CS214079B1 - Zařízení pro lokální zjištováni strukturně mechanických vlastností feromagnetických součástí - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro lokální zjišiování strukturně mechanických vlastností feromagnetických součástí metodou bodového pólu.

Strukturální stav feromagnetických materiálů má rozhodující vliv na výsledné mechanické vlastnosti výrobku například na jejich pevnost, tvrdost, obrobitelnost apod. Určení strukturních a mechanických vlastností je tedy důležitým požadavkem výrobního procesu. Te platí v plné míře při výrobě odlitků, nebol vlastnosti litých materiálů jsou závislé na chemickém složení, na rychlosti ochlazování tekutého kovu, na výskytu tepelných uzlů, na formovacím materiálu a na dalších faktorech, které mají vliv na krystalizaci litin. Určit mechanické vlastnosti na odlitku klasickými metodami, tj. měřením tvrdosti vpichem, není jednoduché. Překážkou je velmi často velká hmotnost a rozměry odlitků, prašnost prostředí, časová náročnost pro vyhodnocování výsledků měření apod. Do popředí se tedy dostávají nové nedestruktivní metody, mezi něž patří metoda bodového pólu. Metoda bodového pólu patří mezi struktureskopické nedestruktivní metody, využívající vzájemné souvislosti mezi magnetickými vlastnostmi materiálu součásti a jeho strukturně mechanickým stavem. Tato metoda se vyznačuje možností lokální kontroly na povrchu výrobku, což je výhodné zejména u odlitků, jejichž stěny s různými tloušlkami mohou mít odlišné mechanické vlastnosti vlivem rozdílů v ochlazování tekutého kovu.

-Princip metody, jak je popsán v literatuře, je následující. Povrch zkoušeného materiálu se nejprve zmagnetuje, buá přiložením permanentního magnetu, nebo magnetizačnl

214 079

214 079 cívkou, přes kterou proteče proudový impuls, a potom se změří buň radiální, nebo tangenciální složka zbytkového magnetického pole v blízkosti povrchu kontrolované lokality. Zbytkové pole, které závisí na remanentní indukci materiálu B_r, která je při velkém demagnetizačním činiteli rozměrného povrchu odlitku v přímé souvislosti s koercitivní silou materiálu H_c, je mírou strukturně mechanického stavu kontrolovaného místa. Popsaný princip byl dosud aplikován pouze realizací jednoduchých snímačů s permanentním magnetem, event. s magnetizační cívkou buzenou proudovým pulsem, získaným vybitím kondenzátoru do vinutí cívky. Zbytkové magnetické pole se pak měří v absolutní velikosti samostatným měřičem intenzity magnetického pole. Stávající provedení se vyznačují následujícími nevýhodami. Přítomnost permanentního magnetu ve snímači vyvolává rušivé magnetické pole, které působí na sondu snímače. Magnetováni pomoci magnetizační cívky, do které se vybíjí kondenzátor, přináší potíže v nestabilité amplitudy proudového pulzu, závislé na oteplování vinutí magnetizační cívky.

S ohledem na existenci magnetického zpoždění u feromagnetik nemá rovněž magnetizační puls optimální průběh a jeho tvar nelze měnit. Pro odmagnetování kontrolovaného místa při opakovaném měřeni je nutné použit přídavný demagnetizáter. Měřením absolutní velikosti zbytkového pole se nedosahuje dobré citlivosti.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro lokální zjišlování strukturně mechanických vlastností feromagnetických součástí podle předmětného vynálezu metodou bodového |)ólu. Podstata vynálezu spočívá v tem, že zařízení sestává z proudového zdroje pro impulzní magnetizaci a demagnetizaci, který je řízen napětím. Na proudový zdroj je připojen přlložný snímač s magnetizační cívkou a diferenciální feromagnetickou sondou, na kterou je připojena vyhodnocovací část.

Zařízení podle vynálezu se vyznačuje při magnetování povrchu feromagnetické součásti nezávislosti velikosti proudových pulzů na změnách impedance magnetizační cívky příložného snímače vlivem oteplení. Odpadá přídavný demagnetizátoř, nebol magnetizační cívka příložného snímače plní funkci magnetizační i demagnetizační podle zvoleného režimu proudového zdroje. Další výhodou zařízení je možnost přesného nastavení a volby velikostí amplitudy proudových pulsů. Při měření zbytkového magnetického pole umožňuje vyhodnocovací část kromě odečítáni absolutní úrovně zbytkového magnetického pole též měření srovnávací, při němž se odečítá diference mezi zbytkovým polem vybraného etalonevéhe místa a zbytkovým polem kontrolovaného místa na feromagnetické součásti. Tím se dosáhne velké citlivosti a dobré rozlišitelnosti při posuzování rozdílů ve strukturně mechanických vlastnostech.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je schematicky zobrazeno na obr. 1, znázorňujícím blokové schéma zařízení pro lokální zjišlování strukturně mechanických vlastností feromagnetických součástí metodou bodového pólu. Výsledky z naměřených zkoušek jsou vyznačeny na obr. 2 až 4, kde na obr. 2 je vyznačena souvislost naměřených hodnot s tvrdostí HB při měření na odlitcích ze šedé litiny. Na ebr. 3 je vyznačena souvislost naměřených hodnot s pevností v tahu <T_gT při měření na odlitcích ze šedé litiny a na ebr. 4 je zobrazena souvislost naměřených hodnot s obrobitelností, měřenou podle návrhu ISO, na odlitcích ze šedé litiny.

214 079

Zařízení (obr. 1) sestává ze zdroje i pro impulsní magnetování a demagnetizaci, pří*·, ložného snímače 2 s magnetickou cívkou 4 a diferenciální feromagnetickou sondou 5 a vyhodnocovací části 3. Magnetizační cívka 4 příložného snímače 2. je připojena ke zdroji\1 pro impulsní magnetování a demagnetizaci, řešeného jako proudový zdroj řízený napětím, vytvářejícím v magnetizační cívce 4 proudové pulzy» nezávislé na změnách impedance magnetizačni cívky 4, přičemž se při magnetování povrchu kontrolované feromagnetické součásti 6 generují proudové pulzy jedné polarity a při odmagnetování se generují pulzy obou polarit s plynule klesající amplitudou z maxima až k nule. Diferenciální feromagnetická sonda 5 příložného snímače 2 je připojena k vyhodnocovací části 3, která je řešena tak, že se dá měřit jak základní, úroveň zbytkového magnetického pole na povrchu feromagnetické součásti 6, tak i jeho diferepco vůči zvolené, předem nastavitelné úrovni.

Magnetováni povrchu feromagnetické součásti JL se provádí proudovými pulzy jedné polarity, například kladné, dodávanými do magnetizační cívky 4 příložného snímače 2 ze zdroje 1 pro impulzní magnetizaci a demagnetizaci. Tento zdroj _1 je řešen jako proudový zdroj řízený napětím, takže proudové pulzy na jeho výstupu nejsou závislé na charakteru a změnách parametrů zátěže. Tvar pulzů lze zvolit libovolně a závisí pouze na průběhu řídícího napětí na vstupu proudového zdroje. Zdroj 1_ pro impulsní magnetování a demagnetizace v druhém pracovním režimu generuje střídavý proud s klesající amplitudou z maxima až k nule. Při jeho zavedení do magnetizační cívky 4 příložného snímače 2 se zmagnetovaný povrch součásti odmagnetovává.

Zbytkové magnetické pole, které je nositelem informace o strukturně mechanickém stavu v měřené lokalitě součásti, se u zařízeni podle vynálezu měří diferenciální feromagnetickou sondou 5 necitlivou na rušivá magnetická pole, která spolu s magnetizační cívkou 4 tvoří jeden kompaktní celek příložného snímače 2. Vyhodnocovací část 3, zpracovávající signál z diferenciální feromagnetické sondy 5, umožňuje kromě odečítání absolutní úrovně zbytkového magnetického pole též měření srovnávací, při němž odečítáme diferenci mezi zbytkovým polem vybraného etalonového místa a zbytkovým polem kontrolovaného místa na feromagnetické součásti. Tím se dosáhne velké citlivosti a dobré rozlišitelnosti při posuzování rozdílů ve strukturně mechanických vlastnostech.

Zařízení podle vynálezu pro kontrolu strukturně mechanických vlastnosti feromagnetických součástí metodou bodového pólu, označené názvem REMAG - 1, bylo ověřeno k rychlému nedestruktivnímu posouzení strukturně mechanických vlastností odlitků ze šedé litiny. Na obr. 2 až 4 jsou graficky znázorněny vzájemné závislosti pevnosti v tahu, tvrdosti podle Brinella a obrobitelnosti s naměřenými hodnotami přístrojem REMAG - 1. Pro množinu bodů naměřených hodnot v jednotlivých grafech je vypočítána i směrodatná odchylka a index korelace 1^ vůči idealizované lineární závislosti charakterizované v jednotlivých obrázcích proloženou plnou přímkou. Matematicko statistické hodnocení výsledků provedených měření s vypočtenými indexy korelace 1^ ukazují na těsnost prověřovaných závislostí.

Zařízení je určeno k použití tam, kde změny strukturálního, nebo mechanického stavu vyvolají jednoznačnou změnu magnetických parametrů, tj. remanentni indukce a koercitivní síly. Tak lze například u feromagnetických součástí kontrolovat kvalitu tepelného zpraco214 079 váni, záměny tříd materiálů a podobně.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízení pro lokální zjiilovánl strukturně mechanických vlastnosti feromagnetických součástí metodou bodového pólu vyznačené tím, že sestává z proudového zdroje (1) pro impulzni magnetizaoi a domagnetizaei řízeného napětím, na který jo připojen přlložný snímač (2) s magnotizačnl cívkou (4) a diferenciální feromagnetickou sondou (5), na kterou je připojena vyhodnocovací část (3).