Способ электромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных изделий Советский патент 1989 года по МПК G01N27/80 

Изобретение относится к неразрушающему контролю механических свойств . изделий из ферромагнитных материалов и может быть использовано в машиностроительной промышленности для структуроскопии изделий стержневой формы.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет отстройки от влияния размеров изделия на результаты контроля.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - магнитное состояние ферромагнитного вещества после размагничивания; на фиг. 3 - зависимости остаточной индукции после частичного размагничивания от поля размагничивания В (Н ) для двух образцов стали 50 различной длины; на фиг. 4 - зависимости В(Нр) для двух образцов с различным структурным сое- тоянием.

Устройство для реализации способа содержит лоток 1, в который поступает контролируемое изделие 2. Вдоль лотка 1 по ходу движения изделия 2 расположены намагничивающий соленоид 3, размагничивающий соленоид 4, сое- динеиные с источниками питания (не показаны), и последовательно соединенные измерительная катушка 5, блок 6 интегрирования и блок 7 регистрации.

сл

ot

()

Способ реализуется следующим образом.

Изделие 2 (например, в форме стержня) в процессе движения по лотку 1 намагничивают в соленоиде 3 до состояния насыщения. Далее по ходу движения изделие 2 попадает в размагничивающий соленоид 4, где постоянны магнитным полем обратной полярности оно частично размагничивается. В области за размагничивающим полем, где происходит релаксация индукции, изделие пролетает измерительную катушку 5, в ней иидуцируется электрический сигнал, который после интегрирования в блоке 6 подается на блок ,7 регистрации. По величине выходного сигнала судят о механических свойствах изделия.

Физическую сущность этого явления поясняет фиг. 2, на которой представлена нисходящая часть петли гестере- зиса в координатах индукция В - внут реннее поле Н . Пусть из этого мате- риала сделаны два стержневых образца одинакового сечения, но разной длины один из которых (более длинньш) характеризуется размагничивающим факто

0

5 (

5

0

ставляет интерес исследование влияния длины на Bj образцов,имеющих различное структурное состояние. Опыт показывает, что поле Нр, в котором В, перестает зависеть от длины, для образцов стали с различной твердостью оказывается разным. Это вносит определенные ограничения в использование способа контроля, когда геометрические параметры изделий изменяются. Однако способ может быть эффективно реализован в случае, когда размеры изделий изменяются в пределах допуска.

На фиг. 4 представлены зависимости В(Нр) для двух образцов с различной твердостью (кривые 10 и 11) . Пусть для образцов с низкой твердостью В перестает зависеть от размера в поле Нр,, а для образца с высокой твердостью - в поле Н . Предположим что контроль изделий проводится в размагничивающем поле Нр Н

Р

+ Н.,,)/2.

рг

Пусть разброс в измеренных значениях Вр(Н р 0) за счет изменения размеров изделий в пределах допуска составляет i с/. Этому значению в

Изобретение относится к неразрушающему контролю механических свойств движущихся ферромагнитных изделий. Цель изобретения - повышение точности контроля. При перемещении контролируемого изделия непосредственно после его намагничивания осуществляют частичное размагничивание в однородном магнитном поле. Величину размагничивающего поля H_P выбирают из условия H_C*98H_P*98H_R, где H_C -коэрцитивная сила

H_R - релаксационная коэрцитивная сила. В зависимости от геометрических параметров и механических свойств контролируемого изделия в указанном диапазоне размагничивающих полей можно найти такую величину H_P, при которой величина магнитной индукции не зависит от геометрических параметров контролируемого изделия. Поэтому размагничивание контролируемого изделия полем H_P позволяет исключить влияние геометрических размеров изделия на величину выходного сигнала, зависящую от величины остаточной магнитной индукции. 4 ил.

ром, пропорциональным tgcC,, а второй ,Q поле Н соответствует меньший разrf & Z HL. ПоН рг

tgc/2 (тангенсы угла наклона прямых аЬ и а Ь соответственно).

Размагничивание образцов во внешнем поле Н р Н (Ы - - коэрцитивная сила) приводит образцы в состояние, характеризующееся неодинаковыми значениями В и Bj2 ( Ьиг. 2). Аналогичная картина наблюдается и при размагничивании образцов во внешних полях Н „ 7Н , где Нр - релаксационная коэрцитивная сила образца. Если внешнее размагничивающее поле Н . Н р Н., то всегда можно найти такое значение Н р Н р, после включения которого

Bd Bj2 Bd - значение В J при данном внешнем размагничивающем поле Н становится независимым от длины образца.

На фиг. 3 приведены экспериментальные зависимости Bj(Hp) для образцов стали 50 в форме стержня диаметром 8 п длиной 25 (кривая 8) и 20 (кривая -9) мм. При Н р 12,5 А/см значения В j для этих образцов совпадают.

В основе контроля качества термообработки сталей лежит взаимосвязь между магнитными и прочностными характеристиками. В связи с этим предброс, а именно

35

40

45

50

скольку для целей контроля интерес представляет разница в измеренных значениях Врили В, которая по мере увеличения размагничивающего поля практически мало изменяется (ДВ р « 1ЙВ,фиг. 4), влияние непостоянства размеров изделий на контролируемую характеристику существенно снижается.

Пример. Пусть требуется отбраковать изделия в форме цилиндра «58 и длиной 20tO,2 мм из стали 50 после закалки и отпуска, твердость которых лежит вне интервала 42 - 46 ед, HRC. Значения В , соответствующие граничным значениям твердости равны 920 и 850 ед. соответственно. Разброс В за счет изменения размеров изделий в пределах допуска ,0ед. что по отношению к j 70 сос

тавляет

--- 1 47

лв

После размагничивания изделий в поле Н р 5 12,6 А/см (при этом поле Нр, 11,9, а Нрг 13,3 А/см) ,5, что сое С

тавляет ---- : 1% от измеряемого тервала В.

брос, а именно

скольку для целей контроля интерес представляет разница в измеренных значениях Врили В, которая по мере увеличения размагничивающего поля практически мало изменяется (ДВ р « 1ЙВ,фиг. 4), влияние непостоянства размеров изделий на контролируемую характеристику существенно снижается.

Пример. Пусть требуется отбраковать изделия в форме цилиндра «58 и длиной 20tO,2 мм из стали 50 после закалки и отпуска, твердость которых лежит вне интервала 42 - 46 ед, HRC. Значения В , соответствующие граничным значениям твердости равны 920 и 850 ед. соответственно. Разброс В за счет изменения размеров изделий в пределах допуска ,0ед., что по отношению к j 70 сос

тавляет

--- 1 47

лв

После размагничивания изделий в поле Н р 12,6 А/см (при этом поле Нр, 11,9, а Нрг 13,3 А/см) ,5, что сое С

тавляет ---- : 1% от измеряемого тервала В.

515

Таким образом ослабляется влияние на результаты контроля структурного состояния изделий, вариаций размеров изделий в пределах допуска, и для из- делий данного типоразмера можно подобрать такие величины размагничивающего поля, при которых значение В практически не зависит от вариаций размеров изделий в пределах допуска, а определяется лишь структурным состоянием изделий.

Фо| рмула изобретения Способ электромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных изделий, заключающийся3

1

1о

в том, что контролируемое изделие в процессе движения намагничивают, преобразуют с помощью измерительной катушки изменение магнитной индукции в электрический сигнал, интегрируют его и результат интегрирования используют для определения механ1гческих свойств изделия, отличающийся

тем, что, с целью повьш1ения точности контроля, движущееся изделие непосредственно после намагничивания частично размагничивают в однородном магнитном поле Нр, величину которого

выбирают из условия Н , где Hf - коэрцитивная сила, Н, - релаксационная коэрцитивная сила.

Фиг.г

ycfi.ed.