Способ тепловой дефектоскопии

 

Изобретение относится к неразрушаюшему контролю материалов и может быть использовано для обнаружения дефектов в металлических проволоках. Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения дефектов в проволоках. Проволоку нагревают путем пропускания чере: нее импульсов электрического тока длительностью с, частотой повторения 10-100 Гц и амплитудой тока 10 А/мм2. Регистрирую температуру проволоки, а о наличии дефектов судят по скорости нарастания температуры проволоки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 25/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ) ()

ОО

C) (21) 4790762/25 (22) 14.02.90 (46) 23,10,92. Бюл. М 39 (71) Отдел теплофиэики АН УЗССР (72) А.З. Алиев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1377695, кл, G 01 N 25/18, 1986, Авторское свидетельство СССР

М 813225, кл, G 01 N 25/12, 1981, (54) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, в частности проводящей проволоки, и может быть использовано в лабораторных и цеховых условиях для контроля локальных неоднородностей, структурной нестабильности и качества проволоки, Известен способ нераэрушающего контроля теплофизических свойств материалов, заключающийся в нагреве исследуемого образца точечным источником энергии и регистрации предельной избыточной температуры поверхности термоприемником.

Тепловое возбуждение в известном способе осуществляется внешним точечным источником, что позволяет эффективно воздействовать лишь на поверхность материала и исследовать дефекты находящиеся на поверхности. в то время как дефекты внутри объема материала экранированы, В результате изменения коэффициента отражения поверхности изменяются начальные условия прогрева дефектной и бездефектной областей. что осложняет интерпрета.,. Ж 177087О А1 (57) Изобретение относится к нераэрушаюшему контролю материалов и может быть использовано для обнаружения дефектов в металлических проволоках. Цель изобретения — повышение достоверности обнаружения дефектов в проволоках. Проволоку нагревают путем пропускания чере» нее импульсов электрического тока длительностью

10 -10 с, частотой повторения 10-100 Гц и амплитудой тока 10 А/мм2. Регистрирую температуру проволоки, а о наличии дефектов судят по скорости нарастания температуры проволоки, 1 ил. цию полученной информации. Невозможность обеспечения надежного теплового контакта термоприемника при сканировании по поверхности снижает точность определения теплофизических харак1еристик материалов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ тепловойдефектоскопии, включающий нагрев изделия путем пропускания через него импульсов электрического тока и регистрацию температурного поля изделия, по которому судят о наличии дефектов.

Однако данный способ имеет недостаточную достоверность обнаружения дефектов в проволоках, обусловленную неустойчивым тепловым рельефом, воспроизводящим дефектную картину учас1;.а проволоки.

Цель изобретения — повышение достоверности обнаружения дефектов в проволоках.

1770870

Для достижения поставленной цели необходимо создать периодические переходные процессы, которые возникают при пропускании электрического тока через участок проволоки, где происходит локальный разогрев в области дефекта, связанный с избыточным сопротивлением. Дефекты (поры, разрывы монокристалличности, нестабильность структуры и т.д.) приводят к росту сопротивления проволоки и снижению ее теплопроводности. При этом выделяемое тепло обусловлено джоулевыми потерями.

Рост температуры в области дефекта приводит к дальнейшему росту сопротивления, Этот процесс непрерывен и при соответствующем выборе электрических (скорость нарастания тока, сопротивление) и теплофиэических {теплоемкость. теплопроводность) параметров происходит лавинно, Важным моментом этого процесса является уменьшение теплопроводности металлических материалов с температурой, что приводит к локализации участка перегрева и повышению разрешающей способности в определении местонахождения дефекта.

Поддерживая определенную среднюю температуру проволоки, можно надежно выявлять дефекты, проявляющиеся в росте сопротивления. уменьшении теплоемкости и теплопроводности дефектных областей. В изобретении такие условия создаются периодической последовательностью коротких импульсов тока (т, = 10 -10 с) со

-З. -4 скважностью 10-20. создающих устойчивый тепловой рельеф. воспроизводящий дефектную картину участка проволоки.

При этом большая скважность обеспечивает низкую температуру (для исключения окисления проволоки) беэдефектных областей. При приложении короткого импульса тока к движущемуся проводу нагрев участка происходит по закону

AT= In — 2, 47cA. tt (>) где ЛТ вЂ” приращение температуры за время тг - t1: Й = I R — количество тепла в единицу

2 времени: А — коэффициент теплопроводности; l — сила тока, проходящего через проволоку; R — электрическое сопротивление проволоки. Как видно из формулы (1), скорость нарастания теплового импульса определяется не только ростом сопротивления и в дефектной области, но и поведением теплопроводности А . Исследования, проведенные на вольфрамовой проволоке, показали, что дефекты типа пор, разрывов сплошности, границ фаз приводят к уменьшению теплопроводности материала и тем самым к росту скорости нарастания теплового импульса в соответствии с формулой (1).

На чертеже показана схема устройства для реализации предлагаемого способа.

5 Устройство состоит иэ генераторной части, приемного устройства, системы механической протяжки проволоки и блока питания. Генераторная часть предназначена для формирования импульсов тока амп10 литудой 10 А/мм и длительностью 10 с и состоит иэ генератора импульсов 1 (Г5-56 А) и усилителя мощности 2, Подача тепловых импульсов осуществляется через контакты 3,4.

15 Приемная часть состоит из пирометрического датчика 5, реагирующего только на изменение температуры (AT = 0,05ОС), операционнаго усилителя 6, схемы селекции 7, устройства сравнения 8 сигнала A Т, изме20 ренного в момент времени t>, с амплитудой тока на резисторе R >. С выхода этого устройства сигнал, нормированный по амплитуде и пропорциональный отношению ЬТ2/ЬТ1, поступает на счетчик дефектов 9 (частото25 мер ЧЗ-34 А в режиме счета импульсов; порог устанавливается входным аттенюатором). Работа блоков 2-8 обеспечивается соответствующими напряжениями от блока питания. Подающий 10 и приемный 11 валы

30 осуществляют протяжку контролируемого провода с заданной скоростью.

Скорость протяжки выбирается из условия максимальной чувствительности пиродатчика и высокой производительности

35 линии. При времени нарастания теплового импульса т рд,т = 10 с и необходимости

-з регистрации дефектов с минимальным раз-, мером r = 0,2 — 0,3 мм скорость протяжки достигает значения Чпр = 20 м/мин, что l0 удовлетворяет технологическим требованиям современнь1х линий протяжки. Длительность и частота следования импульсов также определяются толщиной провода и верхним пределом температуры, допускаео мым технологической картой процесса протяжки.

Использование изобретения позволяет с достаточной достоверностью определять дефекты в проволоках их различных элект50 ропроводных материалов и тем самым повысить качество проволоки.

Формула изобретения

Способ тепловой дефектоскопии, включающий нагрев исследуемого изделия пу55 тем пропускания через него импульсов электрического тока и регистрацию температурного поля изделия, по которому судят о наличии дефектов, отличающийся тем, что. с целью повышения достоверности

1770870 В

Составнтель В.Мареев

Техред М.Моргентал Корректор Э,Лончакоее

Редактор Г.Бельская

Заказ 3738 Тираж Подписное

° « «

113035, Москва, Ж-35, Рауцгезеа наб„Ю8

Произаодственно-издательский комбинат "ГЬмвв", f. Ужгород, ул.Гагарина, 101 обнврумвнил двфвктов в проволоках, влвк- 10...1РО Гц и вмллитудол удвльного тока 1О трические импульсы формируютдлительно-; . А/мм, а о наличии дефектов судят по скостью 10 ...10 с, с частотой повторения ровти нарастания температуры проволоки.