Устройство для контроля структуры изделий из ферромагнитных сталей Советский патент 1977 года по МПК G01N27/86 

1

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных сталей по структуре марок стали и твердости после высокотемпературного отпуска и может быть применено в машиностроении для контроля стальных изделий.

Известны устройства контроля структуры стальных изделий, в которых контроль осуществляется с помощью индукционных, токовихревых преобразователей, выходное напряжение которых подвергается обработке в каналах обработки, для чего сигнал с выхода преобразователя предварительно усиливается. Усиленный сигнал через фазовращатель поступает на вертикальные пластины электронно-лучевой трубки, на горизонтальные пластины которой подан сигнал с выхода усилителя. При этом контроль структурного состояния осуществляется по высоте и форме кривой на электронно-лучевом осциллографе.

Однаконаличие визуального контроля и невозможность контролирования твердости испытуемого образца вследствие невозможности однозначного ее отсчета делают такие устройства в ряде случаев непригодными для задач автоматизации процессов контроля.

Известны также устройства для контроля структуры изделий из ферромагнитных сталей, в которых контроль осуществляется в результате сравнения амплитуд отдельных гармоник выходного сигнала индуктивного преобразователя, на который подан сигнал с генератора гармоник, в многоканальном анализаторе, содержащем в канале усилптели гармоник п дифференциальные амплитудные дискриминаторы, выходные сигналы с которых сравниваются в пороговой схеме совпадений, подключенной к входу релейного индикатора.

Однако эти устройства не приспособлены для одновременного контроля твердости, что в ряде случаев необходимо при решении металловедческих задач, и имеют низкую точность благодаря тому, что они при контроле

в равной мере реагируют как на разброс по твердости, так и на изменение структуры материала контролируемого изделия.

Целью изобретения является повышение точности и обеспечение контроля также и

твердости.

Для этого предлагаемое устройство для контроля структуры изделий из ферромагнитных сталей снабжено последовательно соединенными вторым индуктивным преобразователем, коммутатором, анализатором твердости и индикатором, переключателем, включенным мелсду первым преобразователем и усилителем, последовательно соединенными фазовращателем, формирователем напрял ения прямоугольной формы и дифференцирующим

блоком, включенными между выходом переключателя и управляющим входом схемы совпаденпя, вторым формирователем напряжения прямоугольной формы, соединенным с выходом схемы совпадения, и блоком управления, включенным между выходом второго формирователя и вторым входом коммутатора, а также блоком опорных напряжений, соединенным с входом анализатора твердости.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит индуктивный преобразователь 1, выполненный по мостовой схеме и имеющий две катущки - измерительную и контрольную, переключатель 2 рода работ, усилитель 3, многоканальный анализатор 4 структуры, схему 5 совпадения, выполненную в виде стробнруемого усилителя, управляющий канал, состоящий из последовательно соединенных фазовращателя 6, формирователя 7 напряжения прямоугольной формы и дифференцирующего блока 8. Выход схемы 5 совпадения через формирователь 9 напряжения прямоугольной формы подключен к входу блока 10 управления, управляющего работой индуктивного преобразователя И через коммутатор 12, к выходу которого подключен многоканальный анализатор 13 твердости с индикатором 14. При этом управляющие входы многоканального анализатора 13 твердости соединены с выходом блока 15 опорных напряжений.

Работа устройства основана на гармоническом анализе выходного сигнала индуктивного преобразователя 1, работающего по принципу сравнения индивидуальных свойств испытуемых деталей с эталонным образцом.

Устройство работает следующим образом.

При внесении в магнитное поле индуктивного преобразователя 1 контролируемого образца в последнем возбуждаются вихревые токи, создающие электромагнитное поле, взаимодействующее с полем контрольной катущки индуктивного преобразователя 1.

В результате меняются ее электрические параметры, что вызывает изменение выходного сигнала преобразователя 1. Для фиксации изменений, вызванных контролируемым образцом, отличным по структуре от эталонного образца, выходной сигнал с преобразователя 1 подается на переключатель 2 рода работ, функция которого заключается в предварительной обработке выходного сигнала в соответствии с контролируемой маркой стали, в зависимости от которой будет включен соответствующий канал контроля. После усиления в усилителе 3 выходной сигнал подается на вход многоканального анализатора 4 структуры, который выделяет амплитуды 3-ей, 5-ой и 7-ой гармоник, амплитудные соотношения которых несут информацию о структуре контролируемого образца. После сравнения этих напряжений с напряжениями эталонного образца, при превыщении порога сигнал поступает на вход схемы о совпадения, выполненной в виде стробнруемого усилителя, функция которого заключается в выделении управляющего сигнала в нужный момент времени. Для управления работой схемы 5 совпадения синзсоидальное напряжение с выхода переключателя 2 рода работ на вход фазовращателя 6, с помощью которого выбирается момент отпирания стробируемого усилителя схемы 5 совпадения путем смещення отпирающего импульса по фазе. Выходное напряжение с выхода фазовращателя 6 подается на формирователь 7 напряжения нрямоугольной формы, где синусоидальное напряжение преобразуется в прямоугольную форму с дальнейшим преобразованием в периодическую последовательность унравляющих импульсов в дифференцирующем блоке 8. Эти управляющие импульсы открывают стробируемый усилитель схемы 5 совпадения в том случае, если на вход преобразователя 1 поступает деталь, отличная по структуре от эталонной. При открытом выходе стробируемого усилителя схемы 5 совпадения снимаемые видеоимпульсы, соответствующие мгновенному значению напряжения, через формирователь 9 поступают на вход блока 10 управления, который управляет работой реле бункера брака (на чертеже не показано) и индуктивного преобразователя 11 через коммутатор 12. В плечах моста индуктивного преобразователя 11 имеются две катушки индуктивности с сердечниками из эталонного и контролируемого образца. При наличии детали, отличной но структуре от эталонного образца, на вход коммутатора 12 подается запирающее напряжение с блока 10 управления. В этом случае контроль твердости не производится. Если же контролируемый и эталонный образцы одинаковы по структзфе, то коммутатор 12 открыт, и выходное напряжение с преобразователя 11, являющееся результатом разбалансировки предварительно сбалансированного моста и вызванное различием в твердости контролирз емого и эталонного образцов, подается на вход многоканального анализатора 13 твердости. Это напряжение представляет собой периодический сигнал сложной формы, в котором соотнощения амплитуд и фаз гармонических составляющих его спектра несут информацию о твердости контролируемой детали. Это напряжение подается на вход многоканального анализатора 13 твердости, в котором выходной сигнал с преобразователя 11 преобразуется в напряжение отдельных гармонических составляющих с поступающим анализом амплитзды и фазы каждой гармоники при сравнении их с опорным напряжением соответствующей гармоники от блока 15 опорных напряжений. Далее сигналы от разных каналов суммируются и на вход индикатора 14 твердости, работающего в автоматическом режиме, поступают сигналы, соответствуюп;ие «нормальной, «мягкой и «твердой стали.

Формула изобретения Устройство для контроля структуры изделий из ферромагнитных сталей, содержащее последовательно соединенные индуктивный преобразователь, усилитель, многоканальный анализатор структуры и схему совладения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения контроля также и твердости, оно снабжено последовательно соединенными вторым индуктивным преобразователем, коммутатором, анализатором твердости и индикатором, переключателем, включенным между первым преобразователем и усилителем, последовательно соединенными фазовращателем, формирователем напряжения прямоугольной формы и дифференцирующим блоком, включенными между

выходом переключателя и управляющим входом схемы совпадения, вторым формирователем напряжения прямоугольной формы, соединенным с выходом схемы совпадения, и блоком лправленпя, включенным между выходом второго формирователя и вторым входом коммзтатора, а также блоком опорных напряжений, соединенным с входом анализатора твердости.