Способ определения твердости стальных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛ ИСТИЧЕРЕСПУБЛИН х 2 09 Н 27/80 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ВТОР СКОМ ВЕРДОСТИ(54) ОСОБ ОПРЕДЕ1 ИЗДЕЛИИ Изобретение относится к неающему контролю иэделий элект нитными метода"ы. Цель изобре - повышение достоверности при еленин твердости стальных изпосле изотермической закалки б включает измерение магнитной цаемости при помещении иэделия имальное магнитное поле. При измерение магнитной проницаеРазрушромат енияопреддели Спос прони в оп этом сящие актека,1.Изобретение, относится к нераэрушакщему контролю изделий электромагнитными способами и может быть использовано для определения твердости изделий типа болтов, изготовленны из среднеуглеродистых конструкционных сталей, после иэотермической закалки.Цель изобретения - повышение товерности при определении тверд ти стальных изделий послеиэотер ческой закалки за счет устраиени неоднозначности зависимости инфо тивного параметра и твердости из лия х дос- следующем.ос Способ определени ми стальных изделий осн я упругом эффекте, т.е рма- магнитной проницаемо де- тика от упругих меха15 жений, Известно, что твердостиан на магии зависимости ти Ферромагненических напряпри односторонОСУДАРСТЕ 1 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство С11 144189 кл С 01 Я 2780 19 мости проводят в процессе упругой деформации изделия и определяют изменение магнитной проницаемости стали относительно исходного уровня при повышении механических напряжений до величины, не превышающей магнитострикционные напряжения стали, измеряют максимальное значение интервала Ьр относительного изменения магнитной проницаемости, соответствующего приращению ьб упругой деформапии на участке линейной зависимости магнитной проницаемости от напряжений, а твердость иэделия определяют из соотношения НВа Ар/ Йб ф Ь, где НВ - твердость по БриМПа; а,Ь - коэффициенты, зави от магнитоструктурных хар ристик стали и параметров датчи На фиг.1 представлена схема осуществления способа;на фиг.2 - зависимость магнитной проницаемости от механических напряжений при различных значениях напряженности поля,Схема включает датчик 1, генератор 2 и вольтметр 3.Сущность способа заключается в314нем упругом скатки (Лба.О) в слабых магнитных полях для железа и железо- углеродистых сплавов, кмеюших положительную магнктострикцию 1О), наблюдается уменьшение намагниченностк к магнитной проницаемости, Еслив качестве чувствительного элементамагнитоупругого датчика использоватьконтролируемое изделие, то можно по изменению магнитной проницаемости иэделия прк внешнем механическом воздействкк определить ее сопротивляемость упругим деформациям, а следовательно, оценить твердость изделия,Изменение магнитной проницаемостистали р от внешних сжимающих напряжений Б неоднозначно с ростом б ц уменьшается к после достижения минимума - увеличивается. Минимум имеет1 1место при Б. -, где С "- ЯС у, ю1) 1величина внутренних магнитоструктурных напряжений, Следовательно, минимум достигается при С .-5;, где б; определяют как спонтанные магнитоструктурные напряжения Я; =ъ Е 1: - модуль упругости). Величина относительного изменения размеров при магнитострик 0 ецкк= - зависит от исходногоесостояния стали, определяемого спон таиной намагниченностью доменов, исвязанной с ней спонтанной магнитострикцконной деформацией. 55290выбирают тангенс угла наклона кривыхЕ(0 ) на линейном участке зависимости, равный величине Ь /Ьб,5 где ьр - максимальное значение интервала относительного изменениямагнитной проницаемости на участке Поц действием упругих деформацийв Ферромагнетике изменяется распределение спонтанной намагниченности,что приводит к изменению величинымагнитострикции, Минимум на кривой% = ЙН) смещается в сторону болееслабых полей, Таким образом, исследование зависимостей. О щ 1(бз) Равносильно изучению характеристикЬе/е: Г ). При этом значение й е/еопределяется величиной магнитострикцкк , =й,/,Учитывая, что модуль упругостиявляется структурно малочувствительным свойством стали, зависимостьг.Яп) при повыщении механических напряжений до величины, не превьппающей магнитоструктурные напряжения сталис;), характеризуетсопротивляемость стали упругим де"Формациям неэавксимо от структуры крежимов термической обработки. В качестве контролируемого параметра 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 линейной зависимости магнитной прони" цаемости от напряжений; 6 Я-.максимальное значение интервала приращения упругих напряжений на участке линейной зависимости магнитной проницаемости от механических напряжений, С повышением сопротивляемости стали упругим деформациям повьппение твердости величина В ч / 65 уменьшается.Способ осуществления следующим .образом.Изготавливают проходной датчик 1, представляющий собой катушку с внутренним диаметром, немного большим диаметра контролируемой детали, Датчик 1 содержит,две одинаковые полу- обмотки возбуждения Ь,и Ьп расположенные симметрично и включенные последовательно-встречно, и одну измерительную обмотку Ь. Полуобмотки запитывают переменным электрическим током частотой 500 Гц от генератора 2.Поле, создаваемое обмотками возбуждения, должно удовлетворять условию, при котором магнитная проницаемость максимально чувствительна к изменению напряжений, При отсутствии изделия в датчике 1 непосредственная индуктивная связь между обмотками возбуждения и измерительной исключена за счет встречного включения симметрично расположенных полуобмо", ток Ь к Ьп . При введении в датчик 1 контролируемого иэделия энергия переменного магнитного поля преобразуется в энергию механических колебаний иэделия.,Колебания, изделия вследствие магнитоупругого эффекта приводят к возникновению переменного потока индукции и возникновению в измерительной обмотке Ь электродвия.ущей силы Е, которую измеряют с помощью вольтметра 3.Упругую деформацию изделия осуществляют с помощью переменной нагрузки Р., Изменение магнитной проницаемости стали относительно исходного уровня при повышении механических напряжений определяют по изме нению индуктируемой в измерительной обмотке ЭДС, обусловленной магнитоД 4НВ а - +Ъа 6 где НВ - твердость по Бринеллю;Ьб - величина интервала приращения упругих напряженийна линейном участке эавиЕсимости - = Е(б);ЕЕаЬ (-)- величина интервала относиЕф тельного изменения ЭДС налинейном участке эависимостиСпособ основан на линейной зависимости между твердостью по Бринеллю и величиной отношения максимального значения интервала относительного изменения магнитной проницаемости к величине приращения упругих напряжений на участке линейной зависимости магнитной проницаемости от механичес ких напряжений.Значение коэффициентов а и Ъ вычисляют согласно прюилу расчета ко-. эффициентов линейной регрессии и следующим зависимостямНВ О (Е/Ео) д 6 -НВ д(Е/Е а) /дба -Е ДЕ/ дбатщв ЕЕЕ,1 х оличество иэмере чек. где и -5 14 стрикционной деформацией, как отношение Е/Е где Е - ЭДС, индуктируемая в измерительной обмотке при деформации иэделия. Учитывая, что др дВ/Е,твердость изделия опре" ау дд Еделяют из соотношения 552906Размерность коз Ь.ициентов уравнения следукщаяа ГИПаЗ Ь - ИПаД,Использование способа определениятвердости стальных изделий обеспечивает воэможность неразрушающего 10 контроля твердости деталей, иэготов"ленных из сталей, для которых в заданном интервале температур закалкии.отнуска отсутствуют однозначные1зависимости между магнитными свойст вами (коэрцитивной силой, индукциейнасыщения, магнитной проницаемости ит.п.) и твердостью, например болтови других деталей для реэьбовых соединений.20формул а иэ о бр ет енияСпособ определения твердостистальных иэделий, звключающийся в 25 создании с помощью электромагнитного преобразователя оптимальногомагнитного поля, размещении в этомполе иэделия и измерении его магнитной проницаемости, которая использу ется для определения твердости изделия, отличающийся тем,что, с целью повышения достоверностипри определении твердости стальныхизделий после изотермической закал кие изделие подвергают упругой деформации, измерение магнитной про"ницаемости осуществляют при различ".ных значениях упругой деформации, измеряют максимальное значение интерва ла д изменения магнитной проницаемости, соответствующее интервалуизменения упругих напряжений на линейном участке зависимости магнитной проницаемости от механическихнапряжений, а твердость изделий определяют иэ соотношения НВ = а еедц/д( + Ь, где НВ - твердость поБринеллю, ИПа, а и Ь - коэффициентылинейной регрессии, определяемыепредварительно для данного типа преобразователя по экспериментапьнымзависимостям дц/дб от твердостиизделияе1455290 Рекунов Составитель И Техред М.Дид Редактор И.Касарда ык Корректор СеС.Ч играфическое предприятие, г. Уагород, ул. Проектная изводствен Заказ 7451/52 Тираа 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5с