преобразователей.Исследования проходных преобразователей для выявления поперечных и локальных дефектов, проведе иные авторами [43] ,показали,что для создания равномерного магнитного поля низкой частоты в зоне контроля могут быть использованы двойные катушки Гельмгольца,что весьма, важно при контроле дефектов дифференциальными преобразователями, измерительные обмотки которых включены по схеме самосравнения. Авторами [43J было исследовано влияние коэффициента заполнения Ґ? ,поперечного смещения,концевого эффекта и базового расстояния на выявляемость поперечных и локальных искусственных дефектов,указано на достоинства и недостатки разработанных конструкций преобразователей,выбраны значения некоторых конструктивных параметров. В частности,предложено выбирать базовое расстояние из отношения ,= 0,44-0,8, где Д- базовое, расстояние,a Qtt - диаметр измерительных катушек,
В работах _32,35,37j предлагаются: самые различные варианты конструкций, намагничивающих и измерительных катушек преобразователей, для контроля прутков из подшипниковых сталей, В раг-боте [22J проведены широкие экспериментальные исследования проходных преобразователей для прибора ACK-I2,используемого для контроля прутков из стали ШХІ5 на ряде; предприятий страны.
Используя результаты авторов [2I,43j по разработке низкочастотных намагничивающих катушек„основной упор наших исследований направим на разработку конструкции высокочастотной, вставки,включающей в себя цилиндрический, каркас из пластмассы (эбонита,текстолита,стеклотекстолита или фторопласта) с. намотанными на нем высокочастотными возбуждающими и измерительными обмотками. Исследования проводились в следующей последовательности:выбиралась конструкция. Ж вставки и на ней исследовались зависимости выявляемости дефектов различной ориентации от изменения конструктивных и намоточных параметров в различных режимах Ж поля. Исследовались статический и динамический режимы контроля.
При статических режимах контроля амплитуда сигнала первой и второй гармоник измерялась селективным вольтметром B6-I, в динамическом режиме; - сигнал„фиксировался на ленте самописца и на экране осциллографа -по максимуму сигнала от дефекта. Первоначальная компенсация разбаланса измерительных обмоток и начального уровня, первой гармоники производилась в статике, а в динамике (в случае необходимости) осуществлялась декомпенсация.
Исследования проводились на калиброванных и шлифованныхпрутках из стали ШХ5 диаметром, от Є до 25 мм с естественнымии искусственными поверхностными дефектами.Основ.ная масса искусственных дефектов была, нанесена на прутках диаметром. 9,6мм(см.таблицу 3.1). ...
Исследовалось два типа, конструкций ВЧ вставок, (рис.3 64;» 3 65),имевших различные габариты,различную ширину базы и различное число, витков измерительных обмоток.Габаритные размеры катушек; определялись из условия получения их минимальных размеров с тем,чтобы обеспечить минимально возможный неконтро лируемый конец прутка,обеспечить однородное; высокочастотное, возбуждающее поле и максимальный коэффициент заполнения - с целью создания оптимальных условий обнаружения дефектов различной, ориентации.
Следуя рекомендациям авторов [43] в первом варианте (рис.3.64) использовалась возбуждающая Ш обмотка из трех последовательно соединенных секций по 100 витков в каждой (провод ПЭВ-2 диаметром 0,15 мм).Базовое расстояние изменялось в пределах 0,4 0,8 отношения "у)м Измерительные обмотки для выделения сигнала второй гармоники мотались, непосредственно на каркасе (две секции по 100 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,14 мм).Поверх наматывались измерительные обмотки для выделения сигналов первой гармоники.Исследования показали, что при намотке измерительной обмотки для выделения, сигналов первой гармоники тем. же проводом,при том же количестве витков (две секции по 100 витков проводом ПЭВ-2 диаметром 0,14 мм),сильное влияние на отношение сигнал/шум по каждой из гармоник оказывают, взаимоиндуктивности и паразитные, емкости измерительных обмоток.Поэтому дополнительными исследованиями было установлено,что удовлетворительное .отношение сигнал/шум от порогового дефекта (%/ 2) ПО каждой из гармоник может быть получено при выполнении измерительной обмотки для выделения сигнала первой гармоники в виде двух секций по 10 витков проводом литцендрат (ЛЭШО 28x0,07).
Однако производственные испытания дефектоскопа ДДЧ-І25-50Д с преобразователем данного типа показали,что такая конструкция, обе.спечивая. хорошую выявляемость поперечных,локальных и некоторых промежуточных дефектов,не эффективна для выявления
