Способ контроля механических свойств ферромагнитных объектов и устройство для его реализации

Способ контроля механических свойств ферромагнитных объектов и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля механических свойств ферромагнитных объектов.Расширение функциональных возможностей за счет одновременного контроля совокупности механических свойств, неоднозначно связанных с выделяемыми гармониками, достигается путем определения механических свойств по совокупности гармоник с вьиелением области однозначной зависимости. Предварительно определяют интервал допустимых значений механических свойств, контролируемый объект намагничивают в области полей, охватывающих участки крутого восхождения кривой намагничивания, устанавливают уровни первой и третьей гармоник Е,, Е, и определяют механические свойства объекта в диапазоне изменения третьей гармоники Е, не превышающем установленного для нее минимального уровня по амплитуде первой гармоники Е,, 2 с.п. ф-лы, 4 ил. se (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1 4 G 01 N 27/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 4116723/25-28 (22) 12, 09. 86 (46) 07. 11.88, Бюл. 9 41 (72) Г.М.Попов (53) 620.179 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 414321, кл. G 01 N 27/82, 1974 °

Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник в 2-х книгах, кн. 2./Под ред.

В.В.Клюева. — М.: Машиностроение, 1986, с. 155. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ОБЪЕКТОВ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля механических свойств ферромагнитных объектов. Рас„„SU, 1436053 A 1 ширение функциональных возможностей за счет одновременного контроля сово купности механических свойств, неоднозначно связанных с выделяемыми гармониками, достигается путем определения механических свойств по совокупности гармоник с выделением области однозначной зависимости.

Предварительно определяют интервал допустимых значений механических свойств, контролируемый объект намаг ничивают в области полей, охватывающих участки крутого восхождения кривой намагничивания, устанавливают уровни первой и третьей гармоник

Е,, Е и определяют механические свойства объекта в диапазоне изменения третьей гармоники Е3, не превышающем установленного для нее минимального уровня по амплитуде первой гармоники E „,,2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1436053

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для сортировки ферромагнитных электропроводящих объектов по их механическим свойствам.

Цель изобретения " расширение функциональных возможностей за счет одновременного контроля совокупности механических свойств, неоднозначно 1п связанных с выделяемыми гармониками, достигается путем определения интервала однозначной зависимости по параметрам первой и третьей гармоник.

На фиг. 1 представлена блок-схема 15 устройства, реализующего способ контроля механических свойств; на фиг. 2 — график характеристик образца; иа фиг. 3 - график однозначной зависимости между параметрами первой 20 и третьей гармоник и механическими свойствами контролируемого объекта; на фиг. 4 - график зависимости между амплитудой первой гармоники и механическими свойствами контролируемого 25 объекта в полученной области .Устройство, реализующее способ контроля механических свойств, состоит из последовательно соединенных генератора 1 гармонического напряжения и электромагнитного преобразователя 2, подключенных к выходу последнего избирательного усилителя 3 первой гармоники, избирательного усилителя 4 третьей гармоники и дискриминатора 5 наличия объекта контроля, фазового корректора 6, дискриминатора 7 амплитуды первой гармоники, ключа 8, соединенного сигнальным входом через фазовый корректор 6 с выходом избирательного усилителя 4 третьей

1 гармоники, управляющим входом через дискриминатор 7 амплитуды первой гармоники с выходом избирательного усилителя 3 первой гармоники и выходом через дискриминатор 9 амплитуды третьей гармоники — с первым входом логической схемы 10, подключенной вторым входом к выходу дискриминатора 7 амплитуды первой гармоники„ ключа 11, соединенного управляющим входом с выходом избирательного усилителя 3 первой гармоники, индикатора

12, соединенного через ключ 11 с: перньпч выходом логической схемы 10, н третьего ключа 13, соединенного сигнальным входом с выходом дискриминатора 5 наличия деталей, и управляю- . щим входом с вторым выходом логической схемы i0, а выход ключа 11 и третий выход логической схемы 10 предназначены для подключения к цепям управления механизма сортировки (не показан).

Способ контроля осуществляют следующим образом.

Определяют механические свойства мартенситно стареющей стали 3IIS36

ВД, характеризуемой следующими параметрами (фиг. 2)» с - предел текучести, кгс/мм ; 6 - временное сопротивление, кгс/мм2;:ПС > - твердость по Роквеллу; — относительное сужение образца после разрыва, 7.;

d — относительное удлинение образца после разрыва,,КСЧ - ударная вязкость, кгс.м/см . Указанные механические характеристики получены на разрывных и ударных образцах. Технические требования к механическим свойствам материала деталей:b

/mP;P>i35X; KCU%3,0 кгс.м/см2; RRC> 51. Центральной вертикальной штриховой линией на фиг. 2 пересекаются значения механических характеристик соответствующие штатному режиЭ с му старения (480 С). Боковыештриховые линии пересекают предельно допустимые значения механических характеристик. .Предельные значения определены по двум характеристикам: 60z = 195 кгс/мм и KCV = 3,0 кгс.м/см . Интервал, заключенный .между боковыми штриховыми линиями, образует поле допустимых значений механических характеристик.

Допустимые значения других механических характеристик находятся в пределах интервала и не определяют, в силу допустимых значений, его ширины.

Горизонтальными штриховыми отрезками показаны допустимые значения механи-. ческих характеристик: 1 -щ 2 - KCV;

3 - b<,z, 4 — НКС

Из анализа результатов, приведенных на фиг. 2, следует, что по мере увеличения температуры старения (до

300 С) механические свойства (ос, 1

Ь и НКС ) изменяют свои величины нео значительно. Затем, начиная от 40С С, указанные свойства резко возрастают по величине, достигают максимальных с значений в окресностях 550 С и при дальнейшем увеличении температуры также резко снижаются. Ударная вя:— кость по мере увеличения температуры, имеет максимальное значение при Тс

-570 С, а затем вновь несколько возз i4360 растает. Относительное сужение практически не изменяется до Т = 300 С, о

Далее при увеличении температуры от постепеиного снижения она начинает резко изменяться, принимая выражен

5 ный колебательный характер, образуя два минимума в окресностях рабочего интервала температур и максимум с небольшими частными экстремумами непосредственно в рабочем интервале.

Таким образом, механические свойства изменяются неоднозначно от температуры старения.

В процессе контроля контролируемый r ,объект намагничивают переменным магнитным полем, выделяют с помощью усилителя 3 первой гармоники и усилителя 4 третьей гармоники первую и третью гармоники вносимой в вихретоко-20 вый преобразователь ЗДС. При этом контролируемый объект намагничивают в области заранее определенных по кривым намагничивания полей, охватывающих участки крутого восхождения кри- 25 вой намагничивания. Устанавливают с помощью дискриминаторов 7 и 9 соответственно минимальный уровень амплитуды первой гармоники, соответствующий нижней границе допустимых значений механических свойств, и минимальный уровень амплитуды третьей гармо-. ники, соответствующий верхней границе допустимых значений механических свойств. Зависимости механических свойств

35 гармоник приведены на фиг. 3. Для приведенйого примера установленные гра ниць! соответствуют пересечению левой вертикальной линией значений 60 < =

195 кгс/мм и амплитуды первой гармо- 4О ники Ч1 = 1,46 В. На диаграмме интервал значений графически изображен в виде прямоугольного импульса U< и охватывает область от 460 до 615ОС.

В этот интервал могут попадать сиг- 45 налы первой гармоники от деталей как с допустимыми, так и недопустимыми значениями механических свойств.

Порог селекции амплитуды третьей гармоники устанавливается равным от деталей с минимально допустимым значением ударной вязкости KCV =

3,0 кгсм/см (правая линия интервала о при Т = 500 С) . Сигналы третьей гармоники также могут находиться в про55 извольном положении интервала (Т о, 500 — 630 С), обозначенного V>. 3Mecте с э"гим, поведение амплитуд первой и третьей гармоник для каждой кон53 кретной детали взаимосвязано, т.е. амплитуде первой гармоники всегда соответствует вполне определенная амплитуда третьей. Поэтому местоположения сигналов гармоник деталей с конкретными механическими свойствами в интервалах V u V строго обус1 3 ловлены.

Следовательно, если -регистрировать амплитуду первой гармоники при условии, что не будет регистрироваться амплитуда третьей (при установленных уровнях селекции), то есть основание утверждать, что полоса амплитуд первой гармоники принадлежит интервалу допустимых значений механических свойств. Если же регистрируются одно" временно амплитуды первой и третьей гармоник,, значит детали имеют недопустимые значения совокупности механических свойств.

Таким образом, используя амплитуды первой и третьей гармоник в качестве носителей информации, представляется возможным однозначное выделение деталей с допустимой совокупностью механических свойств.

Изменяя уровни селекции амплитуд первой и третьей гармоник (увеличивая первый и уменьшая второй), возможно проводить выборки деталей по уровню механических свойств в пределах их допустимых значений, На фиг. 4 приведены зависимости механических свойств, а также температуры старения для допустимой полосы амплитуд первой гармоники 6 Н.

Как видно, в пределах полосы механи,ческие свойства изменяются практически линейно, что дает возможность для количественной оценки величин механических свойств. За пределами допустимых значений связь между амплитудой первой гармоники и механическими свойствами нелинейна и неоднозначна.

Устройство, реализующее способ контроля механических свойств, работает следующим образом.

Переменный ток заданной силы от генератора 1 синусоидальных колеба» ний подается на возбуждающую обмотку электромагнитного преобразователя 2. В электромагнитный преобразователь 2 предварительно помещают настроечные детали и производят настройку прибора на допустимый интервал механических свойств. Вследствие нелинейности и гистерезиса в измери143605 тельной обмотке преобразователя Ка= водится ЭДС сложной формы. С помощью избирательных усилителей 3 и 4 выделяют сигналы первой и третьей гармоник.

Сигнал третьей гармоники фазовым корректором 6 устанавливают так, чтобы начальные фазы регистрируемых гармоник были близки к совпадению.

Минимальный уровень амплитуды пер- 19 вой гармоники устанавливается дискри" минатором 7 по настроечной детали с минимально допустимым пределом текучести. С его выхода сигналы, превышающие установленный порог, поступают на 15 один из входов (первый) схемы 10 логической обработки сигналов и на вход первого ключа 8. Нормально закрытый ключ 8 открывается только тогда, когда амплитуда первой гармоники Л)

1 превышает установленную. В этом случае ключ 8 пропускает сигналы третьей гармоники на дискриминатор 9 амплиту" ды третьей гармоники. Уровень дискриминатора 9 устанавливается по детали 25 с минимально допустимой ударной вязкостью KCV (фиг. 2).

При наличии сигнала на выходе дискриминатора 7 и отсутствии сигнала на выходе дискриминатора 9 схема 10 30 логической обработки сигнала выраба-тывает импульсы, которые подаются на управляющий вход второго нормально закрытого ключа 11. Последний открывается и пропускает на вход вольтметра сигналы е выхода усилителя 3. Когда сигналы на входы схемы 10 логической обработки поступают с обоих дискриминаторов, она не вырабатывает импульсов, кото рые открывали бы ключ 11, и индикатор 4<

12 отключается,. Следовательно, индикатор 12 выдает показания тогда, когда амплитуда первой гармоники находится в пределах установленной полосы. Это позволяет делать количественную оцен- 4 ку совокупности значений механических характеристик, находящихся в допустимых пределах.

Схема 10 логической обработки сиг налов функционально состоит из двух узлов: нормально открытого ключа и схемы совпадения (схемы И). Входы этих узлов включены параллельно. В результате, когда сигнал поступает только с дискриминатора 7 амплитуды первой гармоники, то он проходит на управляющий вход нормально закрытого, ключа 11. Ключ схемы 10 открывается и, пропускает на индикатор 12 сигнал с

3 6 выхода избирательного усилителя 3 первой гармоники. Когда сигналы поступают с обоих дискриминаторов (деталь с недопустимыми механическими свойствами), то ключ схемы 10 закрывается, и сигнал на управляющий вход ключа.

11 не поступает. Схема И при совпадении сигналов вырабатывает импульсы на ее выходе, которые подаются на вход нормально закрытого ключа 13, схему индикации и управляющую цепь механизма сортировки (не показаны), Ключ 13 пропускает сигналы с дискриминатора 5 наличия детали в тех слу чаях, когда срабатывают дискриминато" ры 7 и 9, т.е, когда с его выхода поступают сигналы, свидетельствующие о бракованной детали. Дискриминатор 5 наличия детали вырабатывает импульсы тогда, когда деталь помещена в намагничивающее устройство и на измерительной катушке имеется выходное напряжение.

Формула изобретения

1. Способ контроля механических свойств ферромагнитных объектов, заключающийся в том, что намагничивают контролируемый объект переменным магнитным полем, выделяют первую и третью гармоники вносимой в вихретоковый преобразователь ЭДС и по ним определяют. свойства объектов, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет одновременного контроля совокупности механических свойств, неоднозначно связанных с выделяемыми гармониками, предварительно определяют интервал допустимых значений совокупности механических свойств, контролируемый объект намагничивают в области полей, охватывающих участки крутого восхождения кривой намагничивания, устанавливают минимальный уровень амплитуды первой гармоники, соответствующий нижней границе допустимых значений механических свойств, и минимальный уровень амплитуды третьей гармоники, соответствующий верхней границе допустимьгс значений механических свойств, по амплитуде первой гармоники, превышаю", щей установленньй для нее минимальный уровень, определяют механические свойства объекта в диапазоне изменения третьей гармоники, не превышающем

7 14360 установленного для нее минимального уровня.

2 ° Устройство для контроля механи ческих свойств ферромагнитных объек5 тов содержащее последовательно соединенные генератоР гармочического на- . пряжения и электромагнитный преобразователь, избирательные усилители первой и третьей гармоник, подключен- р ные к выходу электромагнитного преобразователя, индикатор и механизм сортировки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено последователь но соединенными фаэовым корректором, подключенным к выходу усилителя третьей гармоники, первым ключом, дискриминатором амплитуды третьей гармоники и логической схемы сортировки, дискриминатором амплитуды первой rap- 2б

° моники, включенным между усилителем первой гармоники и вторым входом логической схемы, вторым ключом, соединенным управляющим входом с первым выходом логической схемы, сигнальным входом — с выходом усилителя первой гармоники, и выходом — с индикатором, третьим ключом, управляющим входом соединенным с вторым выходом логической схемы, дискриминатором наличия объекта контроля, включенным меж" ду выходом электромагнитного блока и сигнальным входом третьего ключа, управляющий вход первого ключа подключай к второму выходу дискриминато ра амплитуды первой гармоники, а выход третьего ключа и третий выход логической схемы подключены к управляющей цепи механизма сортировки.

zoo

Y i

de p dв

ere/ею

ОО H. 1436053

И Y

4 (/ С H/СЮ

18! 436053

Е,В

6м ки/юРФ

200

1Х

ИУ ii Pf/Þ

Ж

10

Ф

2. О

0 М т гв мп ю м вот,,ч

Фиг.5

143б053 ис, все юс pf/Ь . 820

200

780

1О фд

20 2

Составитель П.Шкатов

Техред И.Дидык

Корректор M.Ìàêñèìèøèíeö

Редактор А.Шандор

Заказ 5642/45

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4