Обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів

Реферат: Обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів, що містить стенд із закріпленими на ньому роликоопорами, систему циркулярного намагнічування, систему зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку і систему візуального спостереження досліджуваної поверхні. Обладнання оснащено системою подачі інертного газу, а система циркулярного намагнічування виконана у вигляді джерела струму і струмоведучої штанги, коаксіально розташовуваної в намагнічуваному отворі з умови забезпечення її притиснення до дна осьового отвору. Система зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку виконана у вигляді розташованої над струмоведучою штангою перфорованої трубки з немагнітного матеріалу, з'єднаної з ємністю з суспензією. Осі отворів трубки рівновіддалені з кроком L від її краю, причому частина осей отворів розташована в одній площині, а частина - під кутом а відносно цієї площини. UA 106385 U (12) UA 106385 U UA 106385 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до дослідження властивостей матеріалів, а саме - до виявлення локальних дефектів у глухих осьових отворах валів роторів шляхом наведення та дослідження магнітних полів розсіювання. З рівня техніки відома установка для магнітопорошкової дефектоскопії деталей складної форми [RU № 123162, G01N 27/84, Бюл. № 35, 20.12.2012]. Установка для магнітопорошкової дефектоскопії деталей складної форми містить станину з встановленими на ній нерухомим і рухомим приводними обертачами з відповідними струмопідводами для підведення струму циркулярного намагнічування, засіб для поздовжнього намагнічування, виконаний у вигляді соленоїда з кільцевим корпусом, встановленим на першій каретці поздовжнього переміщення, засіб для подачі суспензії, зв'язаний через магістраль підведення суспензії з ємністю для зберігання та приготування суспензії. Кожен струмопідвід містить основні контактні елементи, зв'язані з корпусом відповідного обертача, диск із закріпленим на його поверхні струмопровідним елементом, причому диск жорстко встановлений на шпинделі, електрично ізольованим від нього і з можливістю взаємодії з основними контактними елементами при подачі струму циркулярного намагнічування. Засіб для подачі суспензії містить елементи випускання, які встановлені на корпусі соленоїда з рівномірним розподілом по колу. Кожен обертач містить корпус зі шпинделем і встановленою на ньому планшайбою, на якій закріплений змінний тримач, що містить опорний елемент із поверхнею, адаптованою до форми кінцевої ділянки контрольованої деталі. Рухомий обертач встановлений на другій каретці поздовжнього переміщення. Установка також містить просторову раму, розміри якої вибрані з умови забезпечення вільного проходження соленоїда в її отворі. Просторова рама встановлена на третій каретці поздовжнього переміщення, причому розміри рами вибрані з умови забезпечення вільного проходження засобу поздовжнього намагнічування в її отворі. Перша і друга каретки встановлені на одній парі внутрішніх напрямних, розташованих між зовнішніми напрямними іншої пари, на яких встановлена третя каретка. На просторовій рамі встановлені ультрафіолетовий освітлювач, цифрова фотокамера для фіксування інформації за індикаторним малюнком контрольованої деталі і, крім того, до даної рами знімно прикріплений додатковий ультрафіолетовий освітлювач, призначений для використання оператором вручну. На корпусі соленоїда знімно прикріплено додатковий засіб для подачі суспензії, призначений для використання оператором вручну і зв'язаний із подавальною магістраллю. Установка оснащена зв'язаним із цифровою фотокамерою комп'ютером, що містить запам'ятовуючий пристрій та пристрій виведення інформації. Використання даної установки для магнітопорошкової дефектоскопії деталей забезпечує можливість контролю деталей складної форми, що відрізняються довжиною, за рахунок зміни положення одного з обертачів, а також підвищення: - адаптивності установки для контролю деталей різної форми за рахунок наявності змінних елементів, що забезпечують жорстку фіксацію кінцевих ділянок деталі; - достовірності контролю за рахунок виявлення індикаторного малюнка на послідовно розташованих ділянках контрольованої деталі, кожен з яких знаходиться в зоні стійкої намагніченості; - оперативності контролю за рахунок незалежного переміщення рами і каретки, що приводяться в необхідне положення уздовж контрольованої деталі. Також відома автоматична установка для магнітопорошкової дефектоскопії різних виробів [RU №41155, G01N 27/84, бюл. № 28, 10.10.2004]. Автоматична установка для магнітопорошкової дефектоскопії містить систему намагнічування з електро- і пневмоприводами, що містить пристрій поздовжнього намагнічування, пристрій циркулярного намагнічування, пристрій управління електро- і пневмоприводами, пристрій формування, вимірювання та індикації струмів намагнічування, пристрій поливу, збору і циркуляції суспензії, а також ультрафіолетовий опромінювач. Установка також містить систему відеоспостереження отриманих зображень дефектів у виробах, підключену до пристрою управління електро- і пневмоприводами системи намагнічування і до пристрою формування, вимірювання та індикації струмів намагнічування. Система відеоспостереження містить рухомо встановлену відеокамеру і зв'язаний із нею відеопроцесор програмного забезпечення автоматичного пошуку дефектів, обробки та архівування зображень, підключений до монітора. Використання автоматичної установки для магнітопорошкової дефектоскопії забезпечує автоматизацію пошуку та аналізу дефектів у виробах, а також виявлення як поздовжніх, так і поперечних дефектів. 1 UA 106385 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліком наведених вище технічних рішень є відсутність можливості магнітопорошкового контролю внутрішніх порожнин деталей з осьовими отворами різної довжини. В практичному посібнику Г. Шеліхова описана технологія магнітопорошкового контролю осьових отворів виробів, що містить намагнічування та магнітопорошкову дефектоскопію [Шелихов Г. С Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов. - М.: Государственное предприятие Научно-технический центр "Эксперт", 1995. - С. 45-125]. В посібнику описані схеми намагнічування поверхні осьових отворів за допомогою коаксіально розташованого усередині отвору провідника. Для центрування провідника в отворах використовуються втулки різних конструкцій із струмонепровідного немагнітного матеріалу (С. 56-58). Така конструкція центрального провідника забезпечує задовільне його центрування у відносно коротких отворах. Проте в довгих отворах, особливо в глухих, центрування за допомогою циліндричних і конічних втулок ускладнено. Також неможливо провести зрошення намагнічуваної поверхні в прикладеному магнітному полі. Крім цього, після завершення намагнічування і зрошення при вийманні провідника і втулок сформовані на досліджуваній поверхні індикації можуть порушуватися. Описані контактно затискні пристрої (С. 113-115) не забезпечують підведення струму при циркулярному намагнічуванні у внутрішніх порожнинах деталей і осьових отворах. В наведених типах дефектоскопів є вбудовані системи подання суспензії (С. 118-119), які містять: - бак для суспензії з мішалкою і пристроєм створення тиску; - пристосування для поливу у вигляді шланга з роздавальним пістолетом або душовим наконечником; - піддення, сполучні трубопроводи, фільтри. Недоліком всіх описаних систем (технічних рішень) є відсутність можливості ефективно зрошувати суспензією поверхню отвору, зокрема довжиною 300-2500 мм при діаметрі не більше 300 мм, в якому коаксіально розташований провідник намагнічувального струму. Описані системи зрошення не можуть розташовуватися компактно в проміжку між провідником і стінкою отвору, надійно позиціонуватися й ефективно зрошувати поверхню отвору в один прохід. В основу корисної моделі поставлена задача - створити обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів, що забезпечує наведення й дослідження магнітних полів розсіювання в отворі діаметром менше 300 мм та довжиною до 2500 мм. Ця задача вирішується за рахунок технічного результату, що полягає в забезпеченні ефективного зрошення суспензією поверхні отвору досліджуваного виробу. Для досягнення технічного результату обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів містить наступні ознаки: - стенд із закріпленими на ньому роликоопорами; - одна з роликоопор оснащена приводом обертання роликів (валів роторів); - система циркулярного намагнічування, що складається з джерела струму, струмоведучої штанги, коаксіально розташовуваної в намагнічуваному отворі, що притискається до дна осьового отвору зусиллям болтової пари і пружного елемента; - система зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку, що складається з трубки, що розташовується над струмоведучою штангою і спрямовується через отвори бонок, закріплених на струмоведучій штанзі та має на одному кінці калібровані отвори для витікання і розбризкування суспензії, з'єднаної іншим кінцем через гнучкий шланг з ємністю для зберігання і подачі під тиском суспензії; - система подачі інертного газу, що складається з трубки, що розташовується під струмоведучою штангою і спрямовується через пази або отвори нижніх опор струмоведучої штанги і з'єднується через гнучкий шланг із балоном з інертним газом; - система візуального спостереження досліджуваної поверхні, виконана у вигляді цифрової камери і джерела освітлення, закріплених на телескопічній штанзі, і комп'ютера для візуалізації досліджуваної поверхні на моніторі комп'ютера, аналізу та класифікації індикацій магнітного порошку. Заявлене і відоме обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії мають такі подібні ознаки: обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів, що містить стенд із закріпленими на ньому роликоопорами, систему циркулярного намагнічування, систему зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку і систему візуального спостереження досліджуваної поверхні. Заявлене обладнання має наступні відмітні ознаки: обладнання оснащено системою подачі інертного газу, а система циркулярного намагнічування виконана у вигляді джерела струму і струмоведучої штанги, коаксіально розташовуваної в намагнічуваному отворі з умови 2 UA 106385 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 забезпечення її притиснення до дна осьового отвору, при цьому система зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку виконана у вигляді розташовуваної над струмоведучою штангою перфорованої трубки з немагнітного матеріалу, з'єднаної з ємністю з суспензією, причому осі отворів трубки рівновіддалені з кроком L від її краю, при цьому частина осей отворів розташована в одній площині, а частина - під кутом  відносно цієї площини. Крім цього, крок L віддалення осей отворів від краю трубки визначається із залежності L = (4-6) * d, де d - зовнішній діаметр трубки. Кут  розташування осей отворів відносно площини розташування осей інших отворів становить 30-40°. Одна з роликоопор стенду оснащена приводом обертання роликів, а інша - струмопідводом. Система подачі інертного газу виконана у вигляді трубки, розташованої під струмоведучою штангою і з'єднаної з балоном з інертним газом. Система візуального спостереження досліджуваної поверхні виконана у вигляді цифрової камери і джерела освітлення, закріплених на телескопічній штанзі, а також комп'ютера для візуалізації досліджуваної поверхні на моніторі, аналізу та класифікації індикацій магнітного порошку. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення зазначеного технічного результату, що полягає в забезпеченні ефективного зрошення суспензією поверхні отвору досліджуваного виробу. Корисна модель є промислово застосовною - на Новокраматорському машинобудівному заводі (NKMZ) розроблена технічна документація заявленого обладнання та проведені лабораторні випробування. Суть корисної моделі більш повно розкривається за допомогою графічних матеріалів, де зображені на: фіг. 1 - схема розташування обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів; фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1; фіг. 3 - перфорована трубка для зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку; фіг. 4 - переріз Б-Б на фіг. 3. Обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів містить стенд 1 (фіг. 1) із закріпленими на ньому роликоопорами 2, систему циркулярного намагнічування, систему зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку і систему візуального спостереження досліджуваної поверхні. Обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів оснащено системою подачі інертного газу, що складається з трубки 3 (фіг. 2), розташованої під струмоведучою штангою 4, що спрямовується через пази 5 нижніх опор 6 струмоведучої штанги 4 і з'єднаної через гнучкий шланг 7 (фіг. 1) із балоном 8 з інертним газом. Система циркулярного намагнічування складається з джерела струму 9, струмоведучої штанги 4, коаксіально розташовуваної в намагнічуваному осьовому отворі, що притискається до дна отвору зусиллям болтової пари 10, планки 11 і пружного елемента 12. Система зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку складається з трубки подачі суспензії 13 (фіг. 2), що розташовується над струмоведучою штангою 4 і спрямовується через отвори бонок 14, закріплених на струмоведучій штанзі 4 і має на одному кінці рівновіддалені з кроком L отвори 15 (фіг. 3) для витікання і розбризкування суспензії, з'єднаної іншим кінцем через гнучкий шланг 16 (фіг. 1) із ємністю 17 для зберігання і подачі під тиском суспензії. Одна з роликоопор 2 стенда може бути оснащена приводом обертання роликів (на фіг. 1-4 не показаний). Система візуального спостереження досліджуваної поверхні може бути виконана у вигляді цифрової камери і джерела освітлення, закріплених на телескопічній штанзі, і комп'ютера для візуалізації досліджуваної поверхні на його моніторі, аналізу та класифікації Індикацій магнітного порошку (на фіг. 1-4 не показані). Обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів працює наступним чином. Перед початком досліджень трубка подачі суспензії 13 розміщується в отворі в напрямних струмоведучої штанги 4. Під час намагнічування і зрошення поверхні отвору трубка 13 переміщується з отвору, причому суспензія, що виходить під тиском із горизонтально розташованих отворів 15 з силою омиває бічні поверхні досліджуваного отвору, що забезпечує гарантоване змочування і видаляє сторонні частинки. Далі магнітна суспензія, що виходить із розташованих під кутом  - 30-40° (фіг. 4) до горизонтальної площини отворів 15, стікає 3 UA 106385 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 підготовленими бічними поверхнями в більш спокійному режимі, забезпечуючи більш надійне накопичення та фіксацію магнітних частинок у полях розсіювання у місцях дефектів металу. Позиціонування трубки 13 в проміжку здійснюється шляхом його розміщення в отворах напрямних бонок 14, розташованих на струмоведучій штанзі 4 на рівні "12-ти годин". Розташуванням осей отворів 15 перфорованої трубки 13 в горизонтальній площині та під кутом 30-40° забезпечується гарантоване й ефективне зрошення та подальше виявлення дефектів. Струмопровідні штанга 4 і роликоопора 2 підключаються до джерела електричного струму. Приготована суспензія магнітного порошку на керосино-масляній основі з ємності 17 з перемішуючим пристроєм, з'єднаної гнучким шлангом 16 із трубкою 13, подається в зону контролю, де розбризкується під час пропускання струму через струмоведучу штангу 4. Трубка 13 при цьому переміщується зі швидкістю 0,3-0,5 м/с, а вимикання струму намагнічування проводиться після завершення зрошення та стікання залишків суспензії з бічних стінок досліджуваного отвору. Огляд і фіксація індикацій на досліджуваних бічних поверхнях отвору проводиться після вилучення трубки 13 і струмоведучої штанги 4 за допомогою відеокамери з джерелом освітлення розміщених на телескопічній штанзі з центруючими вставками і з'єднаної з комп'ютером, який забезпечує одержання зображення заданого масштабу та розділення, фіксацію і архівування виявлених індикацій. У виробничих умовах NKMZ виконана промислова реалізація магнітопорошкової дефектоскопії з використанням обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів із конструкційної легованої сталі 34ХНМ довжиною 6000 мм із глухим осьовим отвором діаметром 110 мм і довжиною 2000 мм. Вал ротора встановили на роликоопори, вертикальним переміщенням однієї з роликоопор деталі надали нахил 2-3° у бік отвору для забезпечення вільного стікання надлишків суспензії магнітного порошку. В отворі деталі встановили алюмінієву струмоведучу штангу з нижніми упорами, що забезпечують центрування штанги в отворі з верхніми напрямними, в які заведена трубка з немагнітної сталі. Штангу притиснули за допомогою гвинтової пари, притискної планки через пружний елемент і упорне кільце до дна глухого отвору. Для забезпечення надійного електричного контакту і виключення іскроутворення контакт штанги з деталлю здійснили через мідно-графітову вставку. Трубку для подачі суспензії за допомогою гнучкого шланга приєднали до ємності загальним об'ємом із суспензією магнітного порошку в кількості 2-3 літри, в якій перед початком досліджень утворили тиск 0,8-1,0 атм (80-100 МПа). Розрахункова швидкість V витікання суспензії при цьому склала 9 м/с. В отвір деталі на рівні "6 годин" через пази нижніх опор струмоведучої штанги завели трубку для подачі інертного газу і вільним кінцем з'єднали через вентиль, ротаметр і редуктор із балоном зі стисненим інертним газом. Перед дослідженням при відкритому вентилі редуктором виконали регулювання подачі інертного газу з витратою 100-150 літрів/хвилину. Джерело струму підключили до струмоведучих ролика і штанги і виконали намагнічування і вимір напруженості магнітного поля біля поверхні досліджуваного отвору. Таким чином, реалізація конструктивних рішень дозволяє за рахунок виконання ефективного зрошення суспензією поверхні глухих осьових отворів діаметром до 300 мм і довжиною до 2500 мм забезпечити технічні вимоги щодо наведення і дослідження магнітних полів розсіювання в отворах валів роторів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Обладнання для магнітопорошкової дефектоскопії глухих осьових отворів валів роторів, що містить стенд із закріпленими на ньому роликоопорами, систему циркулярного намагнічування, систему зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку і систему візуального спостереження досліджуваної поверхні, яке відрізняється тим, що обладнання оснащено системою подачі інертного газу, а система циркулярного намагнічування виконана у вигляді джерела струму і струмоведучої штанги, коаксіально розташовуваної в намагнічуваному отворі з умови забезпечення її притиснення до дна осьового отвору, причому система зрошення досліджуваної поверхні суспензією магнітного порошку виконана у вигляді розташованої над струмоведучою штангою перфорованої трубки з немагнітного матеріалу, з'єднаної з ємністю з суспензією, причому осі отворів трубки рівновіддалені з кроком L від її краю, причому частина осей отворів розташована в одній площині, а частина - під кутом α відносно цієї площини. 2. Обладнання за п. 1, яке відрізняється тим, що крок L віддалення осей отворів від краю трубки визначається із залежності L=(4-6)·d, де d - зовнішній діаметр трубки. 4 UA 106385 U 5 10 3. Обладнання за пп. 1-2, яке відрізняється тим, що кут α розташування осей отворів становить 30-40°. 4. Обладнання за пп. 1-3, яке відрізняється тим, що одна з роликоопор стенда оснащена приводом обертання роликів, а інша - струмопідводом. 5. Обладнання за пп. 1-4, яке відрізняється тим, що система подачі інертного газу виконана у вигляді трубки, розташованої під струмоведучою штангою і з'єднаної з балоном з інертним газом. 6. Обладнання за пп. 1-5, яке відрізняється тим, що система візуального спостереження досліджуваної поверхні виконана у вигляді цифрової камери і джерела освітлення, закріплених на телескопічній штанзі, а також комп'ютера для візуалізації досліджуваної поверхні на моніторі, аналізу та класифікації індикацій магнітного порошку. 5 UA 106385 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6