Способ вихретокового контроля качества термообработки ферромагнитных изделий

 

Изобретение относится к методам неразрушакяцего контроля. Целью изобретения является повм1ение достоверности и информативности контроля за счет учета удельной мощности, вцце ляемой в закаливаемом изделии. На предварительном этапе контроля на базовой выборке изделий определяются 1 Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано в машиностроении для контроля структуры и физике-механических параметров ферромагнитных изделий, подвергнутых поверхностмой конструкционной закалке. Цель изобретения - повыаение достоверности и информат1шности контроля за счет вьщеления дополнительного информативного параметра. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации предложенного способа; на фиг. 2 расположение переходной зоны, урав- | нения регрессии, связывающие величины выходных сигналов со значениями твердости, и оптимальные частоты возбуждение , определяемые наштучшей корреляционной связью с твердостью в граничньк точках переходной зоны. В процессе контроля измеряются величины выходных сигналов, и по полученные уравнениям регрессии и по известной величине иирины переходной зоны определяется угол наклона переходной зоны, пропорциональньй удельной мощности, выделяемой в закаливаемом изделии. Повторньо регрессионный анализ величин выходных сигналов на разных частотах и величины угла наклона переходной зоны позволяет определить более точные величины твердости издел11Я в различных точках сечения изделия, подвергнутого индукционной закалке. 2 ил., 1 табл. график распределения твердости по поперечному сеченио для трех образцов , подвергнутых поверхностной индукционной закалке. Устройство содержит два генератора 1 и 2 гармонических колебаний, вихретоковый преобразователь 3, подключенный к входам генераторов 1, 2, два измерительных канала, включающие последовательно соединенные разделительные фильтры 4, 5, подключенные к выходу преобразователя 3 , и фазовые детекторы 6, 7, вторые входы которых соединены с соответствующими выходаи i сл с 4 ф ;0 4 со оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 Ы 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР (21) 4264429/25-28 (22) 16.06.87 (46) 30.03.89. Бюл. Р 12 (72) В. M. Мартыненко и С. Б. Сла-: стинин (53) 620.179.14(088.8) (56) Методы нераэрушающих испытаний, /Под ред. Р. Иарпа. М.: Мир, 1972, с. 377-378 °

Авторское свидетельство СССР

Р 849062, кл. G 01 Н 27/90, 1979. (54) СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА ТЕРМООБРАБОТКИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к методаи неразрушающего контроля, Целью изобретения является повьивение достоверности и информативности контроля эа счет учета удельной мощности, вцделяемой в эакаливаемом изделии. На предварительном этапе контроля на базовой выборке изделий определяются

Изобретение относится к неразрушающям методам контроля и может быть использовано в машиностроении для контроля структуры и физико-механических параметров ферромагнитных иэделий, подвергнутых поверхностной конструкционной закалке.

Цель изобретения - повьыение достоверности и информативности контро» ля за счет выделения дополнительного информативного параметра.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации предложенного способа; на фиг. 2„„SU„„1469438 А1 расположение переходной эоны, уравнения регрессии, связывающие величи ны выходных сигналов со значениями твердости, и оптимальные частоты возбуждения, определяемые наилучшей корреляционной связью с твердостью в граничных точках переходной эоны.

В процессе контроля измеряются величины выходных сигналов, и по полученным уравнениям регрессии и по известной величине ширины переходной эоны определяется угол наклона переходной эоны, пропорциональный удельной мощности, выделяемой в закаливаемом изделии. Повторный регрессионный анализ величин выходных сиг- а налов на разных частотах и величины угла наклона переходной эоны позволяет определить более точные величины твердости изделия в различных точках сечения изделия, подвергнутого индукционной закалке ° 2 ил., 1 табл. Вииб

t ðàôèê распределения твердости по поперечному сечению для трех образцов, подвергнутых поверхностной индукционной закалке.

Устройство содержит два генератора 1 и 2 гармонических колебаний, вихретоковый преобразователь 3, подключенный к входам генераторов 1, 2, два измерительных канала, включающие последовательно соединенные разделительные фильтры 4, 5, подключенные к выходу преобразователя 3,. и фазовые детекторы 6, 7, вторые входы которых соединены с соответствующими выходаз 146943 ,ми генераторов 1, 2, последовательно соединенные коммутатор 8 и аналогоцифровой преобразователь 9. Устройство также содержит блок.)0 ввода-выво5 да, вычислитель 11„центральный процессор 12, блок 13 памяти и цифровой индикатор 14, входы и выходы которых взаимосвязаны друг с другом H с аналого-цифровым преобразователем 9, об- 10 разующие блок обработки и отображения информации.

Способ реализуется следующим обраЭОМ °

Контролируемое изделие помещают в проходную катушку вихретокового преобразователя 3 и возбуждают в нем с помощью генераторов 1 и 2 вихревые токи на двух фиксированных частотах.

Первую из частот возбуждения выбирают 20 из условия максимального значения ко-. эффициента множественной корреляции с твердостью в начале переходной 30 ны (точки А„А, А э на фиг. 2), а вторую - из условия максимальной 25 корреляции с твердостью в конце пере«ОднОй ЗОБЫ (тОчки В 1 у В Qр В Э Не фнг. 2). Выходной двухчастотный сигнал иреобраэователя 3 зависит от электромагнитных свойств контролируемого 30 изделия, формирующикся под воздействием технологических параметров и свойств исходного сырья.

Разделив выходной сигнал преобра"" зователя на две частотные составляицие с помощью разделительных фильтров 4 и 5, используя фаэовые детекторы 6 и 7, выделяют напряжения постоянного тока, пропорциональные фазам сигналов каждой из частот. Величины щ полученных сигналов переводят в преобразователь 9, Зная значения выходных сигнаююв и используя уравнения регрессии, установленные зксперимен" тально, с помощью вычислителя 11 про- g изводят расчет твердости в начале и конце переходной зоны и определяют по формуле угол Ы наклона переходной зоны, который пропорционален удельной мощности, вццеляемой в закаливаемой детали. Значения твердости HRC> и

ВЕС определяют из нелинейных уравнений регрессии. Вид уравнений определяют из условия получения максимального значения коэффициента множест-. вейной корреляции с твердостью в начале и конце переходной зоны.

Определив значения напряжений по стоянного тока, пропорциональных фаэам каждой иэ частот, и угла наклона переходной эоны помощью центрального процессора )2, блока 13 памяти и блока 10 ввода-вывода производят расчет физико"механических параметров, характеризующих качество поверхностной индукционной закалки. Полученные значения искомых физико-механических параметров выводят на цифровой индикатор 14.

Пример. На стадии предварительньк исследований были установлены границы переходной зоны по глубине поперечного сечения закаленных

ТВЧ биметаллических пальцев и выбраны положения точек контроля твердости: в начале переходной зоны - на расстоянии 3,5 мм от поверхности и в конце переходной зоны — на расстоянии 6,0 мм от поверхности. Затем образцы помещали в проходиую катушку преобразователя 3, и s них возбуждались вихревые токи различных частот.

Затеи с помощью разделительных фильтров 4 и 5, фазовых детекторов 6 и

7, входящих в состав измерительного приборе (феррометр Ф-5063), измеряли напряжения постоянного тока, пропорциональные фазам выходных сигналов каждой из частот. После этого традиционным способом (с вырезкой контрольных образцов) били определены значения физико-механических параметров, характеризующих качество поверхностной индукционной закалки: твердость HRC на глубинах ) 0; 3,5;

6,0 мм, глубина закаленного слоя, Затем полученный массив данных был подвергнут математической обработке с целью определения частот возбуждения проходного вихретокового нреобразователя, обеспечивающих максимальное значение коэффициента множественной корреляции с твердостью в начале и конце переходной зоны. Они оказались равны соответственно 18 и 60 Гц.

При этом использовали нелинейную модель регрессии вида

Y ** АХ + ВХ + С.

Коэффициенты А, В, С определяли методом наименьших квадратов, Рассчитанные уравнения регрессии имели вид

HRC 5 -3470,67 Х +

+ 2773,67 Х вЂ” 490,04

469438 6 строении математической модели регрессии учитывался угол d наклона переходной зоны и по способу без учета о, приведены в таблице.

Коэффициент множественной корреляции математической модели регре ссии физ ико-механические параметры, ха рактеризуюцие качество поверхност ной индукционной э акалки

HRC 6, -357,926 Х вЂ” 69,0337 Х + 126,76

2-пара- 3-параметровой метровой (2) Поверхностная твердость

Твердость ча глубине 3,5 мм

Твердость на глубине 6,0 мм

Глубина закаленного слоя, мм где HRC < — твердость на глубине

6 0 мм;

Х вЂ” значение напряжения постоянного тока, пропорционального фазе сигнала на частоте возбуждения

18 Гц.

Коэффициент множественной корреляции этой зависимости с опытньии данными равен 0,9466.

Затеи по формуле

0,972 0 993

0,979 0,983

О 970 О 978

0,956 0;981 определяли угол наклона переходной зоны.

С помоцью прикладных программ множественного регрессионного анализа, входящих в состав программного обеспечения ЗВИ серии EC были установлены уравнения регрессии между тремя полученными входными параметрами (напряжениями постоянного тока, пропорциональньии фазе сигналов на частотах возбуждения 18 и 60 Гц и углом наклона переходной зоны) и контролируемыЪ ми физико-механическими параметрами, характеризуюцими качество поверхностной индукционной закалки биметаллических пальцев (твердостью на глубинах 1,0; 3,5; 6,0 мм, глубиной закаленного слоя).

Коэффициент множественной корреляции, характеризующий качество математических моделей, не учитываюцик технологический параметр, — угол наклона переходной зоны находился в пределах.

0,979-0,956, а для математических моделей, учитываюцнх этот параметр,в пределах 0,993-0,978.

Результаты сравнительного анализа контроля качества термообработки изделий по способу, в котором при по55 сигнала в .заданном диапазоне частот и проводят металлографический анализ, по результатам которого определяют положение граничных точек переход5 1 где HRC — твердость на глубине

3,5 мм;

X - значение напряжения постоянного тока, пропорционального фазе сигнала на частоте возбуждения 60 Гц.

Коэффициент множественной корреляции этой зависимости с опытными данными рав ен О, 971 8.

Ф

a(= arctg ()

ЗХ 6о

Как видно из таблицы, за счет учета дополнительного технологического нараметра — угла наклона переходной эоны, пропорционального удельной мощности, ввщеляемой в закалщьаемом изделии, — удалось, не увелнчщюая количества частот и каналов измерения, существенно повысить достоверность вихретокового неразруаинцего контроля качества тюверхностной индукционной закалки во всем диапазоне изменения технологических факторов.

Формула изобретения

Способ вихретокового контроля качества термообработки ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают ввхревыв токи на двух фиксированных . частотах, измеряют величины выходного сигнала на каждой из частот и по результатам совместного анализа измеренных сигиалов определяют качество те1жообработки иэделия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности и информативности контроля, предварительно на базовой выборке контролируемых изделий измеряют величины выходного ное зоны, уравнения регрессии, сва-. г

14б9438 наклона переходной зоны иэ соотноше-; ния

Составитель В. Крапивин

Редактор М. Келемеш Техред Л.Сердюкова . Корректор M. Демчик

Заказ 1354/51 Тираж 788 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 зывающие значения выходных сигналов

I с твердостью в граничных точках переходной зоны, и выбирают значения двух фиксированных частот из услоний достижения максимального значения ко5 зффициента множественной корреляции между выходным сигналом на каждой из частот и твердостью в соответствую" щих граничных точках переходной зоны, 10 по результатам измерения выходного сигнала на каждой из выбранных частот, используя полученные уравнения регрессии, определяют твердость в граничных точках, вычисляют угол о(d

8(— )

Н11С л — Н С в где д - расстояние между граничными точками переходной зоны;

НЕС н HRC5 значения твердости в граничных точках, и определяют качество термообработки изделия по результатам совместного анапиэа измеренных значений выходных сигналов на обеих частотах и значению угла наклона переходной зоны,