ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Российский патент 1999 года по МПК G01N25/32 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля металлов и сплавов, а именно к термоэлектрическим методам определения химического состава и структуроскопии, контроля качества химико-термической обработки, и может быть использовано в металлургической, металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности для контроля качества продукции.

Известно устройство для измерения термо-ЭДС, используемое для определения химсостава и структуры, содержащее горячий и холодный электроды, нагреваемые до разных температур вблизи точек соприкосновения с контролируемым изделием, нагревательный элемент, термодатчики и измерительную цепь [1]. Электроды установлены в одном корпусе или отдельно друг от друга. Ненагреваемые концы электродов соединены с измерительным прибором.

Недостатком указанного устройства является непостоянство степени прижима электродов к контролируемому изделию, уменьшающее точность измерений вследствие различного при каждом измерении теплового и электрического контакта между электродами и изделием, а также различных упругих напряжений в точках соприкосновении электродов с изделием.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов, содержащее холодный и горячий электроды, реле, обеспечивающее подачу пониженного напряжения на нагревательный элемент, термопару, расположенную на горячем электроде, термопару, включенную через переменный резистор на потенциометр, переменный резистор, гальванометр, потенциометр, трансформатор и набор эталонов [2]. Напряжение со вторичной обмотки трансформатора подается через замкнутые контакты реле на нагревательный элемент. Измерение и поддержание температуры горячего электрода производится с помощью термопары и гальванометра. При нагреве горячего электрода до заданной температуры гальванометр выдает сигнал на отключение реле, которое размыкает контакты, и на нагревательный элемент подается пониженное напряжение. Если контролируемое изделие соответствует марке металла эталона, то стрелка потенциометра устанавливается на заданное деление шкалы. При переходе на контроль других марок металла необходимо взять нужный эталон и повторить операцию настройки.

Существенным недостатком этого устройства является недостаточная точность контроля температуры в зоне контакта горячего электрода и исследуемого материала, а прогрев материал за счет подачи напряжения на нагревательный элемент при измерении вносит дополнительную погрешность. Кроме того, это устройство не обеспечивает постоянство степени прижима горячего электрода к контролируемому изделию.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности и стабильности контроля металлов и сплавов.

Это достигается тем, что известное термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов, содержащее холодный и горячий электроды, реле, переменный резистор, трансформатор, в отличие от прототипа содержит реле времени, включенное в цепь создания градиента температуры, искусственную термопару, образованную подпружиненным горячим электродом и фольговым кольцом, расположенным непосредственно в зоне контакта горячего электрода и контролируемого изделия, и обмотку, размещенную на корпусе устройства и питаемую переменным током.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого устройства.

Термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов содержит ключ 1, трансформатор 2, реле 3 и реле времени 4, замыкающие контакты 5, 6, 7, горячий электрод 8, подпружиненный пружиной и имеющий возможность перемещаться вдоль направляющих в корпусе устройства, контролируемое изделие 9, холодный электрод 10, обмотку 11, расположенную на корпусе устройства, блок деления сигналов 12, измерительный прибор 13, переменный резистор 14, фольговое кольцо 15, расположенное непосредственно в зоне контакта горячего электрода 8 и контролируемого изделия 9.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании ключа 1 на вторичную обмотку трансформатора 2 подается напряжение. Реле 3 замыкает контакт 5 и в цепи создания градиента температуры (вторичная обмотка трансформатора 2 - горячий электрод 8 - контролируемое изделие 9 - холодный электрод 10 - вторичная обмотка трансформатора 2) возникает импульс тока. Через заданный промежуток времени срабатывает реле времени 4, размыкая контакт 6 и замыкая контакт 7, и блокирует подачу напряжения со вторичной обмотки трансформатора 2 в цепь создания градиента температуры. Возникший электрический импульс короток, в результате зона нагрева контролируемого изделия 9 незначительна. Поэтому прогрев не достигает противоположной стороны изделия и его толщина не влияет на результаты измерения. Начинается цикл измерения термоэлектрической чувствительности изделия.

Сигнал с горячего электрода 8 и холодного электрода 10 поступает на блок деления сигналов 12. Температура в зоне контакта горячего электрода 8 и контролируемого изделия 9 контролируется с помощью искусственной термопары, образованной подпружиненным горячим электродом 8 и фольговым кольцом 15, расположенным непосредственно в зоне контакта горячего электрода и контролируемого изделия. Это позволяет достаточно точно определить температуру в зоне контакта и повысить точность контроля предлагаемым устройством. Сигнал с искусственной термопары также поступает на блок деления сигналов 12. Измерительный прибор 13 измеряет величину термоэлектрической чувствительности металла (сплава) и может быть проградуирован в соответствующих единицах.

Одновременно с замыканием ключа 1 на обмотку 11, расположенную на корпусе устройства, подается переменное напряжение. В результате данное термоэлектрическое устройство прижимается к контролируемому изделию 9 и обеспечивается надежная фиксация устройства на время проведения контроля в данной точке. Пружина, расположенная в корпусе, прижимает горячий электрод 8 к контролируемому изделию 9. Этим обеспечивается постоянная степень прижима электрода, повышается точность измерений вследствие постоянства при каждом измерении теплового и электрического контакта между электродом и изделием, а также равенства упругих напряжений в точках соприкосновения электрода с контролируемым изделием.

Для измерения термоэлектрической чувствительности материала в другой точке изделия необходимо разомкнуть ключ 1, переместить устройство в нужную точку контролируемого изделия 9 и заново повторить процесс измерения.

Оценку качества металла или сплава проводят на основе результатов измерения термоэлектрической чувствительности материала, полученных в заданном числе точек.

Предлагаемое термоэлектрическое устройство, благодаря достаточно точному контролю температуры в зоне контакта электрода и изделия, измерению термоэлектрической чувствительности материала без подачи в измерительную цепь напряжения и обеспечению постоянного усилия прижатия электрода к контролируемому изделию, позволяет существенно повысить точность и стабильность контроля металла и сплавов, увеличить производительность контроля.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля металлов и сплавов, а именно к термоэлектрическим методам определения химического состава и структуроскопии, контроля качества химико-термической обработки, и может быть использовано в металлургической, металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности для контроля качества продукции. Устройство содержит холодный и горячий электроды, реле, переменный резистор, трансформатор, реле времени, включенное в цепь создания градиента температуры, искусственную термопару, образованную подпружиненным горячим электродом и фольговым кольцом, расположенным непосредственно в зоне контакта горячего электрода и контролируемого изделия, и обмотку, размещенную на корпусе устройства и питаемую переменным током. Благодаря достаточно точному контролю температуры в зоне контакта электрода и изделия, измерению термоэлектрической чувствительности материала без подачи в измерительную цепь напряжения и обеспечению постоянного усилия прижатия электрода к контролируемому изделию, существенно повышается точность и стабильность контроля металлов и сплавов, увеличивается производительность контроля. 1 ил.

Термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов, содержащее холодный и горячий электроды, переменный резистор, реле, трансформатор, отличающееся тем, что оно содержит реле времени, включенное в цепь создания градиента температуры, искусственную термопару, образованную подпружиненным горячим электродом и фольговым кольцом, расположенным непосредственно в зоне контакта горячего электрода и контролируемого изделия, и обмотку, размещенную на корпусе устройства и питаемую переменным током.