Устройство для разбраковки металлических изделий
Владельцы патента RU 2313082:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий. Устройство содержит нагреватель, воздействующий на нагреваемый электрод, холодный электрод, представляющий собой контролируемое изделие, аналоговый усилитель, связанный с индикатором. Второй холодный электрод, представляющий собой эталонный образец, имеет электрический контакт с вторым нагреваемым электродом и контролируемым изделием, которое контактирует с первым нагреваемым электродом, имеющим тепловую связь с нагревателем. Оба нагреваемых электрода подключены к аналоговому усилителю, к выходу которого подключены последовательно связанные компаратор и второй индикатор, а регулятор порога соединен с компаратором. Технический результат - повышение достоверности контроля изделий. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области неразрушающей диагностики металлов и сплавов, а также изделий, выполненных из них.
Известны термоэлектрические устройства для контроля металлов и сплавов (патенты РФ №2134875, №2119661 и №96112058), содержащие нагреваемый и холодный электроды, нагреватель и измеритель термоЭДС.
Известно устройство для разбраковки металлических изделий (патент РФ №2255331, МПК 7 G01N 25/32, опубл. 27.06.2005 г.), выбранное в качестве прототипа, содержащее нагреватель, нагреваемый электрод, холодный электрод, представляющий эталонное или контролируемое изделие, измеритель термоЭДС, аналоговый усилитель и индикатор. Выход измерителя термоЭДС соединен с первым входом сумматора, ко второму входу которого подключен выход регулируемого компенсатора ЭДС, а выход сумматора через усилитель подключен к регистратору и индикатору.
Недостатками известных устройств являются ограниченность области использования при контроле качества разнородных металлов и низкая производительность при выполнении операции разбраковки изделий из однородных металлов и сплавов. Первый недостаток обусловлен конструктивными особенностями данного устройства, а именно тем, что величина термоЭДС зависит от разности температур горячего и холодного электродов (Б.Г.Лившиц, B.C.Крапошин, Я.Л.Линецкий. Физические свойства металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1980, стр.230, формула 233), а при контакте горячего электрода с образцом температура горячего электрода уменьшается, а температура холодного электрода увеличивается, следовательно, изменяется величина термоЭДС. Второй обусловлен тем, что при смене контролируемого образца необходимо перенастраивать прибор.
В изобретении решается задача создания устройства, обеспечивающего высокую повторяемость результатов измерения при быстрой оценке качественного состава материала, проверке на соответствие эталона и образца и, как следствие, повышение достоверности контроля изделий.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство для разбраковки металлических изделий, также как в прототипе, содержит нагреватель, воздействующий на нагреваемый электрод, первый холодный электрод, представляющий собой контролируемое изделие, аналоговый усилитель, связанный с индикатором.
Согласно изобретению устройство дополнительно содержит второй холодный электрод, представляющий собой эталонный образец, имеющий электрический контакт с вторым нагреваемым электродом и контролируемым изделием, которое контактирует с первым нагреваемым электродом, при этом второй нагреваемый электрод имеет тепловую связь с нагревателем, оба нагреваемых электрода подключены к аналоговому усилителю, к выходу которого подключены последовательно связанные компаратор и второй индикатор, а регулятор порога соединен с компаратором, причем первый и второй нагреваемые электроды выполнены из одного материала.
За счет использования второго нагреваемого электрода, второго холодного электрода, представляющего эталонный образец, регулятора порога, компаратора измерения термоЭДС цепи, состоящей из последовательно соединенных первого нагреваемого электрода, эталонного образца, контролируемого изделия и второго нагреваемого электрода, выполненного из того же материала, что и первый нагреваемый электрод, и имеющего одинаковую температуру с первым нагреваемым электродом, в соответствии с правилом аддитивности, термоЭДС определяется только величиной ЭДС, возникающей при непосредственном контакте эталонного образца с контролируемым изделием, которые имеют температуру окружающей среды (Б.Г.Лившиц, B.C.Крапошин, Я.Л.Линецкий. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980, стр.230-231), чем и обеспечивается возможность получения высокой повторяемости результатов при многократных измерениях и увеличение производительности контроля.
На фиг.1 представлена схема устройства для разбраковки металлов и сплавов.
На фиг.2 представлена фотография прибора для разбраковки металлов и сплавов.
Устройство для разбраковки металлов и сплавов содержит последовательно соединенные первый нагреваемый электрод 1, эталонный образец 2, контролируемое изделие 3, второй нагреваемый электрод 4. Нагреватель 5 воздействует на электроды 1 и 4. Входы усилителя 6 подключены к первому и второму нагреваемым электродам 1 и 4. Выход усилителя 6 подключен к первому индикатору и первому входу компаратора 7. Второй вход компаратора 7 подключен к регулятору порога 8. Выход компаратора 7 подключен ко второму индикатору 10.
Первый и второй нагреваемые электроды 1 и 4 выполнены из одного материала, например меди, нагреватель 5 может быть стандартным мощностью 25 ватт, усилитель 6 должен быть с малым дрейфом напряжения смещения нуля, например К140УД17, компаратор 7 может быть стандартным, например К554СА3, регулятор порога 8 выполнен на многооборотном резисторе, например СП23-В, первый индикатор может быть выполнен на светодиодах АЛС324А, второй индикатор 10 может быть выполнен на светодиодах АЛ307Г.
Нагреватель 5 воздействует на нагреваемые электроды 1 и 4. В качестве холодных электродов используется эталонный образец 2 и контролируемое изделие 3. Между нагреваемыми 1, 4 и холодными 2, 3 электродами возникает термоЭДС, которая поступает на усилитель 6, который усиливает термоЭДС, с выхода усилителя 6 термоЭДС поступает на первый индикатор 9, который отображает величину термоЭДС, и на первый вход компаратора 7, который осуществляет сравнение измеренной термоЭДС с величиной порога, на второй вход компаратора 7 подается напряжение с регуляора порога 8. Если величина термоЭДС больше установленного порога, то второй индикатор 10 отображает «брак», если же величина термоЭДС меньше установленного порога, то второй индикатор 10 отбражает «норма».
В таблице приведены значения термоЭДС при многократных измерениях.
Время измерения составляло 3 секунды, паузы - 5 секунд. Эталонный образец 2 выполнен из стали ШХ15, а в качестве контролируемого изделия - изделие из стали XI 2М. Из таблицы видно, что применение заявляемого устройства позволяет получить высокую повторяемость результатов измерения. Отклонение термоЭДС не превышает 3,3%.
Устройство для разбраковки металлических изделий, включающее нагреватель, воздействующий на первый нагреваемый электрод, первый холодный электрод, представляющий собой контролируемое изделие, и аналоговый усилитель, связанный с первым индикатором, отличающееся тем, что дополнительно содержит второй холодный электрод, представляющий собой эталонный образец, имеющий электрический контакт со вторым нагреваемым электродом и контролируемым изделием, которое контактирует с первым нагреваемым электродом, при этом второй нагреваемый электрод имеет тепловую связь с нагревателем, оба нагреваемых электрода подключены к аналоговому усилителю, к выходу которого подключены последовательно связанные компаратор и второй индикатор, а регулятор порога соединен с компаратором, причем первый и второй нагреваемые электроды выполнены из одного материала.
