CN106796199B - 用于无损地确定材料特性值的方法 - Google Patents

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Abstract

为了快速且低成本地确定由AlSi10MnMg合金制成的结构构件的动态碰撞性能，根据本发明提出，利用与特定于铸件的导电性相适配的高分辨率的测量线圈实施涡流检测。

Description

用于无损地确定材料特性值的方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助电磁涡流检测无损地确定导电构件的材料特性值的方法。
背景技术
在汽车制造中越来越多地使用轻金属来节省重量。在此使用的结构构件通常被制造为铝铸件。理想的是，能够简单且快速地在其延展特性/变形特性方面对所述铝铸件进行评价。到目前为止，为此使用碰撞试验、弯曲角度试验、借助冲压铆接试验的延展性检测和用于试样体的落塔试验。所有这些试验都具有显著缺点。亦即，碰撞试验是破坏性的、非常昂贵且耗时的试验方法，并且常常难以说明和得出结论。弯曲角度测量也是破坏性的并且不能真实检测材料特性。
作为用于确定导电材料机械材料特性的无损检测方法而已知涡流检测。在此利用下述效应：导电材料中的大多数杂质和损伤也具有与本来材料不同的导电性或导磁性。
例如在Mock的论文“基于神经网络对于在冲压机中制造车身部件的质量评估和控制”(2011年5月30日，赫伯特伍兹出版社出版，慕尼黑，研究报告IWB，251卷，第19至21页)中描述了无损确定机械材料特性值时的涡流原理。机械材料特性值在此包括抗拉强度、屈服极限、伸长率等。可通过施加随时间变化的磁场来非接触式并且在最短时间内测量导电材料。机械特性和电气特性都与材料状态和因此与组织结构、合金成分、颗粒尺寸、位错密度、各向异性等有关。因此，在材料的电磁和机械特性之间存在相关性。在该论文中，涡流检测方法用于在冲压机中制造车身构件时确定机械、即静态材料特性值，以便尽可能全自动并且及时识别生产误差。
发明内容
本发明的任务在于，对于铸造的结构构件而言取代已知的破坏性检测方法。
所述任务通过一种用于借助电磁涡流检测无损地确定导电构件的材料特性值的方法解决，其中，为了确定铸件试样的动态撞击和/或碰撞变形能力，使用与特定于铸件的导电性相适配的高分辨率的涡流测量装置，首先将动态撞击和/或碰撞变形能力已知的铸件试样作为参考试样进行测量，记录该参考试样的测量信号，并且选择测量信号的增益，使得参考曲线位于测量区的中心，接着对新的、具有未知碰撞性能的铸件试样进行涡流检测，维持在参考测量中使用的测量值增益，以便根据待检测铸件试样的测量曲线在该测量区中的位置来对所述测量曲线进行评价。
令人意想不到的是，利用涡流检测，当使用与特定于铸件的导电性相适配的高分辨率的涡流传感器时，除了已知的静态材料特性值之外也能够安全且可靠地确定铸件试样的动态碰撞变形性能、尤其是铸件试样在碰撞情况下的性能。因此，提供了一种低成本、快速、可再现并且具有用于铸件的客观碰撞评估标准的测量方法。术语“试样”在本发明的意义中不仅理解为铸件试样，而且也理解为完成浇铸的构件、尤其是用于车辆制造的结构构件。
为了快速获得关于试样碰撞性能的客观且可靠的说明，上述的操作方法是有意义的。
如下扩展方案提高了测量结果的可比性，即，为了确定动态撞击和/或碰撞变形能力，使待测量铸件试样具有相同的检测温度。
本发明方法可特别有利地用于机动车中的由AlSiMg合金制成的结构构件、如纵梁。
所述任务通过一种本发明的方法在机动车中的由AlSi10MnMg合金制成的结构构件中的应用来解决，其中，镁含量介于0.05至0.60％(重量)之间。
有利地，镁含量介于0.14至0.45％(重量)之间。
有利地，镁含量介于0.14至0.30％(重量)之间。
附图说明
下面参考示意性实例详细说明本发明。附图如下：
图1为参考测量的测量显示；
图2示出第一合金组合物的测量显示；和
图3示出第二合金组合物的测量显示。
具体实施方式
图1中示出测量屏幕上参考测量的测量显示。对此使用一种合金铸件试样，其碰撞性能通过其它试验方法、例如通过开头现有技术中提到的方法类型已知。
对所述铸件试样以本身已知的方式进行涡流检测，所使用的测量传感器是与特定于铸件的导电性相适配的高分辨率的测量线圈。
所述测量线圈以可变距离来回倾斜地在铸件试样上方运动，由此产生变化的磁场。如此产生的测量值构成排列成行的点群，所述点群如图1所示构成从左向右升高的测量直线1。该测量直线为接下来的测量构成参考直线。
这样调节测量直线1测量值的增益
Figure GDA0002320941030000031
使得该测量直线延伸穿过图1中显示器十字线的中心2。
接着，对新的、具有未知碰撞性能的铸件试样进行涡流检测，在此维持在参考测量中使用的测量值增益。
再次产生点群，所述点群构成图2中的测量直线3和4。在两种情况下涉及经过热处理的、含有0.2％(重量)Mg的AlSi10Mn合金，测量直线3所基于的铸件试样比测量直线4的铸件试样具有较低的检测温度。产生测量直线3的铸件试样与参考试样具有相同的检测温度。由此可见，由含有0.2％(重量)Mg的AlSi10Mn合金制成的铸件试样比参考试样具有较好的碰撞性能。
当选择升高的检测温度时，则产生测量直线4。由此可推导出在碰撞情况下相比于产生测量直线3的试样变差的延展性，但这实际上唯一并且仅归因于同一铸件试样的不同检测温度。
在图3中示出另外两个测量直线5和6。在此相应涉及由经过热处理的、含有0.4％(重量)Mg的AlSi10Mn合金制成的铸件试样，产生测量直线5的铸件试样与参考试样和匹配于测量直线3的铸件试样具有相同的检测温度。由此可见，根据测量直线5的铸件试样与参考试样具有几乎相同的碰撞性能，但与由含有0.2％(重量)Mg的AlSi10Mn合金制成的铸件试样相比具有变差的性能。
根据测量直线6的升高的检测温度又使测量结果朝向碰撞性能变差的方向改变，且该改变不是由材料引起、而是纯粹由温度引起。
对于铸件试验而言，是由熔体制成的试样还是已经完成浇铸的构件并不重要。
针对相同铸件试样的传统拉伸试验没有显示出不同的结果，无论试样温度多高或多低。因此在此不能推导出动态碰撞性能，或由这种结果推导出错误的结论。

Claims (6)

1.用于借助电磁涡流检测无损地确定导电构件的材料特性值的方法，其中，为了确定铸件试样的动态撞击和/或碰撞变形能力，使用与特定于铸件的导电性相适配的高分辨率的涡流测量装置，首先将动态撞击和/或碰撞变形能力已知的铸件试样作为参考试样进行测量，记录该参考试样的测量信号，并且选择测量信号的增益，使得参考曲线位于测量区的中心，接着对新的、具有未知碰撞性能的铸件试样进行涡流检测，维持在参考测量中使用的测量值增益，以便根据待检测铸件试样的测量曲线在该测量区中的位置来对所述测量曲线进行评价。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定动态撞击和/或碰撞变形能力，使待测量铸件试样具有相同的检测温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为铸件试样检测在未经过事先主动热处理的铸造状态下的合金或在借助水淬/空淬进行单阶段热处理之后的合金或在借助水淬/空淬进行双阶段热处理之后的合金。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法在机动车中的由AlSi10MnMg合金制成的结构构件中的应用，其中，镁含量介于0.05至0.60％(重量)之间。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，镁含量介于0.14至0.45％(重量)之间。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，镁含量介于0.14至0.30％(重量)之间。
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