Устройство для контроля физико-механических свойств ферромагнитных изделий Советский патент 1985 года по МПК G01N27/90 G01N27/80 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано на металлургических и машиностроительных предприятиях для контроля качества термообработки ферромагнитных материалов и изделий из них, например для определения твердости изделий после закалки и отпуска. Известно устройство, содержащее мост переменного тока, фазовращатель, блок питания и электронный осциллограф 1. Недостатками .данного устройства являются низкая помехоустойчивость и малая точность определения физико-механических свойств изделий, например твердости, из среднеуглеродистых сталей, прошедших высокотемпературный отпуск, так как выходной сигнал устройства, по величине которого осуществляется контроль, либо мало меняется с изменением твердости изделий, получаемых после закалки и последующего высокотемпературного отпуска в интервале 450-700°С, либо его изменение в этом интервале имеет неоднозначный характер. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, содержащее два индуктивных преобразователя, включенных дифференциально, каждый из которых состоит из возбуждающей и измерительной обмоток, блок питания, первый выход которого подключен к возбуждающим обмоткам преобразователей, блок компенсации, двухпозиционный переключатель и последовательно соединенные усилитель, блок преобразования сигналов и индикатор 2. Недостатком известного устройства- является малая достоверность определения твердости изделий из простых среднеуглеродистых и низколегированных конструктивных сталей, прощедщих закалку и высокотемпературный отпуск (450-700°С), так как магнитная проницаемость изделия и, следовательно, выходной сигнал устройства неоднозначно меняется с изменением твердости в этом интервале изменения температуры отпуска. Цель изобретения - повыщение достоверности контроля изделий после высокотемпературного отпуска. Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, содержащее два индуктивных преобразователя, включенных дифференциально, каждый из которых состоит из возбуждающей и измерительной обмоток, блок питания, первый выход которого подключен к возбуждающим обмоткам преобразователей, блок компенсации, двухпозиционный переключатель и последовательно соединенные усилитель, блок преобразования сигналов и индикатор, снабжено подключенным к второму выходу блока питания блоком регулирования тока, выход которого соединен с возбуждающими обмотками преобразователей, вторым двухпозиционным переключателем и двумя дифференциаторами, входы двухпозиционных переключателей соединены с измерительными обмотками преобразователей, один из выходов первого двухпозиционного переключателя соединен с первым входом блока компенсации, а другой выход - с входом первого дифференциатора, один из выходов второго двухпозиционного переключателя соединен с первым входом усилителя, а другой выход - с входом второго дифференциатора, второй вход блока компенсации подключен к средней точке измерительных обмоток преобразователей, а выход блока компенсации - к второму входу усилителя. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - петли гистерезиса для изделий, прошедших низкотемпературный отдуск (кривая А) и высокотемпературный отпуск (кривая Б); на фиг. 3 - сигналы индукционного преобразователя для изделий, прошедших низкотемпературный отпуск (кривая С) и высокотемпературный отпуск (кривая D); на фиг. 4 - дифференцированные сигналы индукционного преобразователя для изделий, прошедших низкотемпературный отпуск (кривая Е) и высокотемпературный отпуск (кривая F); на фиг. 5 - зависимость показаний устройства от твердости контролируемых изделий. Устройство для контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, содержащее два индуктивных преобразователя, включенных дифференциально, каждый из которых состоит из возбуждающей обмотки 1 и 2 и измерительной обмотки 3 и 4, блок 5 питания, подключенный к возбуждающим обмоткам 1 и 2 преобразователей, блок 6 регулирования тока, включенный между выходом блока 5 питания и возбуждающими обмотками 1 и 2 преобразователя, блок 7 компенсации, последовательно соединенные усилитель 8, блок 9 преобразования сигнала и индикатор 10, два двухпозиционных переключателя 11 и 12 и два дифференциатора 13 и 14. Входы двухпозиционных переключателей 11 и 12 соединены с измерительными обмотками 3 и 4 преобразователей, один из выходов первого двухпозиционного переключателя 11 соединен с первым входом блока 7 компенсации, а другой выход - с входом первого дифференциатора 13, один из выходов второго двухпозиционного переключателя 12 соединен с первым входом

усилителя 8, а другой выход - с входом второго дифференциатора 14. Второй вход блока 7 компеисации подключен к средней точке измерительных обмоток 3 и 4 преобразователей, а выход блока 7 компенсации к второму входу усилителя 8.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение с выхода блока 5 питания поступает на вход блока 6 регулирования тока, с помощью которого в возбуждающих обмотках 1 и 2 преобразователей устанавливают значения тока, при которых магнитные потоки в изделиях, помещенных в преобразователи, равны, причем оба изделия имеют наибольщую твердость для всего контролируемого интервала и одно из них в дальнейщем используется как эталонное; блок 7 компенсации уравновещивает преобразователи при помещении в них идентичных изделий, переключатели 11 и 12 при этом находятся в положении I; заменяют одно из изделий, используемых при настройке на контролируемое и с помощью блока 6 регулирования тока в возбуждающих обмотках 1 и 2 преобразователей устанавливают значения намагничивающего тока, при которых магнитные потоки в контролируемом и эталонном изделиях равны, затем переключатели 11 и 12 устанавливают в положение II, выходные сигналы с измерительных обмоток 3 и 4 преобразователей поступают на входы дифференциаторов 13 и 14, а разность дифференцированных сигналов через усилитель 8 поступает на вход блока 9 преобразования сигнала, который преобразует разностный сигнал в постоянное напряжение, величина которого измеряется индикатором 10.

Действие предлагаемого устройства основано на измерении скорости изменения магнитной проницаемости изделия, величина которой наиболее чувствительна к изменению твердости изделий, прошедщих высокотемпературный отпуск. Наиболее сильно меняется величина экстремумов скорости изменения магнитной проницаемости.

При высокотемпературном отпуске образуются структурные состояния, в которых преобладают процессы перемагничивания, обусловленные смещением 90-градусных границ, приводящие к значительному изменению формы петли гистерезиса в области «загибов на восходящей и нисходящей

ветвях петли гистерезиса, в то время как для изделий, прощедщих низкотемпературный отпуск, эти изменения незначительны (фиг. 2). Эти участки петли гистерезиса г соответствуют максимальному изменению магнитной проницаемости, а следовательно, скорость изменения магнитной проницаемости на этих участках должна иметь экстремумы, положение и величина которых меняется с изменением структурного сос0тояния изделия после высокотемпературного отпуска.

Об изменении формы петли гистерезиса можно судить по изменению формы сигнала индукционного преобразователя, пропорционального изменению магнитного потока в изделии, а также его магнитной проницаемости (фиг. 3). Из фиг. 3 видно, что форма сигнала индукционного преобразователя при контроле изделий, прощедщих высокотемпературный отпуск (кривая D),

0 сильно меняется по сравнению с формой сигнала индукционного преобразователя при контроле изделий, прощедщих низкотемпературный отпуск (кривая С), хотя магнитные потоки через оба изделия практически равны, следовательно, значительно меняется положение и величина экстремумов дифференцированного сигнала, пропорционального скорости изменения магнитной проницаемости изделий, прощедщих низкотемпературный отпуск (фиг. 4, кривая Е) и высокотемпературный отпуск (фиг. 4, кривая F).

При контроле качества термообработки с помощью предлагаемого устройства, реализующего разностную схему измерения, целесообразно в качестве эталонного применять изделие, имеющее наибольщую твердость для всего контролируемого интервала, так как в этом случае, выравнивая магнитные потоки через оба изделия, исключают влияние различий в геометрии, эталонного и контролируемого изделий, а также других мещающих факторов. При этом величина дифференцированного сигнала преобразователя, в котором находится эталонное изделие, практически не ме5няется, и величина разности дифференцированных сигналов определяется, в основном, твердостью контролируемого изделия.

Изобретение позволяет повысить достоверность контроля изделий после высокотемпературного отпуска.

dji di dH

отн.ед.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержащее два индуктивных преобразователя, включенных дифференциально, каждый из которых состоит из возбуждающей и измерительной обмоток, блок питания, первый выход которого подключен к возбуждающим обмоткам преобразователей, блок компенсации, двухпозиционный переключатель и последовательно соединенные усилитель, блок преобразования сигнала и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля изделий после высокотемпературного отпуска, око снабжено подключенным к второму выходу блока питания блоком регулирования тока, выход которого соединен с возбуждаюшими обмотками преобразователей, вторым двухпозиционным переключателем и двумя дифференциаторами, входы двухпозиционных переключателей соединены с измерительными обмотками преобразователей, один из выходов первого двухпозиционного пеI реключателя соединен с первым входом блока компенсации, а другой выход - с (Л входом первого дифференциатора, один из выходов второго двухпозиционного переключателя соединен с первым входом усилителя, а другой выход - с входом второго дифференциатора, второй вход блока компенсации подключен к средней точке измерительных обмоток преобразователей, а выход блока компенсации - к второму О5 входу усилителя. СП СО