Термоэлектрическая установка для испытания листов на однородность Советский патент 1980 года по МПК H01L35/32 G01N33/20 

ИэоЬретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности для входного контроля на однородность заготовок, а также для поопергщионного испытания на идентичность полуфаб-г рикатов.

Известны ультразвуковые, рентгеновские, резистивные и другие ус тановки ди1я контроля материалов на неоднородность 1.

Установки непригодны дпя обнаружения деформированных участков 1и ликвации G концентрацией примесей 0,1-0,01 ат.%. Тугоплавки : металлы (молибден, вольфрам, )рений, хром и др.) охрупчиваются при содержании в них газовых примсюей меньше О,1-0,01ат.%. По &ТОЙ причине появляется брак при изготовлении даталей из тугоплавких листов при малейшем отклонении от технологии производства листов и деталей. В связи с этим возникла необходимость разработки установки для испытания листов на однородность распределе ния деформированных участков и при.месей в диапазоне 0,1-0,01ат,%.Столь м€1пые концентрации примесей можнс

обнаружить в металлах на установках, принцип действия которых основан на измерении термоЭДС.-, Известная установка регистрирует распределение неоднородностей только на проволок 1х и непригодна для заводских условий.

Известны термоэлектрические установки для испытания жести на одноЮродность толщины цинкового покрытия и для определения содержания углерода в стали. В установках имеется нагреватель KJieisiMi, измерительный прибор 2 ч

Известна термоэлектрическая установка 3, выбранная за прототип, содержащая -блок создания градиента температуЕял, выполненный в виде медного щупа при 60-100 0 и блок измерения термоЭДС,, Щуп соприкасается с испытуемой стальной поверхностью. Поэтому создается гргм91ент температуры по нормали к поверхности, возникает термоЭДС,, зависящая от распределения угаерода в приповерхностном слое. ТермоЭДС измеряют гальванометром, включенным в цепь1 медный щуп - деталь-подводящие провода.

Недостатком прототипа является низкая чувствительность (0,5-1ат.%), обусловленная тем, что прибор измеряет суммарную термоЭДС, состоящую иэ шумовой термоЭДС пары сталь-медь (14 мкв/град) и полезной термоЭДС сталь-обезуглероженная сталь (12мкв/1рад). Поскольку полезные сигналы в десять раз меньше шумовых, то Полезную термоЭДС. по которой судят об однородности металлической поверхности, измеряют с ошибкой 20-30%, При замене медного щупа сталным остаются ошибки, обусловленные нестабильностью теплового контакта. Поэтому установка-прототип нечувствительна к обнаружению локальных химических неоднородностей с

-4 -2

концентрацией примесей Ю -10 % ат., атакже неоднородностей в деформационном наклепе.

Цель изобретения - увеличение чувствительности к обнаружению неоднородностей ,

Указанная цель достигается тем,, что в термоэлектрической установке для испытания листов на однородност содержащей блок создания градиента температуры и блок измерения термоЭДС, блок создания градиента темпертуры выполнен из горячего и холодного теплопроводов, каждый из двух симметричных половин: подвижной верхней, укрепленной на калиброванной пружине, и неподвижной нижней. При этом торцами теплопроводов зажаты испытуеквлй и эталонный листы, между которыми в области холодного теплопровода расположена клемма, состоящая из двух медных фольг с изоляционной прослойкой между ними, к которым подключен измерительный прибор.

Применение теплопроводов, состоящих иэ двух симметричных половин, устраняет град11ёнт температуры по нормали к испытуемому листу. Этим уменьшается шумовая термоЭДС, в 10ЮОраз.

Применение калиброванной пружины обеспечивает постоянство теплового потока. Клемма из двух склеенных фольг, благодаря малой толщине и расположению между испытуемым и эталонным листами, не дает шумовой термоЭДС , Все это в целом обеспечивает чувствительность установки к локальным.деформациям и примеюям до lOV-lO ат.%.

На фигЛ изображена предлагаемая установка, разрез; на фиг.2 то же разрез А-А.

На фиг.1,2|;

1,2 - верхняя и нижняя половины горячего теплопровода соответственно; 3,4 - верхняя и нижняя половины холодного теплопровода соответственно 5,.6 - калиброванная пружина; 7 - испытуемый лист; 8 - эталонный лист;

9 - столИЗ изолятора; 10 - изолирующая вставка в калиброванную пружину; 11 - винт; 12 - шкала усилий; 13 - нагревающая-жидкость; 14-15 -. клемма, склеенная из двух медных J фольг; 16 - изоляционная прослойка; 17 - измерительный прибор; 18-19 винты; 20 - охлаждающая жидкость.

Предлагаемая установка состоит из блока создания градиента темпераQ туры (детали 1-4) и .блока измерения термоЭДС (детали 14-17),

Установка работает следующим образом. По теплопроводам циркулируют жидкости 13 и 20 (ток жидкости показан пунктирной стрелкой), создавая на торцах горячего теплопровода температуру 100-200с, на торцах холодного от 20 до -170°с. Полоска от эталонного материала, признанного по всем показателям лучшим,

0 размещена на торцах нижних половин теплопроводов под клеммой 14-15, Сверху размещен испытуемый лист 7, Степень прижатия торцов верхних половин отрегулирована винтом 11 по

5 шкале усилий 12 Теплопроводы изо-лированы от массы. Поэтому на прибор 17 поступает термоЭДС, зависящая от градиента температуры вдоль листов и величины неоднородности в испытуемой области листа 7: Так как

. усилие прижатия половин теплопроводов и токи циркулирующих жидкостей постоянны, то величина термоЭДС пропорциональна деформа. ционного наклепа испытуемого участка или скоплению примеси, в нем. Торцы соприкасающихся половин теплопроводов отличаются по температуре не больше,чем на 0,01-0,02°С, а толщина клеммы не превышает О,05-0,1мм,

0 Поэтому шумрваятермоЭДС пары медьиспытуемый металл мала и составляет 3-5% от значений термоЭДС, соответствующих концентрациям примесей 10 ,%, Это позволяет

5 применить для измерения термоЭДС высокочувствительный прибор, например низкоомный гальванометр,,

За счет уменьшения шумовой терл моЭДС повышёна чувствительность установки к обнаружению неоднородностей. Участки испытуемого листа, .содержащие значительные неоднороднорти, метят и отбраковывают при производстве деталей. На анализ одного 5 участка требуется 1-5мин, в диапазоне толщин листов от 0,05 до 0,5мм,

Термоэлектрическая установка для испытания листов на однородность 0 имеет следующие преимущества перед известными установками:

а)чувствительность предлагаемой установки превышает чувствительность устан.овки-прототипа в . 10-100раз;