Устройство для контроля толщины поверхностно-упрочненных слоев ферромагнитных изделий

НАЦИОНАЛЬНЫИ ЦЕЪГР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(54) УСТРОЙСТВО для контРоля толщины поввгхностно УПРОЧНЕННЫХ СЛОЕВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики НАН Беларуси (ВУ)(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Осипов Александр Александрович (ВУ)(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики НАН Беларуси (ВУ)Устройство для контроля толщины поверхностно-упрочненных слоев ферромагнитных изделий, содержащее источник тока, последовательно соединенный с преобразователем, измерительным резистором, усилителем и компаратором, подключенным своим вь 1 ходом ко входу блока выборки-хранения, ко второму входу которого подсоединен интегратор, подключенный своим входом к выходу преобразователя, выходы блока вь 1 боркихранения через блок вычитания и блок определения среднего значения подсоединены ко входам блока деления и через него к индикатору, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок умножения, выход которого подсоединен ко входу блока вь 1 читания, а вход - к выходу блока выборки-хранения, ко входу которого подключен усилитель.1. Горкунов Э.С., Лапидус Б.М., Загайнов А.В., Воронов С.А., Бушмелева Г.Я. Использование дифференциальной магнитной проницаемости для контроля качества поверхностного упрочнения // Дефектоскопия. - 1988. - Не 7. - С. 7-13.2. Лапидус Б.М., Горкунов Э.С., Воронов С.А. Магнитный метод определения структурного состояния и толщины упрочненных слоев стальных изделий // Дефектоскопия. 1992. - Не 9. - С. 66-69.Полезная модель относится К области неразрушающего контроля И может быть использована, в частности, в машиностроении для определения толщины поверхностноупрочненного слоя ферромагнитных изделий.Известно устройство для реализации способа контроля качества поверхностного упрочнения ферромагнитных изделий 1, содержащее схему пуск, подключенную ко входам формирователя сигналов управления и генератора напряжения, который соединен через источник тока, намагничивающую обмотку преобразователя и измерительный резистор со входами двух устройств выборки-хранения, вторые входы которых через формирователь сигналов управления, детектор нуля, блок дифференцирования и дифференциальный усилитель соединены с измерительной обмоткой преобразователя, в которую помещен образец. Выходы схемы формирования управляющих импульсов дифференцирования подключены ко входам блока дифференцирования, формирователя сигналов управления и через схему стробирования ко входам генератора напряжения, детектора нуля и устройств вь 1 борки-хранения.Недостатком данного устройства является невысокая достоверность и информативность контроля качества поверхностного упрочнения ферромагнитных изделий при контроле изделий с малой толщиной упрочненного слоя, связанная с невысокой точностью контроля из-за трудностей измерения дифференциальной магнитной проницаемости.Известно также устройство 2, содержащее источник линейно изменяющегося тока,соединенный через измерительный резистор с последовательно соединенными намагничивающими катушками двух идентичных преобразователей, в один из которых помещается испытуемое поверхностно-упрочненное изделие, а в другой - неупрочненное изделие тех же размеров. На изделиях размещены измерительные катушки. Начало обмотки одной измерительной катушки через соответствующие цепи соединено с инвертирующим входом дифференциального усилителя. Начало обмотки второй измерительной катушки через магазин сопротивления соединено с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, концы обмоток измерительных катушек соединены между собой, с клеммой входа У двухкоординатного графопостроителя и корпусом устройства, другая клемма этого входа соединена с переключателем режимов измерения. Вход Х графопостроителя соединен с выводами измерительного резистора.Недостатком этого устройства является необходимость использования эталонного образца из материала основы контролируемого изделия, а также невысокая достоверность контроля, связанная с невысокой точностью измерения дифференциальной магнитной проницаемости.Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является устройство 3, содержащее источник изменяющегося тока, последовательно соединенный с преобразователем, измерительным резистором, усилителем и компаратором, подключенным своим выходом ко входу блока выборки-хранения, ко второму входу которого подсоединен интегратор, подключенный своим входом к выходу преобразователя, при этом выходы блока выборки-хранения через блок вычитания и блок определения среднего значения подсоединены ко входам блока деления и через него к индикатору.Недостатком данного устройства является низкая чувствительность и высокая погрешность при контроле изделий с малой толщиной упрочненного слоя.Сущность устройства заключается в том, что с целью обеспечения большей чувствительности и достоверности неразрушающего контроля, оно содержит источник тока, последовательно соединенный с преобразователем, измерительным резистором, усилителем и компаратором, подключенным своим выходом ко входу блока выборки-хранения, ко второму входу которого подсоединен выход усилителя, а к третьему входу - интегратор,подключенный своим входом к выходу преобразователя, при этом выходы блока вь 1 борки-хранения через блок вычитания и блок определения среднего значения подсоединеныко входам блока деления И через него К индикатору, а третий выход блока вь 1 боркихранения через блок умножения подсоединен ко входу блока вычитания.В отличие от известного в устройстве дополнительно содержится блок умножения,соединенный выходом со входом блока вычитания, а входом - с выходом блока вь 1 боркихранения, ко входу которого подсоединен выход усилителя, что позволяет учесть влияние намагниченности АМОСН основы испытуемого изделия и тем самым повысить точность контроля.На фиг. 2 приведена петля гистерезиса изделия с поверхностно-упрочненным слоем.На фиг. 3 представлены зависимости от толщины упрочненного слоя величин 1 - (М-М)/Мср. (по прототипу) и 2 - (М-М-АМсН)/Мр (по предлагаемому устройству).Устройство для контроля толщины поверхностно-упрочненных слоев ферромагнитных изделий состоит (фиг. 1) из источника тока 1, преобразователя 2, содержащего намагничивающую и измерительную обмотки, в который помещается контролируемое изделие 3, измерительного резистора 4, интегратора 5, блока выборки-хранения 6, блока вь 1 читания 7, усилителя 8, компаратора 9, блока умножения 10, блока определения среднего значения 11, блока деления 12 и индикатора 13.Работает устройство следующим образом (фиг. 1). С помощью источника тока 1 контролируемое изделие 3 перемагничивается переменным магнитным полем в преобразователе 2. Переменный сигнал с измерительной катушки, расположенной в преобразователе 2, поступает на интегратор 5, с выхода которого сигнал, пропорциональный намагниченности, подается на блок 6 выборки-хранения.С измерительного резистора 4 сигнал, пропорциональный полю, поступает на усилитель 8 и далее на блок 6 выборки-хранения и на компаратор 9, где устанавливается заданное поле и формируется сигнал управления, поступающий на блок выборки-хранения 6. Блок выборки-хранения 6 запоминает величины М для восходящей и М для нисходящей ветвей петли гистерезиса (фиг. 2), соответствующие заданному для контролируемого материала полю Нзад, а также остаточную намагниченность МГ. Блок 10 умножения определяет величину намагниченности основы АМОЩ, которая равна удвоенной остаточной намагниченности 2 Мг. На блок 7 вычитания поступают с выхода блока 6 выборки-хранения сигналы, пропорциональные намагниченности М и М, а с выхода блока 10 умножения - сигнал, пропорциональный намагниченности основы АМОСНА. В блоке 7 вычитания определяется разность М-М-АМосн.Сигналы, пропорциональные намагниченности М и М, поступают на блок 11 определения среднего значения, с выхода которого сигнал, пропорциональный Мер, поступает на первый вход блока деления 12, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный М-М-АМ. С выхода блока деления 12 сигнал, пропорциональный (М-МАМс)/Мср, поступает на индикатор 13.Как видно из фиг. 3, величина (М-М-АМОН)/Мср позволяет обеспечить приемлемую точность определения толщины поверхностно-упрочненного слоя в области их малых значений из-за отсутствия влияний намагниченности основы изделия, которое имеет место для параметра (М-М)/Мр в прототипе 3.Эффективность полученной модели обусловлена тем, что при перемагничивании образца с поверхностно-упрочненнь 1 м слоем при малых полях перемагничивается в основном только материал основы, поскольку его коэрцитивная сила существенно меньше коэрцитивной силы поверхностно-упрочненным слоя. Поверхностно-упрочненный слой перемагничивается при полях порядка Нзад, при которых на петле гистерезиса двухслойного образца появляется расширение петли (фиг. 2). При увеличении относительной толщины поверхностно-упрочненного слоя перемагничивание его происходит при меньших значениях поля, что приводит к расширению петли гистерезиса в этой области (фиг. 2). Вь 1 читание величины смещения из-за перемагничивания основы позволяет получать сигнал вОСНОВНОМ О ПСРСМЗГНИЧИВЗНИИ ПОВСрХНОСТНО-уПрОЧНСННОГО (бОЛСС ЖВСТКОГО В магнитном ОТНОШСНИИ) СЛОЯ И ТСМ СаМЫМ ПОВЫСИТЬ ТОЧНОСТЬ И ДОСТОВСрНОСТЬ КОНТрОЛЯ ПОВВРНОСТНОуПрОЧНСННЫХ СЛОСВ ОТНОСИТСЛЬНО МаЛОЙ ТОЛЩИНЫ.Национальный центр Интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.