Устройство для контроля физико-механических свойств ферромагнитных изделий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержащее два индуктивных преобразователя, включенных дифференциально , каждый из которых состоит из возбуждающей и измерительной обмоток, блок питания, первый выход которого подключен к возбуждающим обмоткам преобразователей , блок компенсации, двухпозиционный переключатель и последовательно соединенные усилитель, блок преобразования сигнала и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля изделий после высокотемпературного отпуска, око снабжено подключенным к второму выходу блока питания блоком регулирования тока, выход которого соединен с возбуждаюшими обмотками преобразователей, вторым двухпозиционным переключателем и двумя дифференциаторами , входы двухпозиционных переключателей соединены с измерительными обмотками преобразователей, один из выходов первого двухпозиционного пеI реключателя соединен с первым входом блока компенсации, а другой выход - с (Л входом первого дифференциатора, один из выходов второго двухпозиционного переключателя соединен с первым входом усилителя, а другой выход - с входом второго дифференциатора, второй вход блока компенсации подключен к средней точке измерительных обмоток преобразователей, а выход блока компенсации - к второму О5 входу усилителя. СП СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1165971

4дц G 01 N 27/90, 27/80

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3686570/25-28 (22) 04.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) В. Ф. Кумейшин, Л. Н. Литвинов, Ю. П. Лобастов и М. Ю. Черниховский (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения

«ЦНИИТтяжмаш» (53) 620.179.14 (088.8) е (56) 1. Кузнецов И. А. и Попов Э. И. Применение моста переменного тока для контроля качества закалки и высокого отпуска деталей из конструкционных сталей.

«Дефектоскопия», № 5, 1969.

2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В. В. Клюева. Т. 2. М., Машиностроение, 1976, с. 86 — 88. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ФИЗИКО-.МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее два индуктивных преобразователя, включенных дифференциально, каждый из которых состоит из возбуждающей и измерительной обмоток, блок питания, первый выход которого подключен к возбуждающим обмоткам преобразователей, блок компенсации, двухпозиционный переключатель и последовательно соединенные усилитель, блок преобразования сигнала и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля изделий после высокотемпературного отпуска, оно снабжено подключенным к второму выходу блока питания блоком регулирования тока, выход которого соединен с возбуждающими обмотками преобразователей, вторым двухпозиционным переключателем и двумя дифференциаторами, входы двухпозиционных переключателей соединены с измерительными обмотками преобразователей, один из выходов первого двухпозиционного переключателя соединен с первым входом В блока компенсации, а другой выход — с у входом первого дифференциатора, один фф ф из выходов второго двухпозиционного переключателя соединен с первым входом усилителя, а другой выход — с входом второго дифференциатора, второй вход блока компенсации подключен к средней точке измерительных обмоток преобразователей, м а выход блока компенсации — к второму входу ус ил и тел я. Сд

1165971

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано на металлургических и машиностроительных предприятиях для контроля качества термообработки ферромагнитных материалов и изделий из них, например для определения твердости изделий после закалки и отпуска.

Известно устройство, содержащее мост переменного тока, фазовращатель, блок питания и электронный осциллограф (1) .

Недостатками, данного устройства являются низкая помехоустойчивость и малая точность определения физико-механических свойств изделий, например твердости, из среднеуглеродистых сталей, прошедших высокотемпературный отпуск, так как выходной сигнал устройства, по величине которого осуществляется контроль, либо мало меняется с изменением твердости изделий, получаемых после закалки и последующего высокотемпературного отпуска в интервале 450 †7 С, либо его изменение в этом интервале имеет неоднозначный характер.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, содержащее два индуктивных преобразователя, включенных дифференциально, каждый из которых состоит из возбуждающей и измерительной обмоток, блок питания, первый выход которого подключен к возбуждающим обмоткам преобразователей, блок компенсации, двухпозиционный переключатель и последовательно соединенные усилитель, блок преобразования сигналов и индикатор (2).

Недостатком известного устройства является малая достоверность определения твердости изделий из простых среднеуглеродистых и низколегированных конструктивных сталей, прошедших закалку и высокотемпературный отпуск (450 — 700 C), так как магнитная проницаемость изделия и, следовательно, выходной сигнал устройства неоднозначно меняется с изменением твердости в этом интервале изменения температуры отпуска.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля изделий после высокотемпературного отпуска.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, содержащее два индуктивных преобразователя, включе нных дифференциально, каждый из которых состоит из возбуждающей и измерительной обмоток, блок питания, первый выход которого подключен к возбуждающим обмоткам преобразователей, блок компенсации, двухпозиционный переключатель и последователь40

Устройство для контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, содержащее два индуктивных преобразователя, включенных дифференциально, каждый из которых состоит из возбуждающей обмотки 1 и 2 и измерительной обмотки 3 и 4, блок 5 питания, подключенный к возбуждающим обмоткам 1 и 2 преобразователей, блок б регулирования тока, включенный между выходом блока 5 питания и возбуждающими обмотками 1 и 2 преобразователя, блок 7 компенсации, последовательно соединенные усилитель 8, блок 9 преобразования сигнала и индикатор 10, два двухпозиционных переключателя 11 и 12 и два дифференциатора

13 и 14. Входы двухпозиционных переключателей 11 и 12 соединены с измерительными обмотками 3 и 4 преобразователей, один из выходов первого двухпозиционного переключателя 11 соединен с первым входом блока 7 компенсации, а другой выход — с входом первого дифференциатора 13, один из выходов второго двухпозиционного переключателя 12 соединен с первым входом но соединенные усилитель, блок преобразования сигналов и индикатор, снабжено подключенным к второму выходу блока питания блоком регулирования тока, выход

5 которого соединен с возбуждающими обмотками преобразователей, вторым двухпозиционным переключателем и двумя дифференциаторами, входы двухпозиционных переключателей соединены с измерительными обмотками преобразователей, один

10 из выходов первого двухпозиционного переключателя соединен с первым входом блока компенсации, а другой выход — с входом первого дифференциатора, один из выходов второго двухпозиционного переключателя соединен с первым входом усилителя, а другой выход — с входом второго дифференциатора, второй вход блока компенсации подключен к средней точке измерительных обмоток преобразователей, а выход блока компенсации — к второму

20 входу усилителя.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — петли гистерезиса для изделий, прошедших низкотемпературный отпуск (кривая А) и высокотемпературный отпуск (кривая Б);

«на фиг. 3 — сигналы индукционного преобразователя для изделий, прошедших низкотемпературный отпуск (кривая С) и высокотемпературный отпуск (кривая Р); на фиг. 4 — дифференцированные сигналы з0 индукционного преобразователя для изделий, прошедших низкотемпературный отпуск (кривая Е) и высокотемпературный отпуск (кривая F); на фиг. 5 — зависимость показаний устройства от твердости контролируемых изделий.

1165971 усилителя 8, а другой выход — с входом второго дифференциатора 14. Второй вход блока 7 компенсации подключен к средней точке измерительных обмоток 3 и 4 преобразователей, а выход блока 7 компенсациик второму входу усилителя 8.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение с выхода блока 5 питания поступает на вход блока 6 регулирования тока, с помощью которого в возбуждающих обмотках 1 и 2 преобразователей устанавливают значения тока, при которых магнитные потоки в изделиях, помещенных в преобразователи, равны, причем оба изделия имеют наибольшую твердость для всего контролируемого интервала и одно из них в дальнейшем используется как эталонное; блок 7 компенсации уравновешивает преобразователи при помещении в них идентичных изделий, переключатели 11 и 12 при этом находятся в положении I; заменяют одно из изделий, используемых при настройке на контролируемое и с помощью блока 6 регулирования тока в возбуждающих обмотках 1 и 2 преобразователей устанавливают значения намагничивающего тока, при которых магнитные потоки в контролируемом и эталонном изделиях равны, затем переключатели 11 и 12 устанавливают в положение II, выходные сигналы с измерительных обмоток 3 и 4 преобразователей поступают на ЗО входы дифференциаторов 13 и 14, а разность дифференцированных сигналов через усилитель 8 поступает на вход блока 9 преобразования сигнала, который преобразует разностный сигнал в постоянное напряжение, величина которого измеряется индикатором 10.

Действие предлагаемого устройства основано на измерении скорости изменения магнитной проницаемости изделия, величина которой наиболее чувствительна к из- 4р менению твердости изделий, прошедших высокотемпературный отпуск. Наиболее сильно меняется величина экстремумов скорости изменения магнитной проницаемости.

При высокотемпературном отпуске образуются структурные состояния, в которых преобладают процессы перемагничивания, обусловленные смещением 90-градусных границ, приводящие к значительному изменению формы петли гистерезиса в области

«загибов» на восходящей и нисходящей ветвях петли гистерезиса, в то время как для изделий, прошедших низкотемпературный отпуск, эти изменения незначительны (фиг. 2). Эти участки петли гистерезиса соответствуют максимальному изменению магнитной проницаемости, а следовательно, скорость изменения магнитной проницаемости на этих участках должна иметь экстремумы, положение и величина которых меняется с изменением структурного состояния изделия после высокотемпературного отпуска.

Об изменении формы петли гистерезиса можно судить по изменению формы сигнала индукционного преобразователя, пропорционального изменению магнитного потока в изделии, а также его магнитной проницаемости (фиг. 3). Из фиг. 3 видно, что форма сигнала индукционного преобразователя при контроле изделий, прошедших высокотемпературный отпуск (кривая D), сильно меняется по сравнению с формой сигнала индукционного преобразователя при контроле изделий, прошедших низкотемпературный отпуск (кривая С), хотя магнитные потоки через оба изделия практически равны, следовательно, значительно меняется положение и величина экстремумов дифференцированного сигнала, пропорционального скорости изменения магнитной проницаемости изделий, прошедших низкотемпературный отпуск (фиг. 4, кривая Е) и высокотемпературный отпуск (фиг. 4, кривая F) При контроле качества термообработки с помощью предлагаемого устройства, реализующего разностную схему измерения, целесообразно в качестве эталонного применять изделие, имеющее наибольшую твердость для всего контролируемого интервала, так как в этом случае, выравнивая магнитные потоки через оба изделия, исключают влияние различий в геометрии, эталонного и контролируемого изделий, а также других мешающих факторов. При этом величина дифференцированного сигнала преобразователя, в котором находится эталонное изделие, практически не меняется, и величина разности дифференцированных сигналов определяется, в основном, твердостью контролируемого изделия.

Изобретение позволяет повысить достоверность контроля изделий после высокотемпературного отпуска.

1165971

Жй сй dH

47иг. 4

1165971

n„ сам Ед.

Ы

zz ю

Фиг. Х

Составитель И. Рекунова

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор М. Самборская

За каз 4303/37 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4