Способ контроля качества изделий из твердых сплавов Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области электромагнитно-акустических ОМА) бесконтактных методов и средств неразрушающего контроля и может быть использовано в металлургической и металлообрабатывающей промышленности для контроля зависящих от пористости показателей качества спеченных твер- доспларных изделий, в частности для контроля плотности режущего инструмента из безвольшрамовых твердых сплавов.

Целью изобретения является повышение наде/гности контроля качества из- делий из твердых сплавов за счет многократного снижения погрешности оценки плотности спеченных твердосплавных изделий.

На Фиг. 1 приведены построенные по методу наименьших квадратов тариро- вочные грагЬики линейной зависимости между плотностью П режущих пластин из без вольфрамового твердого сплава ЛОТ20 и информативными параметрами cos (f (прямая l),fp/Q (прямая 2) и Cp/Q CosC| (прямая 3), пунктиром указаны границы вероятного (с доверительной вероятностью 0,95) разброса значений информативного параметра, соотретствующие удвоенному среднему квадратическому отклонению (2S) экспериментальных точек от линии регрессии; на фиг, - график, демонстрирующий наличие связи между величина- ми 6 р/О и режущих пластинах из сплава с тинаковыми значениями р (е- 6,06 г/гм3; о- 6,07 г/см3; V - 6,08 г/см ), благодаря которой удается выявить и скомпенсировать ва- риапни fр/0, не связанные с изменением р ; на Фиг. 3 - блок-схема установки для реализации способа.

Установка содержит блок 4 катушек, содержащий обойму для фиксации изделия в измерительной позиции и закрепленные в обойме катушки индуктивности (не показаны), причем вход блока 4 соответствует выводам одной или нескольких кадушек возбуждения, предназначенных для приложения к изделию переменного магнитного поля с целью ЭМА-возбуждения упругих колебаний и/или возбуждения переменного низкочастотного магнитного потока в объеме изделия, один выход блока 4 отвечает выводам резистора, включенного последовательно с катушкой (катушками)

5 0

0

5

чбу/f ДРНИ , , предназначен лля контроля тока тл Суждения Т0, а другой выход блока 4 соответствует выводам одной или нескольких приемных ка гу- шек, предназначенных для регистрации вторичного переменного магнмгного поля упругих колебаний (ЭМА cm нала) и/или шмкочасто FHOI о переменного магнитного потока. Установка содержит также намагничивающее устройство 5 (например, электромагнит) для создания постоянного магнитного поля, генератор 6 качающейся частоты, частотомер 7, вольтметр 8 для контроля тока возбуждения Ig, индикатор 9 амплитудно-частотных характеристик, милливольтметр 10 для измерения амплитуды Б сигнала на выходе блока 4, фазометр 11.

Способ осуществляется следующим образом.

К контролируемому изделию, установленному в измерительной позиции в блоке 4, прикладывают с помощью намагничивающего устройства 5 постоянное магнитное поле Фиксированной величины. Подают на вход блока 4 от генератора 6 высокочастотный (ультразвуковой частоты) ток 1„ с фиксированной 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 магнитного поля катушки возбуждения на входе б пока 4 приводит к ЭМА-воз- буждению упругих колебании с частотой f в изделии. Вторичное переменное магнитное поле упругих колебаний индуктирует в приемной катушке на выходе блока 4 ЭМА-сигнал, амплитудно- частотную характеристику которого при изменении f можно наблюдать на экране индикатора 9, а амплитуду 5 сигнала можно измерить с помощью милливольтметра 10. Сверяясь с показл- ниями индикатора 9, настраивают частоту возбуждения f на резонансную частоту fp собственных колебаний данного изделия. Измеряют милливольт-метром 10 амплитуду Јр резонансного ЭМА-сигнала на частоте f.. Измеряют с помощью частотометра 7, индикатора 9 и милливольтметра 10 ширину &f огибающей резонансного ЭМА-сигнала на заданном уровне 6Р и определяют механическую добротность Q изделия по известной формуле

-Й

ГТГт

№ -

(о

после чего находят величину отношения Јp/Q. Затем уменьшают частоту возбуждения от f . до заранее заданного постоянного значения f дят по формуле

которое нахо-

V IUofCd

(2)

являющейся следствием известного выра- жения для глубины скин-слоя,

где |и„ - магнитная постоянная; (U и G - соответственно относительная магнитная проницаемость и удельная электрическая проводимость для данной марки твердого сплава; d - толщина изделия. Переменный магнитный поток, создаваемый полем катушки возбуждения в объеме изделия, индуцирует в приемной катушке на выходе блока 4 электрический сигнал с частотой fftp , поступающий на измерительный вход фазометра 11. При этом на опорный вход фазометра 11 с другого выхода блока 4 подается сигнал, соответствующий току возбуждения. Газометром 11 измеряют значение угла (f разности фаз между переменным магнитным потоком в объеме изделия и возбуждающим его переменным магнитным полем и находят величину cos if . Затем определяют значение информативного параметра

h

постоянное магнитное поле напря ностью А/см и использов Фиксированное значение тока воз ния ,5 мА. Измерения велич 6р и Q проводились на частотах 7ч6,6 кГц, отвечающих резонансу шей моды нагибных колебании (а0 том же токе возбуждения провод измерение значений угла элект нитных потерь на частоте, равно 14 кГц /данная частота гарантир промагничиванне объема образцов менным полем с учетом того, что

15 формуле (2) при ,5 мм и при терных для сплава ЛЦК20 значени U ё 1, 5 ,2-107 (Ом-м) оце fn составляет 16,7 кГц .

Экспериментальные значения c

20 6p/Q н рр /Q-cosCf для образцов с ЛЦК20 с известной плотностью 0 ставлены точками на фиг. 1, рез таты обработки этих эксперимент данных по методу наименьших ква

25 представлены в виде таблицы, в рой 2S - удвоенное среднее квад ческое отклонение экспериментал точек от линии регрессии (т.е. ответствующего тарнровочного гр на фиг. 1), а Ар 2-S/A - вероят (с доверительной вероятностью 0 погрешность оценки плотности из рировочного графика, равная вел 2S, деленной на значение А коэф ента наклона линии регрессии.

Из таблицы видно, что для об цов сплава ЛЦК20 способ обеспеч значение погрешности Ар 0,012 г (0,2% от среднего значения плот образцов), в результате чего с помощью удается надежно отличат

30

35

разцы со средней плотностью

(6,07 г/см ) от образцов с мини

45 (6,10 г/смэ) плотностью.

cosu для данного изделия и оцени- Q40

вают его плотность р из тарировочного

графика, построенного по результатам

Јр определения -- costp по изложенной вы- -. Чной (6,03 г/см ) и максимальной

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 16 16«4,5 мм, Плотность образцов была заранее определена по методике гидростатического

50

Формула изобретен

Способ контроля качества изде из твердых сплавов, заключающийс том, что возбуждают в контролиру мом изделии резонансные упругие лебания с помощью приложенных к фиксированных по амплитуде посто сс ного и переменного магнитных пол определяют величину отношения ам плитуды резонансного электромагн акустического сигнала к механиче добротности изделия, о т л и ч

взвешивания с точностью не хуже 0,01 г/см и варьировалась в диапазоне 6,03-6,10 г/см Для ЭМА-возбуж- дения упругих колебаний к образцам в продольном направлении прикладывалось

Q

постоянное магнитное поле напряженностью А/см и использовалось Фиксированное значение тока возбуждения ,5 мА. Измерения величин 6р и Q проводились на частотах 718,3- 7ч6,6 кГц, отвечающих резонансу низшей моды нагибных колебании (а0).При том же токе возбуждения проводилось измерение значений угла электромагнитных потерь на частоте, равной 14 кГц /данная частота гарантировала промагничиванне объема образцов переменным полем с учетом того, что по

5 формуле (2) при ,5 мм и при характерных для сплава ЛЦК20 значениях U ё 1, 5 ,2-107 (Ом-м) оценка fn составляет 16,7 кГц .

Экспериментальные значения coscp ,

0 6p/Q н рр /Q-cosCf для образцов сплава ЛЦК20 с известной плотностью 0 представлены точками на фиг. 1, результаты обработки этих экспериментальных данных по методу наименьших квадратов

5 представлены в виде таблицы, в которой 2S - удвоенное среднее квадрати- ческое отклонение экспериментальных точек от линии регрессии (т.е. от соответствующего тарнровочного графика на фиг. 1), а Ар 2-S/A - вероятная (с доверительной вероятностью 0,95) погрешность оценки плотности из та- рировочного графика, равная величине 2S, деленной на значение А коэффициента наклона линии регрессии.

Из таблицы видно, что для образцов сплава ЛЦК20 способ обеспечивает значение погрешности Ар 0,012 г/см (0,2% от среднего значения плотности образцов), в результате чего с его помощью удается надежно отличать об-

0

5

0

разцы со средней плотностью

(6,07 г/см ) от образцов с минималь -. 45 (6,10 г/смэ) плотностью.

ной (6,03 г/см ) и максим

Формула изобретения

Способ контроля качества изделий из твердых сплавов, заключающийся в том, что возбуждают в контролируе- . мом изделии резонансные упругие колебания с помощью приложенных к нему фиксированных по амплитуде постоян- ного и переменного магнитных полей и определяют величину отношения амплитуды резонансного электромагнитно- акустического сигнала к механической добротности изделия, о т л и ч а7I5J4391

ю га и и с я 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

8

п меж/iv переменным магнитным потоком п изделии и возбуждающим его полем и о качестве изделия судят по величине произведения косинуса -этого угла на отношение амплитуды резонансного электромагнитно-акустического сигнала к механической добротности.

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.

«о «а

«о V

7,8

tfh

I I||1LL J

6,0ft 6,06 6,08 8,10

J tZfCM5

Фиг.1

u

5

o,w

0,09

Редактор В.Петраш

Составитель И.Кесоян Техред М.Дидык

Заказ 39

Тираж 499

ВНИИПН 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

о о

Ф

о

8

Фиг.З

Корректор С.Шекмар

Подписное