Способ контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01N27/90 

между выходом дифферешшального усипи1теля и вторым входом ключа, и конденсатор, подключенный между выходом ключа и общим проводом 3 .

Цель изобретения - повышение точное, ти контроля поверхностного слоя со смешанной структурой.

Поставленная цель согласно способу контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитных материалов достигается тем, что на поверхностный слой в рабочей, зоне вихретокового преобразователя устанавливают электроды с различными температурами нагрева, измеряют возникшую термо-ЭДС и по величинам выходного напряжения вихретокового преобразователи с учетом измеренной термо-ЭДС опреде- ляют качество поверхностного слоя. Устройство для контроля поверхност- ного слоя деталей из ферромагнитных материалов снабжено соединенными после- довательно блоком измерения термо-ЭДС, и корректирующим блоком, подключенным к индикатору. На чертеже представлена блок-схема устройства,, реализующая данный способ. Устройство для контроля поверхност ного слоя деталей из ферромагнитных материалов содержит соединенные последовательно блокинг-генератор 1 с включенным в его обратную связь трансформа торным преобразователем 2, селективный усилитель 3, детектор 4, ключ 5, дифференциальный усилитель 6, второй вход которого подключен к выходу детектора 4, и индикатор 7, Между выходом дифференциального усилителя 6 и вторым

Состав,

входом ключа 5 подключен пороговый блок 8, а к выходу ключа 5 подключен конденсатор 9. Для регистрации термоЭДС устройство содержит соединенные

последовательно блок 10 измерения термо ЭДС и корректирующий блок 11, подключенный к индикатору 7,

Необходимость измерения термо-ЭДС возншсает из-за того, что токовихревой

метод обеспечивает контроль твердости только при условии, если структура контролируемого объекта известна, потому что разные структурные фазы ферромагнитных материалов дают одинаковые сигналы на 15 выходе преобразователя. Это вызвано тем, что потери на вихревые токи прямопропорциональны площади гистерезисной петли, а она у разных структур может быть одинакова. Например, феррит и це20 мент имеют близкие по площади гистерезисные петли из-за того, что ток щения ферритной фазы больше, чем у иемента, а коэрцитивная сила меньше. Поэтому, хотя твердость цементита в два раза вьппе твердости феррита, напря- жения на выходе преобразователя оказываются соизмеримыми. Измерение же термо-ЭДС поверхностного слоя объекта позволяет точно определить его структуру и изменить масштаб выходных сигналов вихретокового преобразователя и, таким образом, более точно контролировать твердость. Прим ер. Берут 175 образцовотливок гильз циливдра двигателя М-412 из специального чугуна. Химсостав приведен в таблице.

3,0 2,6 О,51 1,02 0,О32 0,54 0,22

Метрологическим способом определяют структуру в поверхностном слое образцов. По структуре образцы раздел5потся на три группьи

Г. У 51 образца структура представляет собой графит среднепластинчатый и мелкопластинчатый с деадри, х бразной направленностью. Металлическая основа: пластинчатый и сорбитообразный перлит, зерна феррита с включением двойной фос- 4 здной эвтектики.

§. У 101 образца структура - гра- фит девдритообразный с участками кусО,О6 0,О4

тообразного. Металшгческая основа: зернистый перлит, до 30% феррита и большое количество неразорванной сетки второй фосфидной эвтектики.

Щ, У остальных 23 образцов структура - пластинчатый и зернистый перлит, феррит, цементит и небольшое количество второй фосфидной эвтектики.

Глубина цементита (отбела) в последней группе 75 мкм - 2,5 мм.

Твердость замеряют на приборе ТШ-2М (по Бринелю), она составляет для Г груп.59 202-229 НВ; для у группы - 217 255 НВ; для Щ группы - 241-ЗИ НВ. Затем все образцы проверяют на установке, реализующей вихретоковый метод, показания снимаются с мшшиволь1 4етра со шкалой, имеющей 100 делений, Резушэтаты следующие: I группа - 7690 MB, твердость - 202-229 НВ; и группа - 40-78 МБ, твердость - 217255 НВ; Ш группа - 16-54 MB,/твердость 241-311 НВ. Отсюда видно, что твердость образцов хорощо коррелирует с показателями вихре токового метода только тогда, когда структура представляет собой графит, перлит, феррит, т.е. образны I и И гругшы. В Ш группе структура образдов представляет собой перлит и цементит, т.е. наличпне цементита нарушает линейную зависимость показаний вихретоково- го метода от твердости по прибору ТШ-2М (Бринель). Далее определяют термо-ЭДС образцов величина которой распределяется следующим образом: I и П группа - О,О1 MB 0,О2 MB, Ш группа - 0,02-0,04 MB. Отсюда видно, что используя термоЭДС как масштабный коэффициент, можно получить линейную зависимость выходных сигналов установки.. Устройство работает следующим обра3ojvf. Деталь устанавливается в трансформато ньй преобразователь 2, на его вькоде появляется сигнал, которьй подается на вход селективного усилителя 3, насгроенно го на одну из высших гармоник этого сигнала. Вьзделенная и усиленная гармони ка через детектор 4 подается на первый вход ключа 5 и второй вход дифференциального усилителя 6, а так как в исход- ном состоянии ключ 5 открыт, то в исходком состоянии, при отсутстгаш детали в преобразователе 2 на входе шэдикатора

7напряжение равно нулю, так как на обоих входах дифференциальнсго усилителя 6 напряжения равны, поскольку ключ 5 открыт. На вьтходе коррек-пфующего блока 11 напряжение тоже равно нулю, так как при отсутствщ детали на выходе блока 1О иа ерения термо-ЭДС сигнал равен нулю. При установке детали в преобразователь 2 на выходе его появляется сигнал, из которого селективным усилителем 3 выделяется и усиливается одна из высших гармоник этого сигнала и через детектор 4 и дифференциальный усилитель 6 подается на вход индикатора 7.

8этот же момент включается блок

личинам выходного напряжения вихретокового преобразователя с учетом измеренной термо-ЭДС определяют качество поверхностного слоя.

включенным в его обратную связь трансформаторным преобразователем, селектив- ньй усилитель, детектор, ключ, дифференциальный усилитель, второй вход которого соединен с выходс м детектора, и ивдикатор,

пороговый блок, .включенный между выходом дифференшшльного усилителя и вторым входом ключа, и конденсатор, подключенный мезеду выходом ключа и общим при- 536 измерения термо-ЭДС и выходной сигнала с него, величина которого пропорциональна структурной.фазе контролируемой детали, через корректирующими блок 11 подается на корпусную индикатора 7. Таким образом С1пгнал с преобразователя 2, реализующего вихретоковой метод, корректируется, т.е. меняется его .масщтаб сигналом тep D-ЭДС с блока 10 измерения термо-ЭДС, реализующего термоэлектрический метод. Таким образом, устройство позволяет повысить точность контроля твердости деталей из ферромагнитных материалов со смешанной структурой. Установка позволяет разделить отливки, содержащие цементитную фазу, от отл1геок, не содержащих ее. А так как отливки, не содержащие цементитной фазы, но имеющие завышенную твердость, после отжига становятся годными, то выход годных отливок увеличивается, что при годовом плане 26ООООО щт. отливок и дает вышеуказанный эффект. Формула изобретения 1. Способ контроля поверхностного слоя деталей из ферромагшгтюых мате- риалов, заключающийся в том, что в детали возбуждают В1с сревые токи с помощью накладного вихретокового преобразователя и измеряют параметры гармонического напряжения на выходе вихретокового преобразователя, отличающий- с я тем, что, с целью повышения тс/чности контроля, поверхностного слоя со смешанной структурой, на поверхностный слой в рабочей зоне вихретокового пре- рбразователя устанавливают электроды с различными температурами нагрева, измеряют возникшую термо-ЭДС и по ве- 969 водом, отличающееся тем, что, с целью повьпления точности контроля поверхносгтного слоя со смешанной структурой, оно снабжено соединенными последовательно блоком измерения термо- . ЭДС и корректирующим блоком, подключенным к индикатору. Источники информации, принятые во внздмание при экспертизе 538 1. Авторское свидетельство СССР № 763744. кл. G 01 N 27/9О, 1979. 2,Авторское свидетельство СССР № 400841, кл. G, 01 N 27/86, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР fo 794449, кл. G 01 N 27/8О, 198О (прототип).

fff