Способ контроля качества многослойных ферромагнитных изделий
Изобретение относится к измерительной технике и можег использоваться для неразрушающего контроля физико-механических характеристик ферромагнитных материалов и изделий по магнитным параметрам и определения их качества и глубины упрочненных изделий. Целью изобретения является повышение достоверности и информативности контроля. Способ заключается в перемагничивании изделия магнитным полем линейно изменяющегося тока, измерении в процессе перемагничивания функции ei(H) ЭДС измерительной обмотки , схватывающей контролируемое изделие в зависимости от напряженности поля, определении напряженностей поля, при которых наблюдается максимальное значение ЭДС. Дополнительно при идентичных условиях перемагничивают однородное изделие таких же размеров и измеряют функцию в2(Н) ЭДС охватывающей его катушки. В нулевом поле определяют отношение К этих ЭДС К eoz/eoi, затем определяют разностную Функцию Ae(H)(H)-1/Ke2(H), качество неупрочненноп основы изделия определяют по величине напряженности магнитного поля, соответствующей максимальному значению функции ei(H) по напряженности поля, соответствующей максимальному значению функции А е(Н), судят о качестве упрочненного слоя, а по величине К определяют глубину упрочненного слоя 3 ил 00 С о CJ ел
010З C.OBI ГСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
IsI)s G 01 N 27/80
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
Г1РИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ), 1
Ir n
° 0 (л) (Л
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4602775/28 (22) 09.11.88 (46) 15.03.91. Бюл, N. 10 (71) Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского отделения АНСССР (72) Б. М. Лапидус и С. А. Воронов (53) 620. 179, 142.5. 6(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
Мт 1252718, кл. G 01 И 27/80 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ KA 1ÅÃ t ÂÀ МНОГОСЛОЙНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для неразрушающего контроля физико-механических характеристик ферромагнитных материалов и изделий по магнитным параметрам и определения их качества и глубины упрочненных изделий. Целью изобретения является повышение достоверности и информативности контроля. Способ заключается в перемагничивэнии изделия
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для неразрушающего контроля физико-механических характеристик ферромагнитных материалов и изделий Ro магнитным параметрам и определения их качества и глубины упрочненных слоев поверхностно упрочненHhlх стальных изделий.
Цель изобретения — повышение достоверности и информативности контроля.
На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг, 2 — зависимость
ЭДС измерительной обмотки от нэпряжен„„Я2„„1635112 Al магнитным полем линеино изменяющегося тока, измерении в процессе перемагничивания функции е1(Н) ЭДС измерительной обмотки, схватывающей контролируемое изделие в зависимости от напряженности полл, определении напряженностей поля, при которых наблюдается максимальное значение ЭДС. Дополнительно при иденти IIlhlx условиях перемагничивают однородное изделие таких же размеров и измеряют функцию е(Н) ЭДС охватывающей его катушки. Б нулевом поле определяя» отношение К этих ЭДС К= eoz/ео1, затем определяют рэзностную функцию
Л е(Н)=- е1(Н)-1/Ker(H), качество неупрочненной основы изделйл определяЮт по величине напрлженности магнитного поля, соответствующей максимальному значению функции е1(Í) Rо напряженности поля, соответствуюв ей максимальному значению функции Л е(Н), судят о качестве упрочненного слоя, э по величине К определяют глубину упрочненного слоя. 3 ил ности мэнитного поля; на фиг, 3 — отношение ЭДС измерительных обмоток, охватывающих неупрочненную основу и упрочненную оболочку двуслойного цилиндри IocKOIO стержня.
Устройство содержит источник 1 линейно изменя ощегося тока, соединенный через измерительный резистор 2 с последовательно соединенными намагничивэющими катушками 3 и 4 преобразователей, в которые помещены поверхностно упрочненное изделие 5 и однородное изделие б.
На изделиях 5 и 6 размещены измерительные катуьчки 7 и 8 соответственно. Начало
1635112 г>б)>10тки кагу Вки 7 «ерРа соответствующие цепи соединено с инвертирующим входом дифференциального усилителя 9, Начало обмотки 0 через магазин сопротивлений 10 (например, Р 33) соединено с неинвертирующим входом дифференциального усилителч 9, концы обмоток 7 LI 0 соединены между собой и с одной из клемм входа У двухкоординатного графопрпстроителя 11, другая клемма это о входа через переключатель 12 соединена либо с началом одной из измерительных обмоток, либо с выходом усилителя
9. Вход Х графопостроителя 11 соединен с
Выводами измерн?ельного резистора 2.
Способ осу>? >ес? В?<яют следующим образом, 3;0>л1;г)у-.. <ое изделие и однородное изделие с llcxnoi
- структурой помещают В
11ден)11 i!<1 le I)pe<)б>)азова гели (преоб>)ээОВэтель може< бы)ь одl1>< и В него г>оследовэт«зльно могут помещэгьс,«сначала одно, а зэ? Вк< друго". изделие или, если это возможiio гбэ издели«l мо>ут бь>ть помещены D пд;I; нэмагни >и )э>ощую систел<у), Изделия
"<-.Ii: r1aI ><1>чи „ Io I магнитным полем линей.?з .>Вня>0?>?OÃoña В ><а> I;)i ><ичива>0>цих К«3I, illK;lx ток;i, погтупающегo через «3« .«f 11«el?I I! t Ill Pea>
".;, >Н) <1л лср>1; eil t,ной обмотки контролируемсi о изделия (кривая 1 на фиг. 2) и ЭДС (I I) измери)ельной об;.<отки однородно> î 1>aделия (кривая 2 ila фиг. 2), Фиксиру от напряженность магнитного поля, при которой функция е< (Н) имеет макг11I «у«1. Оп редел я Io I r)T>
К == — (1)
ii1". i,aIipaæetIi30)ãо поля сигнал от упрочнсн <о?0 >>аружного слоя Вносит мини)1а i l 1> ый 13Kл?)д ?>О сравнению с сигналом От
IIcr1?1 .? В<енной пс>>овь> (этот факт иллюстр>, уelca tia фиг. 3). Сигнал е2 (Н) уменьшаг? а в К раз (кри а 1 3 на фиг.2) и вычитается
?з с>инала е (Н), при этом полученный сигl
A e 1, I-I ) = el (I I ) — -г - Ф (I I ), (2)
1 (>:?)11?.«э?I 4 на ф>)г. 2) пропорционален зависимости» dl(l1) Определяют напряженность
i «n a a t n) n n a a г г«г) т?) е т с т В у е т м л к с и м э л ь н ому з> а <å>t><þ фу><кции Ле(Н). По коэффицие>>ту К, пред" тавляющему собой отношение плс>ц,>ди сече><ия всего контролируемого изделия к сечению его неупрочненной сердце?зины, определяют глубину упрочtip l< iI o l 0 слоя, по напряженности поля. спот ветс т вую щей максимуму сигнала е 1(Н). определяют качество неупрочненной основы изделия, а по напряженности поля, соответствующей максимуму сигнала Л -(Н)
5 определяют качество упрочненного слоя.
Определение глубины возможно благодаря тому, что в нулевом поле дифференциальная магнитная проницаемость магнитожесткого упрочненного слоя в не10 сколько раз меньше, чем у магнитомягкой неупрочненной основы изделия. При этом, КаК правило, площадь сечения магнитомягкой неупрочненной основы изделия в несколько раз превышает площадь сечения
15 упрочненного слоя (цементированные и азотированные слои не превышают, как правило. 1 мм, а закаленные ТВЧ слои не превышают по сечению 25;ь от сечения детали). Сигнал е<(Н) одновитковой измери20 тельной катушки охватывающей контролируемое изделие, выражается соотношением е>(Н) = rr ?11(Н) S)+,>> г12(Н) 52, (3) где >> d> и >? dz — дифференциальная магнитная проницаемость упроч><енного слоя и не25 упрочненнои основы соответственно:
S1 и S? -- их пло>цади поперечного сечения.
Поскольку SI -< Sz. a rr г1?к > dz в нулевом поле, то r> dlS< < rr d2 Sz. Поэтому
30 с некоторой небольшои погрешностью можно пренебречь Вторым членом В формуле (3) и записать ЭДС измерительной обмотки В
НУЛЕВОМ ПОЛЕ В ВИДЕ
ЕВ2 "- /<Л«02 )? (4)
q5 Сигнал измерительной обмотки однородного изделия laK>ix же размеров будет равен ез(Н) -- rr,>2 (Н) S: (5)
eo",rr!ioz S где S — сечение всего иэделия.
Отношение этих сигналов, равное
К eoz p do?«
eo1 rr c)o2 Sz >2 я Вляется мерой и/?ощад11 сечения уг)рОчненного слоя пр>1 не>«зь<ен><ой об>цей площади сечения дега??11.
Если деталь простои формы, то из (6) по плolöaäè сечения упрочt<еi<ного слоя легко определить eiо глубину (например, для детали цилиндрической формы).
3а с«е1 определения напряженности поля, соответству>ощей максимальному зна1 чению функции he = е (Н) — — е2(Н), способ
К позволяет определять качество упрочненного слоя. Определение качества упрочненного слоя возможно благодаря тому, что из сигнала е)(Н) измерительной катушки испытуемого образца, не имеющeгo явно
1835112 выраженного максимума, соответствующего упрочненному слою, вычитается сигнал
1 — — ер (Н), приблизительно равный сигналу
К от неупрочненной основы:
he(H) = e<(H) — — ey(H) = р г1 (Н) St +
К
+p d2(H) Sz — — /(dp(H) S
К (7) подставляя в (7) выражение для К иэ (6), получаем
Ле(Н) = р d >(H) S i (8) т. е, полученный таким образом сигнал соответствует дифференциальной магнитной проницаемости упрочненного слоя изделия.
Напряженность поля, при которой наблюдается максимум функции he(H), совпадает с полем Mëêñèìàëüíîé дифференциальной проницаемости упрочненного слоя, которая, в свою очередь, совпадает с его коэрцитивной силой. По известной напряженности поля определяют качество упрочненного слоя, в частности, его твердость.
Формула изобретения
Способ контроля качества многослоиных ферромагнитных изделии, эаключлK) щийся в перемагничивании изделия магнитным полем линейно изменяющегося тока и определении дифференциальной магнитной проницаемости путем измерения ЭДС
5 измерительной катушки, охватывающей изделие, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и информативности способа, дополнительно при идентичных условиях перемагничивают однородное
10 изделие тех же размеров из материала основы и измеряют ЭДС охватывающей его катушки, по напряженности поля, соответствующей максимальному значению ЭДС измерительной катушки контролируемого
15 иэделия, судят о качестве основы. определяют отношение К первой и второй ЭДС при напряженности поля, равной нулю, и по нему определяют глубину поверхностного слоя, а по напряженности поля, соответст20 вующей максимальному значению разностной функции Ле(Н), равному
Ле(Н) - е (Н) - ez(H)
25 где et(H) и е (Н) — ЭДС измерительной катушки контролируемого и однородного изделии, соответственно судят о качестве поверхностного слоя.! 635112
Со т.=во с It; О. Барышникова
Т ..ë:..q М.f 1сргентал Корректор М. Шароши ;.да . t,! г .. f е вин
3а,.эа 753 T. ðàæ 393 Подписное
РffL131fil Государстве ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
11. 1035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
f f,> и-,, <;с г еп <о пзлатсльский комбинат "Патент", г: Ужгород. ул.Гагарина, 101 О Нс Н
Ч4/8. 2
_#_ Н7А/
