Способ определения твердости стальных изделий

 

Изобретение относится к неразрушаияцему контролю изделий электромагнитными методами. Цепь изобретения - повьппение достоверности при определении твердости стальных изделий после изотермической закалки. Способ включает измерение кпгнитной проницаемости при помещении изделия в оптимальное магнитное поле. При этом измерение магнитной проницаемости проводят в процессе упругой деформации изделия и определяют изменение магнитной проницаемости стали относительно исходного уровня при повышении механических напряжений до величины, не превышакнцей магнитострикционные напряжения стали, измеряют максимальное значение интервала Лт относительного изменения магнитной проницаемости, соответствующего приращению ь(5 упругой деформации на участке линейной зависимости магнитной проницаемости от напряжений, а твердость изделия определяют из соотношения ИВ ад(и/ /uGT « b, где НВ - твердость по Бринагао, МПа; а,Ь - коэффициенты, зависящие от магнитоструктурных характеристик стали и параметров датчика, 2 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU (ll> .m4 С 01 Н 27/80

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

На фиг.1 представлена схема осуществления способа;на фиг.2 - зависимость магнитной проницаемости от механических напряжений при различных значениях напряженности поля, Схема включает датчик 1, генератор 2 и вольтметр 3.

Сущность способа заключается в следующем.

10 Способ определения твердости стальных изделий основан на магнитоупругом эффекте, т.е. зависимости магнитной проницаемости ферромагнетика от упругих механических напря15 жений, Известно, что при односторонГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4176191/25-28 (22) 07.01.87 (46) 30.01.89. Бюп. 1В 4 (72) Д.Г.Шерман и Г.С.Ратинов (53) 620.179.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 144189, кл. G 01 N 27/80, 1962. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

CrmbHb1X ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю иэделий электромагнитными метода" я. Цель изобретения — повышение до товерности IlpH определении твердости стальных изделий после изотермической закалки.

Способ включает измерение магнитной проницаемости при помещении иэделия в оптимальное магнитное поле. При этом измерение магнитной проницаеИзобретение, относится к нераэрушакщему контролю изделий электромагнитными способами и может быть использовано для определения твердости изделий типа болтов, изготовленных из среднеуглеродистых конструкционных сталей, после иэотермической закалки.

Цель изобретения — повышение достоверности при определении твердости стальных изделий после иэотермической закалки за счет устранения неоднозначности з ависимости информативного параметра и твердости изделия ° мости проводят в процессе упругой деформации изделия и определяют изменение магнитной проницаемости стали относительно исходного уровня при повышении механических напряжений до величины, не превышающей магнитострикционные напряжения стали, измеряют максимальное значение интервала dр относительного изменения магнитной проницаемости, соответствующего приращению h5 упругой деформапии на участке линейной зависимости магнитной проницаемости от напряжений, а твердость иэделия определяют из соотношения НВ à hp/

/hG 4 Ь, где Н — твердость по Бринепю, МПа; а,Ь вЂ” коэффициенты, з ависящие от магнитоструктурных характеристик стали и параметров датчика.

2 ил, 3

14 нем упругом скатки (dG 0) в слабых магнитных полях для железа и железоуглеродистых сплавов, имеющих положи тельную магнктострикцию (1 ) О), наблюдается уменьшение намагниченнос тк к магнитной проницаемости, Если в качестве чувствительного элемента магнитоупругого датчика использовать контролируемое изделие, то можно по изменению магнитной проницаемости нэлеппа прк внешнем механическом воздействкк определить ее сопротивляемость упругим деформациям, а следовательно, оценить твердость изделия, Изменение магнитной проницаемости стали ц от внешних сжимающих напряжений о неоднозначно: с ростом G ц. уменьшается к после достижения минимума — увеличивается, Минимум имеет

1 1 место пркБ. -, где С - -"- — G

С х r.

Р 1 величина внутренних магнитоструктурных напряжений. Следовательно, минимум достигается при С .-G,, ãäå 6; определяют как спонтанные магнитоструктурные напряжения G; =3 E(f — модуль упругости) . Величина относительного изменения размеров при магнитострикbg цкк Ъ = — зависит от исходного е состояния стали, определяемого спон-! таиной намагниченностью доменов, и связанной с ней спонтанной магнитострикцконной деформацией.

55290 выбирают тангенс угла наклона кривых

f(Q ) на линейном участке зависимости, равный величине dp /hG, 5 где р — максимальное з начение интервала относительного изменения магнитной проницаемости на участке

Поц действием упругих деформаций в ферромагнетике изменяется распределение спонтанной намагниченности, что приводит к изменению величины магнитострикции, Минимум на кривой

% = f(H) смещается в сторону более слабых полей. Таким образом, исследование зависимостей. p = й(бп) равносильна изучению характеристик е/е = Г(5 ) . При этом значение d е/е определяется величиной магнитострик, =й,/ ;.

Учитывая, что модуль упругости является структурно малочувствительным свойством стали, зависимость р = f(5 ) при повыщении механических напряжений до величины, не превьппающей магнитоструктурные напряжения стали © ), характеризует сопротивляемость стали упругим де" формациям неэавксимо от структуры и режимов термической обработки. В качестве контролируемого параметра

55 линейной зависимости магнитной проницаемости от напряжений; h5 -.максимальное значение интервала приращения упругих напряжений на участке линейной зависимости магнитной проницаемости от механических напряжений, С повьппением сопротивляемости стали упругим деформациям повьппение твердости величина h p / 6G уменьшается.

Способ осуществления следующим .образом.

Изготавливают проходной датчик 1, представляющий собой катушку с внутренним диаметром, немного большим диаметра контролируемой детали, Датчик 1 содержит две одинаковые полуобмотки возбуждения Ь и Ьп„, расположенные симметрично и включенные последовательно-встречно, и одну измерительную обмотку L<. Полуобмотки запитывают переменным электрическим током частотой 500 Гц от генератора 2.

Поле, создаваемое обмотками возбуждения, должно удовлетворять условию, при котором магнитная проницаемость максимально чувствительна к изменению напряжений, При отсутствии изделия в датчике l непосредственная индуктивная связь между обмотками возбуждения и измерительной исключена за счет встречного включения симметрично расположенных полуобмо", ток Ь к Ь . При введении в датчик

1 контролируемого иэделия энергия переменного магнитного поля преобразуется в энергию механических колебаний иэделия.,Колебания, изделия вследствие магнитоупругого эффекта приводят к возникновению переменного потока индукции и возникновению в измерительной обмотке L< электродвия.ущей силы Е, которую измеряют с помощью вольтметра 3

Упругую деформацию изделия осуществляют с помощью переменной нагрузки Р., Изменение магнитной проницаемости стали относительно исходного уровня при повьппении механических напряжений определяют по изме нению индуктируемой в измерительной обмотке ЭДС, обусловленной магнито5 1455290 стрикционной деформацией, как отноше- Размерность ние Е/Е,, где Š— - ЭДС, индуктируе- ния следукщая мая в измерительной обмотке при деформации изделия. Учитывая, что а (MIIa)

hP htE/Е ) твердость изделия опреaG МУ Использова деляют из соотношения тве ости стал коэф >нциентов уравнеЬ вЂ” (MIIaj .

hP

НВ а — +Ъ а6

ЯЕ/Eo) hG

В 2НВ и

45

Г (Е/Е ) Ч

I О

a(E/E ) ) L ha.

«й дo -J— нв а и

50 где Н — твердость по Бринеллю;

hG — величина интервала приращения упругих напряжений на линейном участке эавиЕ симости — = Е(б);

Е

ЕО

h (-)- величина интервала относиЕ тельного изменения ЭДС на линейном участке эависимос- 20 ти е

Способ основан на линейной зависимости между твердостью по Бринеллю и величиной отношения максимального значения интервала относительного 25 изменения магнитной проницаемости к величине приращения упругих напряжений на участке линейной зависимости магнитной проницаемости от механических напряжений. 30

Значение коэффициентов а и Ъ вычисляют согласно прюилу расчета ко-. эффициентов линейной регрессии и следующим зависимостям

НВ Д (E/Eo) h6 -НВ . Ь(Е/Е О ) /h6 35 а— в где и - количество измеренных точек. ние способа определения рд ьных изделий обеспечивает воэможность неразрушающего контроля твердости деталей, изготовленных из сталей, для которых в заданном интервале температур закалки . и.отнуска отсутствуют однозначные

I зависимости между магнитными свойствами (коэрцитивной силой, индукцией насыщ«ения, магнитной проницаемости и т.п.) и твердостью, например болтов и других деталей для реэьбовых соединений. формул а иэ о бр ет ения

Способ определения твердости стальных иэделий, звключающнйся в создании с помощью электромагнитного преобразователя оптимального магнитного поля, размещении в этом поле иэделия и измерении его магнитной проницаемости, которая используется для определения твердости изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности при определении твердости стальных изделий после изотермической закалки, изделие подвергают упругой деформации, измерение магнитной проницаемости осуществляют при-различ". ных значениях упругой деформации, измеряют максимальное значение интервала д изменения магнитной проницаемости, соответствующее интервалу изменения упругих напряжений на линейном участке зависимости магнитной проницаемости от механических напряжений, а твердость изделий определяют иэ соотношения НВ = а д И/д(+ Ь, где Н — твердость по

Бринеллю, ИПа, а и Ь - коэффициенты линейной регрессии, определяемые предварительно для данного типа преобразователя по экспериментапьным зависимостям д ц/hG от твердости иэделия °

1455290

Корректор С Черни

Редактор И.Касарда

Заказ 7451/52 Тирам 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Умгород, ул. Проектная, 4

Составитель И.Рекунова

Техред М.Дидык

4i

Ф08. 2