Способ контроля толщины металлических поверхностных слоев Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 G01N27/90 

Изобретение относится к контролю физических и химических свойств материалов и изделий, а именно к контролю толщины слоев после обработки изделий по новейшей технологии (лазерное упрочнение, упрочнение в газовых и жидких средах, электрохимическое упрочнение и т.д.) с помощью токовихревых методов контроля.

Известен способ многочастотного вих- ретокового контроля, заключающийся в том, что Ш-образный индуктивный преобразователь устанавливают на контролируемый обьект, возбуждают в объекте вихревые токи двух частот, перемещают по объекту преобразователь и с его помощью выделяют сигналы, сравнивают эти сигналы и по результатам сравнения судят о годности объекта.

Недостатком этого способа является низкая точность результатов контроля из-за

влияния мешающих факторов, таких как зазор, стабильность источников питания и т.д.

Известны также способ и устройство для неразрушающего испытания, при котором на зонд подают ток возбуждения п разных частот, вырабатываемых генератором, и в выходном сигнале зонда анализируют компоненты каждой из п частот. Анализ каждой компоненты предусматривает разделение резистивной составляющей X, синфазной току возбуждения, и реактивной составляющей У, сдвинутой на 90°. Составляющие X и У компоненты частоты преобразуют так, что составляющая результирующего сигнала, соответствующая выделенному параметру, равна по амплитуде и фазе составляющей сигнала второй частоты, соответствующего данному параметру. После вычитания преобразованного сигнаXI

сл

««Ј

W

ла из сигнала второй частоты получают сигнал, несущий информацию только о контролируемом параметре.

Недостатком этого способа является также низкая чувствительность к контролируемому параметру из-за влияния зазора на результаты контроля.

Наиболее близким к предлагаемому является способ неразрушающего контроля металлов, заключающийся в том, что на контролируемый материал воздействуют переменным магнитным полем, измеряют индуктивным преобразователем на поверхности этого материала нормальную и тангенциальную составляющие указанного поля, определяют отношение сигналов этого преобразователя, по которому судят и оценивают результаты контроля,

Недостатком этого способа является также низкая чувствительность к контролируемой толщине, поскольку выбор месторасположения катушек для измерения нормальной и тангенциальной составляющих играет важную роль для определения отношения отих составляющих, кроме того, от выбора частоты и способа воздействия на контролируемый материал зависит точность измерения толщины контролируемого поверхностного слоя металла.

Цель изобретения - повышение точности измерения толщины металлических слоев.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переменное магнитное поле в изделии возбуждают по крайне мере на двух частотах индуктором с П-образным магнитопроводом, контактирующим полюсам с контролируемым материалом, нормальную составляющую поля измеряют на оси симметрии между указанными полюсами, тангенциальную составляющую измеряют под полюсом магнитопро- вода и определяют отношение указанных отношений на каждой из частот магнитного поля, по которому фиксируют толщину поверхностного слоя материала.

Кроме того, согласно способу частоты выбирают по глубине проникновения так, что один раз вихревые токи в изделии возбуждают в слое, заведомо меньшем, чем начало переходного слоя, а другой раз - в заведомо большем, чем глубина переходного слоя.

Повышение точности контроля толщины металлического поверхностного слоя достигается за счет выбора месторасположения катушек для измерения тангенциаль- ной и нормальной составляющей переменного магнитного поля, а также за счет выбора частот подмагничивания од0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ной с глубиной, за ведомо меньшей глубины проникновения переходного слоя, а другой - заведомо большей глубины переходною слоя, что позволяет отстроиться от влияния самого переходного слоя на показания толщины металлического поверхностного слоя.

На чертеже изображено устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из образца 1, П-об- разного электромагнита 2, генератора 3 фиксированной частоты, катушки 4 для съема тангенциальной составляющей магнитного поля, катушки 5 для сьема нормальной составляющей магнитного поля, делителя 6 для получения отношений нормальной и тангенциальной составляющих, запоминающего устройства 7 и индикатора 8.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец 1 намагничивается с помощью приставного П-образного электромагнита 2 на фиксированной частоте fi генератором 3, измеряют тангенциальную составляющую магнитного поля катушкой 4 и измеряют нормальную составляющую катушкой 5. Результаты измерений подают на делитель 6, где получают отношение нормальной составляющей к тангенциальной, с него - на запоминающее устройство 7, после чего меняют частоту генератора 3 на f2 и повторяют аналогичные измерения на этой частоте. Затем берут отношение нормальной составляющей к тангенциальной на частоте fi к отношению нормальной составляющей к тангенциальной на частоте f2, сравнивают их с аналогичными измерениями на эталонных образцах и по результатам сравнения судят о толщине измеряемого слоя, высвечиваемого на индикаторе 8.

Частоту fi выбирают такой, чтобы глубина возбуждаемых вихревых токов была заведомо меньше глубины расположения переходного слоя, а частоту тавыбирают такой, чтобы глубина возбуждаемых вихревых токов была заведомо больше глубины расположения переходного слоя. Поскольку переходный слой является всегда размытым и его характеристики неустойчивы (речь идет в первую очередь о магнитном и электрическом сопротивлениях), то выбор частот fi и f2 помогает отстроиться от влияния самого переходного слоя на показания толщины с одной стороны, а отношение отношений нормальной составляющей к тангенциальной также обеспечивает снижение влияния зазора на результаты контроля, поскольку тангенциальная составляющая на оси симметрии между полюсами П-образного маг- нитопровода незначительно изменяется с изменением зазора по сравнению с зоной

непосредственно у полюсного наконечника, где в свою очередь нормальная составляющая менее подвержена влиянию зазора.

Таким образом, преимуществом предлагаемого способа является повышение чувствительности за счет выбора двух частотных режимов намагничивания, при которых работают на двух скин-слоях, расположенных по разные стороны переходного слоя, а также за счет использования отношений нормальной составляющей к тангенциальной, что.помогает отстроиться от влияния зазора (как мешающего фактора) на показания толщины металлических слоев. Выбор месторасположения съемных кату ше также преследует цель отстроиться от влияния зазора на величину показаний толщины слоя.

Предлагаемый способ позволяет осуществить неразрушающий контроль толщины азотированных слоев, слоев после газоплазменного напыления, после электрохимического покрытия и т.д., что очень важно для улучшения технологии этих покрытий.

Формула изобретения Способ контроля толщины металлических поверхностных слоев, заключающийся втом, что на материал воздействуют переменным магнитным полем, измеряют индуктивным преобразователем на поверхности этого материала нормальную и тангенциальную составляющие указанного поля, определяют отношение сигналов этого

преобразователя, по которому оценивают результаты контроля, отличающийся тем, что. с целью повышения точности контроля поверхностного слоя материала, переменное магнитное поле возбуждают по

крайней мере на двух частотах индуктором с П-образным магнитопроводом, контактирующим полюсами с контролируемым материалом, нормальную состав- ля ющую поля измеряют на оси

симметрии .между указанными полюсами, тангенциальную составляющую измеряют под полюсом магнитопровода и определяют отношение указанных отношений на каждой из частот магнитного

поля, по которому фиксируют толщину поверхностного слоя материала,

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть испопьзовано для контроля поверхностного слоя на металлах. Цель изобретения - повышение точности контроля толщины металлического поверхностного споя за счет возбуждения магнитного поля в контролируемом объекте на двух различных частотах. При этом измеряют тангенциальную и нормальную составляющую этого поля соответ- ственно под полюсом П-образного магнитопривода вихретокового преобразователя и между его полюсами. Определяют отношение сигналов этих составляющих на каждой из указанных частот, а затем отношение полученных отношений, по которому судят о результатах контроля. 1 ил.

ft

С

Ш/