Способ контроля качества изделий из твердых сплавов

 

Изобретение относится к электромагнитно-акустическим бесконтактным методам и средствам неразрушающего контроля. Оно может быть использовано в металлургической и металлообрабатывающей промышленности для контроля зависящих от пористости показателей качества спеченных твердосплавных изделий, в частности для 100%-ного контроля плотности режущего инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов. Цель изобретения - повышение надежности контроля. Для этого в способе контроля качества изделий из твердых сплавов, заключающемся в том, что при электромагнитно-акустическом (ЭМА) возбуждении упругих колебаний на резонансной частоте контролируемого изделия определяют величину отношения амплитуды резонансного ЭМА сигнала к механической добротности изделия, уменьшают частоту переменного магнитного поля, с помощью которого возбуждали упругие колебания, до заданного постоянного значения, гарантирующего промагничивание материала в объеме изделия, измеряют при этом значении частоты величину угла электромагнитных потерь и судят о качестве изделия по произведению косинуса этого угла на отношение амплитуды резонансного ЭМА сигнала к механической добротности. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 5 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4409003/25-28 (22) 13.04.88 (46) .07.01 90. Бюл, К - 1 (71) Институт физики металлов Уральского отделения AH СССР и Институт химии Уральского отделения АН СССР (72) Н.И.Шакшин, Г,И.Деордиев, В.Е.Щербинин, В.Д.Любимов и Т.А.Тимощук (53) 620. 179. 16 (088, 8) (56) Туманов В.И. Современные неразрушающие магнитные методы контроля качества изделий из твердых сплавов. — В кн.: Твердые сплавы (сб. трудов ВНИИТС, К- 22)/Под ред. Н,А.Кудри. - М.: Металлургия, 1981, с, 64-71.

° Комаров В.А. Квазистационарное электромагнитно-акустическое преобразование в металлах (Основы теории и применение при неразрушающих испытаниях). - Свердловск, УНЦ АН СССР, 1986, с. 137-178.

Авторское свидетельство СССР

К 10!9326, кл. С О1 Н 29/04, 1983.

Михеев М.Н., Пономарев В.С. и др.

О контроле качества термообработки стальных изделий по потерям на перемагиичивание. — Дефектоскопия, 1986, У 4, с. 74-77.

Авторское свидетельство СССР

В 1154606,.кл. G О) Н 29/00, 1985.

2 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДНХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к электромагнитно-акустическим бесконтактным методам и средствам неразрушающего контроля. Оно может быть использова- но в металлургической и металлообрабатывающей промышленности для контроля зависящих от пористости показателей качества спеченных твердосплавных изделий, в частности для 1007.-ного контроля плотности режущего инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов. Цель изобретения — повышение надежности контроля Для этого в способе контроля качества изделий из твердых сплавов, заключающемся в том, что при электромагнитно-акустическом (3NA) возбуждении упругих колебаний на резонансной частоте контролируемого изделия определяют величину отношения амплитуды резонансного ЭМА сигнала к механической добротности изделия, уменьшают частоту переменного магнитного поля, с помощью которого возбуждали упругие колебания, до заданного постоянного значения, гарантирующего промагничивание материала в обьеме изделия, измеряют при этом значении частоты величину угла электромагнитных потерь и судят о качестве изделия по произведению косинуса этого угла на отношение амплитуды резонансного ЭИА сигнала к механической добротности. 3 ил., 1 табл.

1534391

Изобретение относится к области злектромагнитно-акустических (ЭМА) бесконтактных методов и средств неразрушающего контроля и может быть использовано в металлургической и металлообраб атывакщей проиьш<ленности для контроля зависящих от пористости показателей качества спеченных тве1=досплавных изделий, в частности для 10 контроля плотности режущего инструмента из беэвольфрамовых твердых сплавов.

Целью изобретения является повышеHHE . нядежнос Ги контроця кячес ГBB и,— 15 делнй из твердых сплавов за счет многократного снижения погрешности оцецки плотности спеченных твердосплавных изделий.

Ма фиг. 1 приведены построенные по 20 методу наименьших квадратов тяриро . вочные графики линейной зависимости между плотность<о О режущих пластин из безвольфрамового твердого сплава

ЛЦЕ20 и информативными пяраиетраии

cos $ (прямая 1) <-p/() (прямая 2) и

<, /О cosy (прямая 3),, пунктирои указаны гранины вероятного (с доверительной вероятностью 0,95) разброса значений информативного параметра„ 30 соответствующие удвоенному среднему квадратическому отклонению (?S) экс периментальных тсчек от линии регрес,сии;, на фиг. 2 — график, демонстри, рующий наличие связи между величина- 35 .ии Г /(« сов< на режущих пластинах из сплава ЛЦК20 с одиняковыии значениями (>(@ — 6,06 г/см ; О - 6.,07 г/см

"7 — 6,08 г/си )., благодаря которой

/ удается выявить и скомпенсировать ва- 40 риянии 5 /g, не связанные с изменением (1; на фиг. 3 — блок-схема установки для реализации способа„

Уста<<овка содержит блок 4 катушек, <.одержащий обойму для фиксации изделия в измерительной позиции и закрепленные в обойме катушки индуктивности (не показаны), причеи вход блока

4 соответствует выводам одной или не5О

<.кольких катушек возбуждения, предназначенных для приложения к изделию переменного магнитного псля с целью

ЭМА-возбух<«ения упругих колебаний и/или возбуждения переменного низкочастотного магнитногр потока в объеме ,55 изделия, один выход блока 4 отвечает вывоцам резистора, вк;тюченного последовательно с катушкой (катушками) возбуждения, и предназначен для контроля "îêà возбуждения Is, а другой выход блока 4 соответствует выводам одной или нескольких приемных катушек, предназначенных для регистрации вторичного переменного - магнитного поля упругих колебаний (ЭМА сигнала) и/или низкочастотного переменноro магнитного потока. Установка содержит также намагничивающее устройство

5 (например, электромагнит) для соэ дания постоянного магнитного полн, генератор 6 качающейся частоты, частотомер 7, вольтметр 8 для контроля тока возбуждения 1ц, индикатор 9 амплитудно-частотных характеристик, милливольтиетр 10 для измерения амплитуды C сигнала на выходе блока 4, фазометр ll.

Способ осуществляется следующим образом.

K контролируемому изделию, установленному в измерительной позиции в блоке 4, прикладывают с помощыэ намагничива|эщего устройства 5 постоянное магнитное поле фиксированной величины. Подают на вход блока 4 от генератора 6 высокочастотный (ультразвуковой частоты) ток I с фиксироВ ваннои амплитудой. При этом его частоту f контролируют по показаниям частотомера 7, а постоянство амплитуды этого тока и переменного поля по показаниям вольтметра 8. Взаимодействие с материалом изделия постоянного магнитного поля и переменного магнитноro поля катушки возбуждения на входе блока 4 приводит к ЗМА-возбуждению упругих колебаний с частотой f в изделии, Вторичное переменное магнитное поле упругих колебаний индуктирует в приемной катушке на выходе блока 4 3NA-сигнал, амплитудночастотную характеристику которого при изменении f можно наблюдать на экране индикатора 9, а амплитуду Е сигнала можно измерить с помощью милливольтметра 10. Сверяясь с показаниями индикатора 9, настраивают частоту возбуждения f на резонансную частоту l= собственных колебаний дан1 ного изделия. Измеряют милливольтметром 10 амплитуду К> резонансного

ЭМА-сигнала на частоте f . Измеряют с помощью частотоиетра 7, индикатора

9 и милливольтиетра 10 ширину hf огибающей резонансного ЭМА-сигнала на заданном уровне Е, и определяют меха34391

f p

q= - (-) -1

E., 50

5 15 ническую добротность Q изделия по известной формуле после чего находят величину отношения

5p/Q. Затем уменьшают частоту возбуждения от f до заранее заданного пор стоянного значения f которое нахопр» дят по формуле 4/ О рбмк (2) являющейся следствием известного выражения для глубины скин-слоя, где (u, — магнитная постоянная; ц и 6 — соответственно относительная магнитная проницаемость и удельная электрическая проводимость для данной марки твердого сплава;

d — толщина изделия.

Переменный магHHTHblA поток, создаваемый полем катушки возбуждения в объеме иэделия, индуцирует в приемной катушке на выходе блока 4 электрический сигнал с частотой f, поступающий на измерительный вход фазометра 11, При этом на опорный вход фазометра 11 с другого выхода блока

4 подается сигнал, соответствующий току возбуждения. Фазометром 11 измеряют значение угла д разности фаз между переменным магнитным потоком в объеме изделия и возбуждающим его переменным магнитным полем и находят величину cos(g . Затем определяют значение информативного параметра е е

cosg для данного изделия и оценивают его плотность ) из тарировочного графика, построенного по результатам

E ð определения — сов по изложенной выЦ ше методике на образцах с известной плотностью.

Пример. Способ был реализован на 18 представительных образцах заводской партии изделий из безвольфрамового твердого сплава ЛЦК20, представляющих собою непЕретачиваемые режущие пластины размерами 16к!6»4»5 мм.

Плотность образцов была заранее определена по методике гидростатического взвешивания с точностью не хуже

0,01 г/см и варьировалась в диапазо3 не 6,03-6,10 г/см . Для ЭИА-возбуждения упругих колебаний к образцам в продольном направлении прикладывалось

45 постоянное магнитное поле напряженностью Ц =3600 А/см и использовалось .пиксированное значение тока возбуждения I>=62»5 мА. Измерения величин

Ер и Q проводились на частотах 718,37 6,6 кГц, отвечающих резонансу низшей моды изгибных колебаний (а,).При том же токе возбуждения проводилось измерение значений угла(p электромагнитных потерь на частоте, равной

14 кГц (данная частота гарантировала промагничивание объема образцов переменным полем с учетом того, что по формуле (2) при d=4,5 мм и при характерных для сплава ЛЦК20 значениях р 1,5 и G = 0,2- 10 (Ом м) оценка

f, составляет 16, 7 кГц

Пр

Экспериментальные значения cos (P

Ер/Q и Гр /Q.cosg для образцов сплава

Л11К20 с известной плотностью р представлены точками на фиг. 1, результаты обработки этих экспериментальных данных по методу наименьших квадратов представлены в виде таблицы, в которой 2S — удвоенное среднее квадратическое отклонение экспериментальных точек от линии регрессии (т,е. от соответствующего тарировочного графика на фиг. !), ab.p =2.S/À — вероятная (с доверительной вероятностью 0,95) погрешность оценки плотности из тарировочного графика, равная величине

2S, деленной на значение А коэффициента наклона линии регрессии.

Из таблицы видно, что для образцов сплава ЛЦК20 способ обеспечивает значение погрешности bp =0,012 г/см (0,27. от среднего значения плотности образцов), в результате чего с его помощью удается надежно отличать образцы со средней плотностью (6,07 г/см ) от образцов с минимальЭ ной (6, 03 г/см ) и максимальной (6,10 г/см ) плотностью.

Формула изобретения

Способ контроля качества изделий из твердых сплавов, заключающийся в том, что возбуждают в контролируемом изделии резонансные упругие колебания с помощью приложенных к нему фиксированных по амплитуде постоянного и переменного магнитных полей и определяют величину отношения амплитуды резонансного электромагнитноакустического сигнала к механической добротности изделия, о т л и ч а1534391

g,ã/ñм

Способ контроля Уравнение линейной регрессии (тарировочный график) соз g> =(-6,92+52,1) 1О (линия 2,0 1

1, фиг, 1)

K р/С}--(-5,,93+37,9) -10 В (линия 2, фиг. 1) 0,4 I

Я /С} сов(=(-78,4+495) 10 В

Р (линия 3, фиг. 1) 1,0 .1

Известный 14) 0,28

0 В

0,06

Предлагаемый

0 В 0,012

ОО8

2,6

»

»

» »

» е ю шийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, уменьшают частоту переменного магнитного поля до заданного постоянного значения, гарантирующего промагничивание материала в объеме изделия, измеряют при этом значении частоты угол разности

" з между переменным магнитным потоком в изделии и возбуждающим его полем и о качестве изделия судят по величине произведения косинуса этого

5 угла на отношение амплитуды резонансного электромагнитно-акустического сигнала к механической добротности.

153439) Составитель И.Кесоян

Редактор В.Петраш Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар

Тираж 499

Заказ 39

Подписное

ВНИИПИ 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