CN112098506A

CN112098506A - 一种便携钢铁件无损检测仪

Info

Publication number: CN112098506A
Application number: CN202010969488.4A
Authority: CN
Inventors: 樊苏扬; 陆冯; 邵锦豪; 刘栋照; 王铭学; 汪一松; 王钊; 胡静怡; 李加新; 彭成博; 何展宇; 眭翔; 颜鹏
Original assignee: Changzhou College of Information Technology CCIT
Current assignee: Changzhou College of Information Technology CCIT
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2020-12-18

Abstract

本发明属于无损检测仪器设备领域，具体地说，是一种便携钢铁件无损检测仪，主要用于回转轴承、精密轴承齿轮、轨道交通轮毂、汽车变速箱齿轮等钢铁件的无损检测仪器，包括专用电脑、显示装置和与专用电脑相连的传感器探头，其中，专用电脑内安装有检测装置，检测装置由前置放大器、滤波器、数据采集器、信号发生器和功率放大器组成，显示装置为专用电脑的显示器，传感器探头由U型磁轭加激励线圈组成，还包括输入装置，输入装置为键盘装置或手写收入装置；其中，传感器探头包括铁芯、线圈、霍尔元件和渗碳工件；数据采集器为数据采集卡。

Description

一种便携钢铁件无损检测仪

技术领域

本发明属于无损检测仪器设备领域，具体地说，是一种便携钢铁件无损检测仪，主要用于回转轴承、精密轴承齿轮、轨道交通轮毂、汽车变速箱齿轮等钢铁件的无损检测仪器。

背景技术

我国作为发展中国家，尤其是近几年的经济高速发展，国家基础建设和制造业在发展过程中对钢铁件的需求量特别大。随着科技的发展，制造业在往高新尖的技术领域的发展过程中对钢铁件的精度要求也越来越高。由于技术落后，工艺差和检测设备不够完善等各方面因素的影响，钢铁件存在着硬度不合格等问题，这不仅给生产和使用钢铁材料及其配件的单位带来经济损失，而且还存在危害员工的人生安全问题。目前，国内大多厂商还是沿用传统的有损抽样检测方法，此类检测方法要对工件进行破坏，对高价值的零件检测给厂商带来不必要的经济损失，而且检测精度差，对操作人员的工作经验有着极大的考验，抽样检测只能对部分检测，不能确认全检，而且检测速度慢，有污染。当然还有用传统的无损检测设备，传统无损检测设备由显示屏、键盘、检测箱、检测探头三个分开部分组成，在使用过程中不便于提携。国外大多使用超声波检测，但超声波检测需要对齿轮进行打磨抛光、涂抹耦合剂，操作过程复杂，而且射线辐射对人体健康有危害。

发明内容

为了解决上述问题，本发明披露了一种便携钢铁件无损检测仪，在传统的无损检测设备上加以改进，将分散的显示屏、键盘、检测箱、检测探头集成在一起，解决了体积大，重量沉，不便于携带的问题。集成化后的体积小，重量轻，便于携带，给操作人员带来了简便。在技术上，本发明通过渗碳来增强工件表面的耐磨性和抗疲劳强度，依据渗碳层的矫顽力值与材料含碳量相关原理，创新性地利用磁滞回线来确定渗碳层的厚度。这种通过电磁无损检测的方法不仅没有破坏工件的完整性，而且检测速度快、检测精度高、环保不污染环境。相对于国外的超声波无损检测设备更加环保，操作简单，对操作人员身体健康没有任何影响。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种便携钢铁件无损检测仪，包括专用电脑、显示装置和与专用电脑相连的传感器探头，其中，专用电脑内安装有检测装置，检测装置由前置放大器、滤波器、数据采集器、信号发生器和功率放大器组成，显示装置为专用电脑的显示器，传感器探头由U型磁轭加激励线圈组成。

在本发明中，专用电脑是指专门用来做便携钢铁件无损检测仪的电脑，除了一般电脑的功能外，还加装有各种需要的软硬件。

本发明的进一步改进，还包括输入装置，输入装置为键盘装置或手写收入装置。

本发明的进一步改进，传感器探头包括铁芯、线圈、霍尔元件和渗碳工件。

本发明的进一步改进，专用电脑内安装有渗碳层无损检测仪系统软件LabVIEW。

本发明的进一步改进，数据采集器为数据采集卡。

本发明的有益效果：本发明披露的便携钢铁件无损检测仪集成一体化，操作简便，便于携带，适用于各种环境工作。配合可移动探头能检测各种异形件，加大了检测范围。检测速度快，精确度高，保护了检测工件的完整性，给企业降本增效，检测过程耗材，更加环保。本发明适应性更强，使用范围广泛，检测速度快，精度高，具有良好的发展前景和广阔的市场。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明测试系统原理框图。

图3是本发明中传感器探头结构示意图。

图中，1-专用电脑，2-显示装置，3-传感器探头，4-输入装置，5-铁心，6-线圈，7-霍尔元件，8-渗碳工件。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

除奥氏体不锈钢外，大部分的钢铁件都具有铁磁性，一些表示磁特性的参数，如磁导率、矫顽力磁感应强度等都与本身的含碳量、晶粒大小、形状以及第二相分布相关。钢铁工件经过渗碳淬火后，自身含碳量发生改变，磁性参数也随含碳量的变化而变化。通过大量实验证明，如将不同含碳量的钢铁件，经不同热加工处理后，测量自身所含碳量和磁性参数之间的关系，发现磁矫顽力和含碳量和Hc之间的关系最亲密，Hc随含碳量的增高而上升。其中当碳钢工件的含碳量小于或等于0.6%时，在相同的热加工处理条件下，钢自身含碳量与Hc成正比，当含碳量大于0.6%时，Hc与钢的含碳量成单值对应关系，因此Hc随含碳量的分布函数可视为连续函数。

在被测钢铁件表面放置一个U字形的电磁铁，电磁铁中间放置磁传感器元件，用以测量磁路中的磁通量，当磁化线圈通直流电之后，电磁铁和被测的工件组成一个闭环的磁路。测量时先用饱和的励磁电流Im对工件进行局部磁化，然后通入反向退磁的电流Ic，当反向电流增加到使磁感应强度Br=0 时，测出此时对应的反应电流值Ic 根据安培环路定律，列出下列方程：

式中：Fc 总磁势；Ic为反向电流强度n为探头电磁线圈匝数；δ为渗碳层部分磁路长；Hc(x)为渗透层的矫顽力，及渗碳层深度；Hc3为未渗碳部分的矫顽力；Hc1为探头电磁铁的矫顽力；L3为未渗碳部分的磁路长L1为探头电磁铁的磁路长。

根据中值定理，在闭区间[0,δ]上，当Hc(x)为连续函数时存在ζ∈[0,δ]使得

对于确定的检测仪和被检测工件L₁、Hc₁、Hc₃、 L₃、均为确定值。因此通过测量相同渗碳条件下不同渗碳层深度 Fc 的值，便可以确定此渗碳条件下的 Hc(ζ)的值，这样通过测量Fc 值，便可在预先测定的标准测量线上得到所对应的渗碳层深度。

以上是本发明的渗碳层的电磁检测原理。

实施例：如图1和3所示，一种便携钢铁件无损检测仪，包括专用电脑1、显示装置2和与专用电脑相连的传感器探头3，其中，专用电脑1内安装有检测装置，检测装置由前置放大器、滤波器、数据采集器、信号发生器和功率放大器组成，显示装置2为专用电脑1的显示器，传感器探头3由U型磁轭加激励线圈组成，还包括输入装置4，输入装置4为键盘装置或手写收入装置。

其中，传感器探头3包括铁芯5、线圈6、霍尔元件7和渗碳工件8；数据采集器为数据采集卡。

如图2所示，本实施例的具体使用操作流程在专用计算机中安装特定的渗碳层无损检测仪系统软件LabVIEW，在使用运行程序前，先给数据采集卡和其他硬件设备通电，在检测装置的硬件设备通电后再打开软件系统，点击开始按钮，软件输出的信号通过计算机发送给数据采集卡，再经过运算放大器对信号进行放大，把信号传输给激励线圈。被检测的渗碳工件被磁化，磁化后的工件经过前端放大器和滤波处理，模数转换后将磁场强度和磁感应强度两个电压信号经过数据采集，最后把采集到的信号数据经过计算机处理在LabVIEM软件系统中显示出来。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种便携钢铁件无损检测仪，其特征在于，包括专用电脑、显示装置和与专用电脑相连的传感器探头。

2.根据权利要求1所述的便携钢铁件无损检测仪，其特征在于，所述专用电脑内安装有检测装置，所述检测装置由前置放大器、滤波器、数据采集器、信号发生器和功率放大器组成，所述显示装置为专用电脑的显示器，所述传感器探头由U型磁轭加激励线圈组成。

3.根据权利要求1或2所述的便携钢铁件无损检测仪，其特征在于，还包括输入装置，所述输入装置为键盘装置或手写收入装置。

4.根据权利要求3所述的便携钢铁件无损检测仪，其特征在于，所述传感器探头包括铁芯、线圈、霍尔元件和渗碳工件。

5.根据权利要求4所述的便携钢铁件无损检测仪，其特征在于，所述专用电脑内安装有渗碳层无损检测仪系统软件LabVIEW。

6.根据权利要求5所述的便携钢铁件无损检测仪，其特征在于，所述数据采集器为数据采集卡。