Устройство для контроля структуры графита в чугуне

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТРУКТУРЫ ГРАФИТА В ЧУГУНЕ, содержащее средства контроля теплового состо яния образца чугуна, вычислительный блок и блок индикации, л и чающееся тем, что, с целью повьошения быстродействия устройства и достоверности контроля, оно снабжено световодом, установленным с возможностью контакта одного торца с образцом, преобразователем теплового потока, расположенной между другим торцом световода и термостатом , причем преобразователь соединен с первым входом ключевой схемы, второй вход которой соединен с выходом синхрогенератора, а выход - с входом блока логарифмирования, первый выход которого соединен с входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока задерж- jg ки, соединенного входом с вторым вы« (/) ходом блока логарифмирования, а выхо, блока вычитания соединен с блоком индикации . 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диаметр световода равен диаметру преобразователя теплового потока, причем их боковые поверхности имеют общее покрытие . 00 4 Л 4 ff и 10

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1084664 д11 с 01 M 25/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ный блок и блок индикации, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и достоверности контроля, оно снабжено световодом, установленным с воэможностью контакта одного торца с образцом, преобразователем теплового потока, расположенным между другим торцом световода и термостатом, причем преобразователь соединен с первым входом ключевой схемы, второй вхсд которой соединен с выходом синхрогенератора, а выход — с входом блока логарифмирования, первый выход которого соединен с входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока задерж- Е

Ф ки, соединенного входом с вторым выходом блока логарифмирования, а выхо блока вычитания соединен с блоком ин дикации.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что диаметр световода равен диаметру преобразователя теплового потока, причем их боковые поверхности ймеют общее покрытие.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3551910/22-02 (22-) 09 ° 02.83 (46) 07.04.84. Бюл. 9 13 (72) Л.Ф.Жуков, A.È.Øåâ÷åíêo, В.С.Шумихин, M.H.Закута и Н.В.Шмигельский (71) Институт проблем литья АН УССР (53) 537,.32(088.8) (56) 1. gneiss Janres, Jiri, Rychla

nedestruktivni: . kontrola odlitku

zecole Litiny magnetickou metodou

do dovlho polu,-"Shevarenstvi" 1980, 28, Р 11. с.463-466.

2. Lànàlósе thermique en f ondevi e

de faute, Hecht NicheÂ, Margerie

Jean Chende .-"Founderie Fondeuz

d ай оитд hui, Р 8, с. 39-49 .

3. Plessersg, Listaert F, EughemJ

Thermoanalytische Schellbestimmyhg

desmodifirichungsgrids von magnesiumbehandeEtem Gu(beisen durch Messender rehativen Warmel-Hing. "Gisserei" 1979, 61, Р 2, с.29-34. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СТРУКТУРЫ ГРАФИТА В ЧУГУНЕ, содержащее средства контроля теплового состо» яния образца чугуна, вычислительЕНИЯ 1 ; -::::; д !

ЬИь ЛИ ;.",,ю

1084664

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частнос- ти к установкам для контроля формы графита-в чугунных отливках и характеристик других материалов, зависящих oT температуропроводности.

Известно устройство для контроля отливок иэ серого чугуна, содержащее источник импульсного тока, датчик с магнитной катушкой и ферромагнитными

1эондами, вычислительную часть Г1 3.

Устройство сложно по конструкции и основано на использовании зависимости магнитных свойств отливки от структуры графита. Кроме того, оно не обеспечивает требуемой достоверности контроля структуры серого чугуна и не может быть использовано для контроля образцов с высокой температурой.

Известно устройство для термического анализа в литейном производстве, содержащее тигель с образцом, термометр, блок регистрации термограмм охлаждения образца (2 3.

Устройство не обеспечивает требуемую достоверность контроля так как глобуляриэующая обработка чугуна оказывает воздействие на линию охлаждения в эвтектической области; скорость охлаждения образца влияет на 30 положение точек эвтектического превращения; температура пробницы оказывает влияние нв скорость охлаждения образца; наличие графитов сдвигает величину максимума второй 35 производной, по которой определяют структуру графита. Помимо этого, достоверность контроля понижается вследствие низкой точности измерения температуры образца. 40

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство термоаналитического определения степени сфероидизации графита, содержащее тигель с образцом, 4 средства контроля теплового состояния образца, включающее термоэлементы, интерфейс, вычислительный блок и блок индикации. Принцип рабаты устройства состоит в том, что о структуре графита судят по величине теплопроводности (3 3.

Недостатком такого устройства является то, что производимые при помощи термометров абсолютные измерения температуры образца не могут бытьэ5 обеспечены необходимой точностью вследствие инструментальной погрешности термометров. Это приводит к тому, что данные о структуре графита в образце могут быть недостоверными. 60

Устройство также отличается значитель ной длительностью анализа - свыше

3 мин.

Цель изобретения — повышение быст. родействия устройства и достоверности контроля структуры графита в чугуне.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля структуры графита в чугуне, содержащее средства контроля теплового состояния образца чугуна, вычислительный блок и блок индикации, снабжено световодом, установленным с возможностью контакта одного торца с образцом, преобразователем теплового потока, расположенным между другим торцом световода и термостатом, причем преобразователь соединен с первым входом ключевой схемы, второй, вход которой соединен с выходом синхрогенератора, а выход — с входом блока логарифмирования, первый выход которого соединен с входом блока вычитания, второй вход которого связан с выходом блока задержки, соединенного с входом вторым выходом блока логарифмирования, а выход блока вычитания соединен с блоком индикации.

Кроме того, диаметр световода равен диаметру преобразователя теплового потока, причем их боковые поверхности имеют общее покрытие.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для контроля структуры графита в чугуне; на фиг. 2 — график зависимости выходного сигнала преобразователя теплового потока от времени .

Устройство для контроля структуры графита в чугуне содержит термостат 1, световод 2 с покрытием 3, общим для световода 2 и преобразователя 4 теплового потока, размещенного между световодом 2 и термостатом 1. Покрытие 3 обеспечивает высокий коэффициент отражения (близкий к 1 ), в качестве покрытия может быть использована платина, родий и проч. (для случая высокотемпературных образцов). Световод 2 установлен с воэможностью контакта с образцом 5 и может быть изготовлен, например иэ микросапфира. Диаметр световода 2 равен диаметру преобразователя 4 теплового потока. Преобразователь 4 изготовлен из термоэлектрически анизотропного материала. Выход преобразователя 4 связан с первым входом ключевой схемы 6, второй вход которой соединен с выходом синхрогенератора 7, а выход — с входом блока 8 логарифмирования. Первый выход блока логарифмирования соединен с входом блока 9 вычитания, второй выход - с входом блока 10 задержки.

Второй вход блока 9 вычитания соединен с выходом блока 10 задержки, а выход - с блоком 11 индикации. Время задержки блока 10 равно периоду пов-, торения импульсов синхрогенератора 7.

1084664

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы устройства осно .ван на зависимости температуропроводности образца от структуры графита. Для контроля структуры rpa- 5 фита определяют зависящий от температуропроводности темп установления термодинамического равновеся

m между поверхностью образца .5 и термостатом 1 (фиг.1). После этого, )0 определяют структуру графита,.исходя из следующих условий: а) при FA(K графит пластинчатый; б) при о >к графит шаровидный, где m — темп установления термоди- 15 намического равновесия между поверхностью образца и термостатом; константа, определяемая при настройке устройства по стандартным образцам. 20

Для контроля структуры графита темп установления термодинамического равновесия между поверхностью образца 5 и термостатом 1 оценивается по формуле

25 где С„- амплитуда выходного сигнала преобразователя теплового потока в момент

С вЂ” амплитуда выходного сигна2 ла преобразователя теплового потока в момент V2 ., Т Я2 — моменты измерения амплиту- . 35 ды выходного сигнала преобразователя.

Для проведения контроля структуры графита рабочий торец световода 2 приводят в контакт с защищенным участ 40 ком поверхности образца 5.

В зависимости от соотношения температур образца 5 и термостата 1 теплота передается излучением: а) от образца 5 к термостату 1, в случае, если температура образца 5 выше, чем температура термостата .1; б) от термостата 1 к образцу 5, в случае, если температура термостата

1 выше, чем температура образца 5.

Теплообмен между образцом 5 и термостатом 1 при использовании сае- . товода 2 и преобразователя 4 осуществляется тепловым излучением и является практически безынерционным процес. сом. Наличие общего покрытия 3 обеспечивает передачу теплового потока через преобразователь 4, причем создается единый канал передачи теплового потока, а внешние воздействия исключаются. 60

В момент 7О (фиг.2) на выходе преобразователя теплового потока появляется сигнал, поскольку температура термостата и образца 5 различны. В момент Г синхрогенератор 7 вырабатывает импульс, который подается на вход ключевой схемы 6 и открывает ее на время длительности импуль са. С .выхода ключевой схемы 6 импульс с амплитудой, соответствующей амплитуде выходного сигнала преобразователя 4 теплового потока в момент „, подается на блок 8 логарифмирования, где производится операция логарифмирования, и с:.его второго выхода поступает на блок 10 задержки.

В момент Т синхрогенератор 7 вы2 рабатывает второй импульс, и ключевая схема б,и блок 8 логарифмирования срабатывают аналогично моменту

Поскольку время задержки блока 10 ,равно периоду повторения импульсов

)синхрогенератора 7, то на блок 9 вычитания одновременно подаются импульсы с первого выхода блока 8 логарифмирования и выхода .блока 10 задержки.

Блок 9 вычитания производит вычитание амплитуд указанных импульсов и раэностный сигнал, однозначно зависящий от структуры графита в исследуемом образце, подается на блок

11 индикации.

Если диаметр преобразователя 4 меньше диаметра световода, то снижается чувствительность устройства для контроля структуры графита в чугуне. Необходимая для достоверного контроля структуры графита чувствительность устройства достигается при равенстве .диаметра преобразователя 4 и световода 2, причем общее покрытие

3 обеспечивает передачу теплового потока через преобразователь 4, исключая влияние внешних помех. Тем самым предупреждается рассеивание теплового потока, т.е. весь поток теплового излучения от поверхности образца 5 чугуна, ограничиваемой торцом световода 2, направляется на преобразователь 4 теплового потока, и его выходной сигнал определяется данной поверхностью. Этим достигается повышение достоверности контроля структуры графита. использование световода 2 для определения темпа установления термодинамического равновесия между образцом 5 и термостатом 1 позволяет контролировать объекты с высокой температурой.

Передача теплового излучения от образца 5 через световод 2 и преобразователь 4 к термостату 1 является практически безынерционным процессом, что обеспечивает высокое быстродействие устройства контроля структуры графита в,чугуне. Быстродействие устройства определяется термической инерцией преобразователя, 4 теплового потока,.

1084664

Г1 22 иг 2

Составитель Г.Демин

Редактор Е.Лушникова Техред Т.Фанта Корректор A. Зимокосов

Эаказ 1987/37 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Например, если преобразователь теплового потока выполнен из термоэлектрически анизотропного материала висму.т. — сурьма толщиной 0,5 мм, то постоянная времени составляет

О, 2 с, 1 . е. достигается высокое

5 быстродействие устройства в экспресс-. ность контроля структуры графита в чугуне.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает контроль 10

6 структуры графита в отливках любого типоразмера и конфигурации, в труднодоступных участках отливки без ее разрушения, в отливках и образцах с высокой температурой. Кроме того, обеспечивается экспрессность контроля структуры графита в готовых отливках, снижается трудоемкость контроля структуры графита на 35-50%.

Ожидаемый экономический эффект—

10 тыс. руб.