Способ контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик щ 989453(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ 2одверже 1Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использо вано для контроля качества поверхностного слоя деталей из ферромагнитного материала.Известен способ контрлк качества 5 ферромагнитных материалов, основанный на поочередном перемагничивании образца полями разных частот, выделении гармоник этих частот и фиксировании значений амплитуд полей, при которых фазы 10 третьих гармоник имеют максимум1 3.Недостатком данного способа являе тсся невозможность контроля качества поверхностного слоя деталей, имеющих различные структуры. 15Известно устройство контроля тверез дости, содержащее датчик, многоканальный анализатор твердости, схемы измерения амплитуд и фаз гармоник, пороговые схемы, сумматор и индикатор 2 3Недостатком данного устройства является резкое падение;точности измерений при изменении электромагнитных свойств,ферромагнетиков, п нных различной обработке.Наиболее близким по технической сущности является способ контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитньбс материалов, заключающийся в том, что в детали возбуждают вихревые токи с помощью накладного вихретокового преобразователя и измеряют параметры гармонического напряжения на выходе вихрее токового преобразователя 3 ) .Недостатком известного способа является низкая точность контроли.Наиболее близким по технической суп- ности к изобретению является устройство для контроли поверхностного слоя деталей из ферромагнитных материалов, содержащее соединенные последовательно блокинтъгенератор с включенным в его обратную связь трансформаторным преобразователем, селективный усилитель, детектор, ключ, дифференциальный усилитель, второй вход которого соединен с выходом детектора, и индикатор, пороговый блок, включенный,54 0,2 36 тообразного. Метнистый перлит, доколичество неразофосфидной эвтектикиЕ У остальныхра - пластинчатыйферрит, цементитвторой фосфидной огическим способом о ляаллическая основа: з 30% феррита и боль ванной сетки второ ют стр цов. По 23 образцов структуи зернистый перлит, небольшое количество втектики. Глубина цементигруппе 75 мкмТвердость зам(по Бринелю), она та (отбела) в посл 2,5 мм,ряют на приборе ТШ составляет для 1 груп образца структура - разный с участкамн между выходом дифференциального усили 1 теля и вторым входом ключа, и конденсатор, подключенный между выходом ключа и общим проводом 3 .11 ель изобретения - повышение точнос ти контроля поверхностного слоя со смешанной структурой.Поставленная цель согласно способу контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитных материалов достигается 10 тем, что на поверхностный слой в рабочеК зоне вихретокового преобразователя устанавливают электроды с разлишыми температурами нагрева, измеряют возникшую термо-ЭДС и по величинам выходного 15 напряжения вихретокового преобразователя с учетом измеренной термо-ЭДС определяют качество поверхностного слоя.Устройство для контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитных ма о териалов снабжено соединенными последовательно блоком измерения термо-ЭДС, и корректирующим блоком, подключенным к индикатору.На чертеже представлена блок-схема 25 устройства реализующая данный способ.Устройство для контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитных материалов содержит соединенные последовательно блокинг-генератор 1 с включенным в его обратную связь трансформаторным 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 уктуру в поверхностном слое образ- структуре образцы разделяются на три группы.Е. У 51 образца структура представ ляет собой графит среднепластинчатый и мелкопластинчатый с дендри, юбразной направленностью. Металлическая основа: пластинчатый и сорбитообразный перлит, зерна феррита с включением двойной фос фюдной эвтектики., У 0графит дендритооб кусфЭ 4входом ключа 5 подключен пороговый блок 8, а к выходу ключа 5 подключен конденсатор 9. Для регистрации термо- ЭДС устройство содержит соединенные последовательно блок 10 измерения термо-ЭЛС и корректирующий блок 11, подключенный к индикатору 7,Необходимость измерения термо-ЭДС возникает иь-за того, что токовихревой метод обеспечивает контроль твердости только при условии, если структура контролируемого обьекта известна, потому что разные структурные фазы ферромагнитных материалов дают одинаковые сигналы на выходе преобразователя. Это вызвано тем, что потери на вихревые токи прямо- пропорциональны площади гистерезисной петли, а она у разных структур может быть одинакова. Например, феррит и цемент имеют близкие по плошади гистерезисные петли из за того, что ток насыщения ферритной фазы больше, чем у цемента, а коэрцитивная сила меньше. Поэтому, хотя твердость цементита в два раза выше твердости феррита, напряжения на вькоде 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 твердос ть.П р и м е р. Берут 175 образцов- отливок гильз цилиндра двигателя М 412 из специального чугуна, Химсостав приведен в таблице.БЗ 6измерения термо-ЭДС и выходной сигнал 1 с него, величина которого пропорциональна структурной . фазе контролируемой детали, через корректирующий блок 11 подается на корпусную клемму индикатора 7. Таким образом сигнал с преобразователя 2, реализующего вихретоковой метод, корректируется, т,е. меняется его масштаб сигналом термо-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, содержашие цементитную фазу, от отливок, не содержащих ее. А так как отливки, не содержащие цементитной фазы, нс имеющие завышенную твердость, после отжига становятся годными, то выход годных отливок увегпгпвается, что при годовом плане 2600000 шт. отливок и дает вышеуказанный эффект. Формула изобретения 1. Способ контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитных мать- риалов, заключающийся в том, что в детали возбуждают вихревые токи с помсаью накладного вихретокового преобразователя и измеряют пара, метры гармоического напряжения на выходе вихретокового преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности контроля, поверхностного слоя со смешанной структурой, на поверхностный слой в рабочей зоне вихретокового преобразователя устанавливают электроды с различными температурами нагрева, измеряют возникшую термо-ЭДС и по величинам выходного напряжения вихретокового преобразователя с учетом измеренной термо-ЭДС определяют качество поверхностного слоя.2. Устройство для контроля поверхностного слоя деталей из ферромагнитных материалов, содержащее соединенные последовательно блокинг-генератор с включенным в его обратную связь трансформаторным преобразователем, селективный усилитель, детектор, ключ, дифференциальный усилитель, второй вход которого соединен с выходом детектора, и индикатор, пороговый блок, .включенный между выходом дифференпизльного усилителя и вторым входом ключа, и конденсатор, подключенный между выходом ключа и Общим при 5 МО 4пы - 202-229 НВ; для Ц группы - 217255 НВ; для (О группы - 241-311 НВ.Затем все образцы проверяют на установке, реализующей вихретоковый метод,показания снимаются с милливольтметра. со шкалой, имеющей 100 деж, Результаты следующие: 1 группа - 7690 МВ, твердость - 202-229 НВ; фгруппа - 40-78 МВ, твердость - 217255 НВ; (И группа 16-54 МВтвер- цдость 241-311 НВ.Отсюда видно, что твердость образцовхорошо коррелирует с показателями вихретокового метода только тогда, когдаструктура представляет собой графит, 1перлит, феррит, т.е. образцы 1 и Йгруппы. В Е группе структура образцовпредставляет собой перлит и цементит,т.е. наличие цементита нарушает линейную зависимость показаний вихретокового метода от твердости по приборуТШМ (Бринель),Далее Определяют термо-ЭДС образцов,величина которой распределяется следующим образом; 1 и ( группа - 0,01 МВ -дОф 02 МВ,группа - 0,02-0,04 МВ,Отсюда видно, что используя термоЭНС как .масштабный коэффициент, можнополучить линейную зависимость выходныхсигналов установки, зоУстройство работает следующим образом.Деталь устанавливается в трансформаторный преобразователь 2, на его выходепоявляется сигнал, который подается навход селективного усилителя 3, настроенного на одну из высших гармоник этогосигнала. Выделенная и усиленная гармоника через детектор 4 подается на первыйвход ключа 5 и второй вход дифференциального усилителя 6, а так как в исходном состоянии ключ 5 открыт, то в ис-ходном состоянии, при отсутстии деталив преобразователв 2 на входе индикатора7 напряжение равно нулю, так как наобоих входах дифференциапьного усилителя 6 напряжения равны, поскольку ключ5 открыт. На выходе корректирующегоблока 11 напряжение тоже равно нулю,мк как при отсутствии детали на выходеблока 10 измерения термо-ЩС сигналравен нулю. При установке детали в преобразователь 2 на выходе его появляетсясигнал, из которого селективным усилителем 3 выделяется и усиливается однаиз высших гармоник этого сигнала и чеЯрез детектор 4 и дирференциальный усилитель 6 подается на вход индикатора 7,В этот же момент включается блок 10(прототип) . 7 989453 8водом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 1. Авторское свидетельство СССРчто, с целью повышения точности кондес-763744, кл. б 01 М 27/90, 1979,роля поверхностного слоя со смешанной,структурой, оно снабжено соединенными 2, Авторское свидетельство СССРпоследовательно блоком измерения термо-400841, кл, 6 01 М 27/86, 1971.ЭДС и корректирующим блоком, подключенным к индикатору.Источники информации,принятые во внимание при экспертизераж 7 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д