DE3628481A1

DE3628481A1 - Einrichtung zur messung mechanischer eigenschaften von staehlen

Info

Publication number: DE3628481A1
Application number: DE19863628481
Authority: DE
Inventors: Nikolai Nikolaevic Zacepin; Petr Pavlovic Astasenko
Original assignee: INST PRIKLADNOJ FIZ AKADEMII N
Current assignee: INST PRIKLADNOJ FIZ AKADEMII N
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1986-08-22
Publication date: 1988-02-25
Also published as: FR2603381B1; FR2603381A1; GB8619586D0; GB2193810A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Messung von Materialeigenschaften von Stählen mittels zerstörungsfreier Verfahren, insbesondere betrifft die Erfindung Einrichtungen zur Messung mechanischer Eigenschaften (wie Härte und Bruch festigkeit) von Stählen.

Die Erfindung kann in Maschinenbaubetrieben benutzt werden.

Eine bekannte Einrichtung zur Messung mechanischer Eigen schaften von Stählen enthält einen Wechselspannungsgenera tor, dessen Ausgang an den Eingang eines Leistungsverstär kers angeschlossen ist, einen Remanenzgeber für die Rest magnetisierung der zu prüfenden Stahlsorte mit zwei unter einem Winkel von 90° zueinander angeordneten U-förmigen Elektromagneten, deren Wicklungen mit einer Steuereinheit verbunden sind, und eine in der Ebene von Polenden der beiden Elektromagneten liegende Ferrosonde, deren Erreger wicklung an den Leistungsverstärker geschaltet ist und deren Meßwicklung an einem Selektivverstärker liegt, der mit der Steuereinheit und mit dem Eingang eines Anzeigegeräts ver bunden ist, dessen Ausgang an eine Schwellenwertschaltung angeschlossen ist (vgl. z.B. die Zeitschrift "Defektoskopie" 1981, Nr. 4, S. 23-26).

Bei dieser konstruktiven Ausführung wird eine ausreichende Genauigkeit der Messung der mechanischen Eigenschaften von Stählen im Falle wiederholter Messungen nicht erreicht, da der Geber auf dem zu prüfenden Stahl unbeweglich angeordnet ist und die Meßwerte immer anwachsen, weil die Ergebnisse der nachfolgenden Messungen durch Restmagnetisierungswerte der vorhergehenden Messungen beeinflußt werden.

Eine andere bekannte Einrichtung zur Messung mechanischer Eigenschaften von Stählen enthält einen Wechselspannungsge nerator, dessen Ausgang an den Eingang eines Leistungsver stärkers angeschlossen ist, einen Remanenzgeber zur Erfas sung der Restmagnetisierung der zu prüfenden Stahlsorte mit zwei unter einem Winkel von 90° zueinander angeordneten U-förmigen Elektromagneten, deren Wicklungen im Zeitpunkt der Entmagnetisierung des Meßobjekts mit einer an eine Steuereinheit angeschalteten Hauptentmagnetisierungs-Einheit und im Zeitpunkt der Magnetisierung des zu prüfenden Stahls mit der Steuereinheit abwechselnd verbunden werden, sowie eine in der Ebene von Polenden der beiden Elektromagneten liegende Ferrosonde, die eine an den Leistungsverstärker angeschlossene Erregerwicklung und eine Meßwicklung hat, welche an einen Selektivverstärker geschaltet ist, der mit der Steuereinheit und mit einem Eingang eines Anzeigegeräts elektrisch verbunden ist, bei dem der andere Eingang an die Steuereinheit und der Ausgang an eine Schwellenwertschaltung angeschlossen sind (vgl.z.B. die Zeitschrift "Defektoskopie" 1982, Nr. 2, S. 93-96).

Die Entmagnetisierungseinheit gewährleistet in dieser Ein richtung eine sichere Wiederholbarkeit der Meßergebnisse, wenn der Geber auf dem zu prüfenden Stahl unbeweglich ange ordnet ist, ergibt aber keine genügend genauen Meßwerte für die nebenanliegenden Bereiche des zu prüfenden Stahls, da die Meßergebnisse durch die Remanenz des benachbarten Stahl bereichs beeinflußt werden und dadurch die Meßgenauigkeit bei der Messung der mechanischen Eigenschaften des Prüflings herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung mechanischer Eigenschaften von Stählen zu ent wickeln, mit zusätzlichen Baueinheiten, die eine höhere Genauigkeit bei der Messung der mechanischen Eigenschaften des zu prüfenden Stahls gewährleisten.

Dies wird dadurch erreicht, daß in der Einrichtung zur Mes sung mechanischer Eigenschaften von Stählen, die einen mit dem Ausgang an den Eingang eines Leistungsverstärkers ange schlossenen Wechselspannungsgenerator, einen Remanenzgeber zur Erfassung der Restmagnetisierung der zu prüfenden Stahl sorte enthält, wobei der Remanenzgeber zwei unter einem Win kel von 90° zueinander angeordnete U-förmige Elektromagneten aufweist, deren Wicklungen im Zeitpunkt der Hauptentmagneti sierung der zu prüfenden Stahlsorte mit einer an eine Steuereinheit angeschlossenen Hauptentmagnetisierungs-Ein heit und im Zeitpunkt der Magnetisierung des zu prüfenden Stahls mit der Steuereinheit abwechselnd elektrisch verbun den werden, sowie eine in der Ebene von Polenden der beiden Elektromagneten liegende Ferrosonde enthält, die eine an den Leistungsverstärker angeschlossene Erregerwicklung und eine Meßwicklung hat, welche an einen Selektivverstärker ge schaltet ist, der mit der Steuereinheit und mit einem Ein gang eines Anzeigegeräts elektrisch verbunden ist, bei dem der andere Eingang an die Steuereinheit und der Ausgang an eine Schwellenwertschaltung angeschlossen sind, - erfin dungsgemäß eine zusätzliche Entmagnetisierungseinheit vorge sehen ist, die im Zeitpunkt der zusätzlichen Entmagnetisie rung des zu prüfenden Stahls mit den Wicklungen der beiden Elektromagneten des Gebers elektrisch verbunden wird und an die Steuereinheit angeschlossen ist, und ein Speicher vor handen ist, bei dem der Eingang am Ausgang des Selektivver stärkers und der Ausgang am Eingang des Anzeigegeräts liegen.

Diese konstruktive Ausführung der erfindungsgemäßen Einrich tung zur Messung der mechanischen Eigenschaften von Stählen ermöglicht eine Erhöhung der Meßgenauigkeit, da die Meß ergebnisse nicht mehr durch die Restmagnetisierungsstärke des benachbarten Bereichs des zu prüfenden Stahls beeinflußt werden.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Messung der mechanischen Eigenschaften von Stählen gemäß der Er findung;

Fig. 2 ein Funktionsschema der Einrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Einrichtung nach Fig. 1 und 2.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung der mechani schen Eigenschaften von Stählen enthält einen Wechselspan nungsgenerator 1 (Fig. 1), dessen Ausgang an den Eingang eines Leistungsverstärkers 2 angeschlossen ist, und einen Remanenzgeber 3 zur Erfassung der Restmagnetisierung der zu prüfenden Stahlsorte.

Als Wechselspannungsgenerator 1 wird ein Sinusspannungsgene rator benutzt.

Zum Geber 3 (Fig. 2), der zur Meldung der Restmagnetisierung der zu prüfenden Stahlsorte dient, gehören zwei U-förmige Elektromagneten 4 und 5 mit Wicklungen 6 bzw. 7. Die Elek tromagneten 4 und 5 sind in Bezug aufeinander unter einem Winkel von 90° angeordnet. In der Ebene von Enden der Pole N und S der Elektromagneten 4 und 5 liegt eine Ferrosonde 8, deren Erregerwicklung 9 die Kerne 10, 11 umfaßt und deren Meßwicklung 12 die Erregerwicklung 9 und die Kerne 10, 11 umfaßt.

Die Wicklungen 6 und 7 der Elektromagneten 4 und 5 werden im Zeitpunkt der Haupt- und der zusätzlichen Entmagnetisierung des zu prüfenden Stahls mit dem Ausgang 13 der Hauptentmag netisierungseinheit 14 bzw. mit dem Ausgang 15 der zusätzli chen Entmagnetisierungseinheit 16 verbunden, die ihrerseits mit den Eingängen 17 bzw. 18 der Steuereinheit 19 verbunden sind. Im Zeitpunkt der Magnetisierung des zu prüfenden Stahls werden diese Wicklungen 6 und 7 abwechselnd mit dem Ausgang 30 der Steuereinheit 19 elektrisch verbunden. Zu diesem Zweck werden die Wicklungen 6 und 7 über ihren Mit telabgriff miteinander in Reihe geschaltet, und das Ende 22 der Wicklung 7 ist mit dem Eingang 23 der Steuereinheit 19 verbunden. Im zweiten Fall werden die Enden 22 und 24 der Wicklungen 7 bzw. 6 mit den Eingängen 23 und 25 der Steuer einheit 19 verbunden, wobei der Mittelpunkt 21 der Wicklun gen 6 und 7 am Ausgang 20 der Steuereinheit 19 liegt.

Die Erregerwicklung 9 der Ferrosonde 8 ist an den Leistungs verstärker 2 angeschlossen, während die Meßwicklung 12 der Ferrosonde 8 an den Selektivverstärker 26 (Fig. 1 und 2) geschaltet ist, dessen Eingang 27 am Ausgang 28 der Steuer einheit 19 liegt.

Der Ausgang des Selektivverstärkers 26 ist an den Eingang des Speichers 29 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Ein gang 30 des Anzeigegeräts 31 verbunden ist, bei dem der an dere Eingang 32 am Ausgang 33 der Steuereinheit 19 liegt. Der Ausgang des Anzeigegeräts 31 ist mit dem Eingang der Schwellenwertschaltung 34 verbunden.

Bei dieser konkreten Ausführungsform enthalten die Entmagne tisierungseinheiten 14 (Fig. 2) und 16 je zwei parallel ge schaltete elektrische Stromkreise. In einem Zweig dieser Stromkreise der Einheiten 14 und 16 liegen Dioden 35 bzw. 36 in Reihe, die mit den Ausgängen 17 und 18 der Steuereinheit 19 elektrisch verbunden sind, sowie die Kondensatoren 37 bzw. 38, die mit dem Ende 24 der Wicklung 6 in elektrischer Verbindung stehen. Zum anderen Zweig dieser Einheiten gehö ren in Reihe liegende Kondensatoren 39 bzw. 40, die mit den Ausgängen 17 und 18 der Steuereinheit 19 elektrisch verbun den sind, sowie Dioden 41 und 42, die mit dem Ende 24 der Wicklung 6 in elektrischer Verbindung stehen. Der Speicher 29 stellt einen Kondensator dar.

Das Arbeitsprinzip der angemeldeten Einrichtung zur Messung der mechanischen Eigenschaften von Stählen besteht in fol gendem.

Der Remanenzgeber 3 (Fig. 1 und 2) wird auf den zu prüfenden Stahl gestellt, worauf man die Steuereinheit 19 einschaltet. Dem Eingang 43 der Steuereinheit 19 wird eine sinusförmige Wechselspannung zugeführt, die zu ihrem Ausgang 17 gelangt. Der expotential abfallende sinusförmige Strom 44 (Fig. 3) durchfließt die Hauptentmagnetisierungs-Einheit 14 (Fig. 2), zwei in Reihe geschaltete Wicklungen 6 und 7 der Elektromag neten 4 und 5 und fließt zum Eingang 23 der Steuereinheit 19 zurück, wobei die Hauptentmagnetisierung des zu prüfenden Stahls erfolgt.

Auf den Eingang 45 der Steuereinheit 19 wird ein rechtecki ger Spannungsimpuls 46 (Fig. 3) gegeben, der zu ihrem Aus gang 20 (Fig. 2) gelangt. Dieser Impuls 46 durchfließt die Wicklung 7 des Elektromagneten 5 und erscheint am Eingang 23 der Steuereinheit 19. Auf diese Weise erfolgt die Magneti sierung des zu prüfenden Stahls in einer Richtung.

Nach Beendigung der Magnetisierung des Stahls mit dem Elek tromagneten 5 wird dieser Stahl mittels des Elektromagneten 4 magnetisiert. Dabei wird der Wicklung 6 des Elektromagne ten 4 vom Ausgang 20 der Steuereinheit 19 ein rechteckiger Spannungsimpuls 47 (Fig. 3) zugeführt, der zum Eingang 25 (Fig. 2) der Steuereinheit 19 zurückläuft. So wird der zu prüfende Stahl senkrecht zur vorher angegebenen Richtung magnetisiert.

Nach Beendigung der Magnetisierung des Prüflings mittels des Elektromagneten 4 werden Steuersignale von den Ausgängen 28 und 33 der Steuereinheit 19 auf den Eingang 27 des Selektiv verstärkers 26 und auf den Eingang 32 des Anzeigegeräts 31 gegeben. Dabei erfolgen die Messung der Restmagnetisierung des zu prüfenden Stahls mit Hilfe der Ferrosonde 8 des Gebers 3, die Speicherung des Restmagnetisierungswertes im Speicher 29 und ihre Anzeige am Anzeigegerät 31.

Nach Beendigung der Messung der Restmagnetisierung des zu prüfenden Stahls gelangt die Sinusspannung vom Eingang 43 der Steuereinheit 19 zu ihrem Ausgang 18. Der expotential abklingende sinusförmige Strom 48 (Fig. 3) fließt durch die zusätzliche Entmagnetisierungseinheit 16 (Fig. 2), durch zwei in Reihe geschaltete Wicklungen 6 und 7 der Elektro magneten 4 und 5 zum Eingang 23 der Steuereinheit 19. So erfolgt die zusätzliche Entmagnetisierung des zu prüfenden Stahls, wobei der Stahl vollständig entmagnetisiert wird.

Die an das Anzeigegerät 31 (Fig. 1, 2) angeschlossene Schwellenwertschaltung 34 ist zur Sortierung des geprüften Stahls in drei Gruppen: Hartstahl, brauchbarer Stahl, Weich stahl bestimmt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet es, die Genauig keit der Messung der mechanischen Eigenschaften von Stählen bei wiederholten Messungen zu erhöhen. Bei Benutzung dieser Einrichtung bleiben im geprüften Stahl keine magnetischen "Spuren" wobei die Messung der mechanischen Eigenschaften von Stählen bei beliebigen Verschiebungsschritten des Gebers möglich wird. Dieser Umstand ist besonders bei der Herstel lung solcher Produkte wie Walzen aus Walzwerken und Bauele menten der Flugzeugindustrie wichtig, die keine Magnetisie rung aufweisen sollen.

Claims

Einrichtung zur Messung mechanischer Eigenschaften von Stäh len, die
- - einen mit dem Ausgang an den Eingang eines Leistungsver stärkers (2) angeschlossenen Wechselspannungsgenerator (1) und
- - einen Remanenzgeber (3) für die Restmagnetisierung der zu prüfenden Stahlsorte aufweist, wobei der Remanenzge ber (3)
- - zwei unter 90° zueinander angeordnete U-förmige Elektro magneten (4, 5) mit Wicklungen (6, 7) aufweist, die im Zeitpunkt der Hauptentmagnetisierung der zu prüfenden Stahlsorte mit einer an eine Steuereinheit (19) ange schlossenen Hauptentmagnetisierungs-Einheit (14) und im Zeitpunkt der Magnetisierung der zu prüfenden Stahlsorte mit der Steuereinheit (19) abwechselnd elektrisch ver bunden werden, sowie
- - eine in der Ebene der Enden der Pole (N, S) der beiden Elektromagneten (4, 5) liegende Ferrosonde (8) aufweist, die
- - eine an den Leistungsverstärker (2) angeschlossene Erre gerwicklung (9) und
- - eine Meßwicklung (12) hat, welche an einen Selektivver stärker (26) geschaltet ist, der mit der Steuereinheit (19) und mit einem Eingang (30) eines Anzeigegeräts (31) elektrisch verbunden ist, bei dem der andere Eingang (32) an die Steuereinheit (19) und der Ausgang an eine Schwellenwertschaltung (34) angeschlossen sind,
gekennzeichnet durch
- - eine zusätzliche Entmagnetisierungseinheit (16), die im Zeitpunkt der zusätzlichen Entmagnetisierung des zu prü fenden Stahls mit den Wicklungen (6, 7) der beiden Elek tromagneten (4, 5) des Gebers (3) elektrisch verbunden wird und an die Steuereinheit (19) angeschlossen ist, und durch
- - einen Speicher (29), bei dem der Eingang am Ausgang des Selektivverstärkers (26) und der Ausgang am Eingang (30) des Anzeigegeräts (31) liegen.