Przy ulepszaniu powierzchni,: zwlasz¬ cza przy cementowaniu, krzemowaniu, od- weglaniu i przy tym podobnych zabiegach, dokonywanych na przedmiotach metalo¬ wych, a w szczególnosci na czesciach sta¬ lowych wszelkiego rodzaju, wylania sie czesto zadanie wyznaczenia glebokosci warstw wytworzonych. Dotychczas nie znano jednak sposobu wyznaczania tej glebokosci bez zniszczenia badanego przedmiotu. Przy wyznaczaniu glebokosci cementowania musiano np. wylamywac poszczególne kawalki z przedmiotu pod¬ danego cementowaniu i wyznaczac glebo¬ kosc, do której siega cementowanie, na wylamanych próbkach. Przy takim spo¬ sobie pobierania próbek nie ma sie oczy¬ wiscie pewnosci, czy glebokosc, do której siega cementowanie, jest jednakowa we wszystkich czesciach przedmiotu podda¬ nego próbie. Stuprocentofwa pewnosc zba¬ dania calej produkcji jest wiec niemozliwa przy takim sposobie badania. Mierzenie twardosci wstepnej metoda Rockwella lub Brinella nie daje równiez podstawy do wy¬ ciagania jakichkolwiek wniosków, doty¬ czacych glebokosci cementowania..Wszystkie te wady usuwa niniejszy wynalazek; dotyczy on bowiem sposo¬ bu umozliwiajacego mierzenie grubosciwarstw wytworzonych na metalowych, zwlaszcza stalowych przedmiotach, a w szczególnosci glebokosci, do której siega cementowanie, azotowanie, krzemowanie, odweglanie lub tym podobne zabiegi, przy czym sposób ten wyróznia sie tym, ze za podstawe pomiaru glebokosci warstewek, nie niszczacego przedmiotu poddanego badaniu, sluzy zaleznosc glebokosci wni¬ kania w przedmiot pradu zmiennego od jego czestotliwosci. Sposób te umozliwia zatem calkowita kontrole dobroci wyko¬ nania przy ulepszaniu powierzchni, i w szczególnosci kontrole nad doskonaloscia cementowania, azotowania, krzemowania lub tym podobnych zabiegów bez, zmienia¬ nia wlasnosci materialowych badanej prób¬ ki i bez ograniczania uzywalnosci badanego przedmiotu pod jakimkolwiek wzgledem.Zalezna od czestotliwosci zmiane oporu wlasciwego lub tez wlasnosci magnetycz¬ nych warstewki, np. warstwy cemento¬ wanej, wyznacza sie zazwyczaj na mostku mierniczym, zasilanym pradem o zmiennej czestotliwosci, przez porównanie z mate¬ rialem jednorodnym. Zamiast mostku moz¬ na poslugiwac sie takze ukladem róznico¬ wym. Wyrównanie równowagi mostku lub nastawienie zera w ukladzie róznicowym dokonywa sie najlepiej przy czestotliwo¬ sci tak dobranej, aby czesc badana oraz czesc sluzaca za .wzorzec ujawnily swe wlasnosci elektryczne i magnetyczne, do wskazania zas glebokosci cementowania uzywa sie teji czestotliwosci, przy której równowaga doznaje ledwie dostrzegalnego zaklócenia. Wyrównania mozna jednak dokonywac dogodnie takze przy takiej cze- .. stotliwosci, przy której dzialanie elektry¬ cznych i magnetycznych wlasnosci prób¬ ki i wzorca jest rózne, a do wskazania gle¬ bokosci cementowania mozna znów uzyc tej czestotliwosci, przy której w mostku wystepuje równowaga.Wynalazek dotyczy poza tym urzadze¬ nia do wykonywania opisanego sposobu, które jest znamienne uzyciem mostku mierniczego o czterech galeziach, z któ¬ rych dwie, sluzace do wlaczenia przed¬ miotu badanego, maja ksztalt cewek, przy czym jedna z nich jest zamknieta zmien¬ nym opornikiem; dalsze zas znamie tego urzadzenia stanowi uzycie woltomierza lampowego jako wskaznika zerowego oraz uzycie zródla pradu o zmiennej czestotli¬ wosci, a w szczególnosci lampowego ge¬ neratora dudnieniowego z wbudowanym wzmacniaczem mocy.Wynalazek dotyczy prócz tego urza¬ dzenia do wykonywania opisanego sposo¬ bu, które jest znamienne ukladem rózni¬ cowym, skladajacym sie z dwu par ce¬ wek, przy czym w jedna z nich zosta¬ je wlaczony wzoirzec, zas w druga prób¬ ka. Kazda para cewek sklada sie z cew¬ ki wzbudzajacej i z cewki wskazniko¬ wej. Cewki wzbudzajace sa polaczo¬ ne w szereg alboi przy takim samym kie¬ runku nawiniecia równolegle i sa zasilane napieciem o zmiennej czestotliwosci. Cew¬ ki wskaznikowe sa polaczone przeciwsob- nie, a konce ich sa zalaczone' do wolto¬ mierza lampowego.Wynalazek niniejszy polega na wyzys¬ kaniu tak zwanego efektu naskórkowosci.Glebokosc wnikania pradu zmiennego w przedmioty stalowe lub zelazne zalezy bo¬ wiem —«jak wiadomo— od czestotliwosci pradu. Przy malej czestotliwosci prad zmienny wnika w przedmiot glebiej niz przy czestotliwosci wielkiej. Poczynajac od pewnej czestotliwosci, np. w przypadku przedmiotu cementowanego, prad przeply¬ wa zasadniczo tylko przez warstwe ce¬ mentowana. Warstwa ta rózni sie zas od materialu rdzennego pod wzgledem swych wlasnosci magnetycznych i pod wzgledem swego oporu wlasciwego wskutek wiek¬ szej zawartosci wegla. Jezeli wiec czesc przedmiotu cementowanego porównac np. w ukladzie mostkowym z czescia materia¬ lu jednorodnego, to poczynajac od pewnej — 2 —czestotliwosci równowaga w mostku doz¬ na zaklócenia, a mianowicie wtedy, gdy prad bedzie przeplywal przewaznie tylko w obrebie warstewki cementowanej. Cze¬ stotliwosc, przy której zaklócenie równo¬ wagi sie zjawi, jest bezposrednia miara glebokosci warstewki cementowanej, gdyz plytkiej warstewce cementowanej odpo¬ wiada wielka, zas glebokiej — mala cze¬ stotliwosc.Rodzaj ukladu mostkowego, zastoso¬ wanego ido pomiarów, jest sam w sobie obojetny. Mozna np. wlaczyc w uklad mierniczy czesc podlegajaca pomiarowi oraz wzorcowa czesc jednorodnego mate¬ rialu jako opory! Wyrównanie w mostku mierniczym przeprowadza sie wówczas przez dolaczanie lub wylaczanie dalszych oporów omowych przy malej czestotliwo¬ sci, wynoszacej np. 21 c/s i tak dobranej, ze w przedmiocie badanym efekt naskór- kowosci nie jest jeszcze wyczuwalny. Je¬ zeli nastepnie bedziemy czestotliwosc po¬ woli powiekszac, to, poczynajac od pew¬ nej okreslonej liczby okresów, prad, prze¬ plywajacy przez mostek, bedzie przeply¬ wal przewaznie tylko w obrebie zewnetrz¬ nej warstwy czesci badanej. Opór wlasci¬ wy tej warstwy jest jednak, wskutek wiekszej zawartosci wegla, wyczuwalnie rózny od wlasciwego oporu jednorodnego wzorca. Wskutek tego równowaga w mo¬ stku mierniczym dozna zaklócenia, czesto¬ tliwosc zas, przy której zaklócenie sie zja¬ wi, stanowi miare glebokosci, d,o której siega cementowanie. Ten rodzaj pomiaru mozna w razie potrzeby zastosowac tak¬ ze do materialów nie bedacych materia¬ lami ferromagnetycznymi.W wypadku materialów ferromagnetycz¬ nych mozna wyzyskac z korzyscia dla po¬ miaru takze wlasnosci magnetyczne war¬ stewki cementowanej, rózniace sie od ta- riichze wlasnosci materialu rdzennego. I tak mozna mp. otoczyc jedna cewka czesc pod¬ dana pomiarowi, druga zas cewka — czesc wystepujaca w roli wzorca. Indukcyjno- sci tych cewek, zalezne w duzej mierze od przenikalnosci magnetycznej czesci z ni¬ mi sprzezonych, wyrównywa sie najpierw w mostku mierniczym przy malej czesto¬ tliwosci. Dokonac mozna tego w bardzo prosty sposób, a mianowicie przez wiecej lub mniej glebokie wsuniecie jednej z dwu wpierw wspomnianych czesci w cewke do nieji przynalezna. Przy zwiekszaniu czesto¬ tliwosci równowaga w mostku mierniczym doznaje znów zaklócenia wówczas, gdy prad indukowany przez cewki w czesciach podlegajacych pomiarowi zagesci sie wsku¬ tek efektu naskórkowosci w warstwie ze¬ wnetrznej, której grubosc zalezy zasadni¬ czo od glebokosci, do której siega cemen¬ towanie, gdyz przenikalnosc magnetyczna warstwy zewnetrznej rózni sie wskutek wiekszej zawartosci wegla od przenikal¬ nosci wlasciwej materialowi rdzennemu, innej zas przenikalnosci odpowiada inna indukcyjnoisc cewki.Jest rzecza oczywista, ze jako wzorca mozna uzyc takze takiego ciala, które swa jednorodna budowa odpowiada zewnetrz¬ nej warstewce objetej zasiegiem cemento¬ wania. W takim przypadku nastepuje od¬ wrócenie warunków opisanych poprzed¬ nio, to znaczy wyrównania mostku mier¬ niczego dokonywa sie przy duzej czesto¬ tliwosci, zaklócenie zas równowagi most¬ ku ujawnia sie przy czestotliwosci odpo¬ wiednio mniejszej.Wreszcie mozliwe jest równiez porów¬ nywanie z soba dwu czesci cementowa¬ nych. Odchylenie od pewnej okreslonej tolerancji w cementowaniu odpowiada wówczas pewnemu okreslonemu odchyle¬ niu czestotliwosci.Okazalo sie przy tym, ze korzystne jest uwydatnienie wskazan przez wyrów¬ nanie mostku mierniczego przy sredniej czestotliwosci. Jezeli do wyrównanego w ten sposób mostku wprowadzi sie czesci odrózniajace sie wieksza lub mniejsza gle- — 3 -bokoscia, do której siega cementowanie, to przez zmiane czestotliwosci mozna znów dla kazdej czesci uzyskac pewne mi¬ nimalne wychylenie instrumentu zerowe¬ go. Przypadek taki zachodzi zawsze wte¬ dy, gdy rozklad gestosci pradu, wywolany efektem naskórkowosci, jest podobny do tego rozkladu, który mial miejsce przy wyrównywaniu mostku mierniczego. Przy¬ puscmy, ze porownywujac odpowiadajaca materialowi rdzennemu czesc jednorodna z czescia, której glebokosc cementowania wynosi 5/10 mm, dokonano wyrównania przy czestotliwosci wynoszacej 3000 c/s.Zageszczenie pradu w warstwie -zewnetrz¬ nej czesci badanej jest juz znaczne przy tej czestotliwosci, za czym prad przeply¬ wa przede wszystkim przez cementowana warstwe przedmiotu poddanego badaniu.Indukcyjnosc cewki, miarodajna dla wy¬ równania mostku mierniczego, zalezy od przenikalnoisci magnetycznej, wlasciwej warstewce cementowanej, a w malym tyl¬ ko stopniu od przenikalnosci magnetycz¬ nej -materialu rdzennego. Stosunek dzia¬ lan, wywieranych przez te dwie rózne przenikalnosci, odpowiada wiec rozkla¬ dowi pradu przy danej czestotliwosci. Po zastapieniu przedmiotu poddanego bada¬ niu przedmiotem silniej cementowanym zmienia sie zatem stosunek skutecznych przenikalnosci w sposób taki, iz udzial warstwy zewnetrznej w przewodzeniu pradu ulega zwiekszeniu. Ta zmiana po¬ woduje zas z kolei rzeczy zmiane induk- cyjnosci cewki, a tym samym powoduje zmiane nastawienia na mostku mierni¬ czym. W celu przywrócenia pierwotnego rozdzialu nalezy zmniejszyc czestotliwosc tak, aby magnetyczne 'wlasciwosci mate¬ rialu rdzennego zaczely odgrywac role wskutek spowodowanego obnizeniem cze¬ stotliwosci zmniejszenia sie zageszczenia pradu w warstwie zewnetrznej. Jezeli stan pierwotny zostanie przywrócony w takim samym stopniu jak poprzednio, to wskazanie instrumentu mostkowego osiag¬ nie znowu wartosc minimalna. Kazdej gle¬ bokosci cementowania odpowiada wiec pewna okreslona czestotliwosc, przy któ¬ rej osiaga sie doskonale wyrównanie mo¬ stku. Nastawienie na owo minimum jest niezwykle ostre i nie zalezy od ewentual¬ nych wahan napiecia.Poniewaz przy opisanym sposobie ie- dynie ta zmiana wskazan posiada znacze¬ nie, która jest zalezna od czestotliwosci, a nie jest zalezna od warunków, które przy wyrównywaniu mostku musza byc dopelnione, przeto pomiarom mozna pod¬ dawac takze przedmioty, które uprzednio przechodzily rózne stany cieplne lub ma¬ gnetyczne. Pod tym wzgledem rózni sie wiec niniejszy wynalazek zasadniczo i ko¬ rzystnie od tak zwanych metod magne¬ tycznych, zalecanych n,p. do wyznaczania zawartosci wegla, które daja wyniki, na¬ dajace sie do uzytku tylko wtedy, gdy po¬ równywa sie ze soba przedmioty, które uprzednio przeszly jednakowe stany obróbki.Wynalazek niniejszy dotyczy poza tym przyrzadu do badania materialów, uzytecz¬ nego szczególnie w urzadzeniach sluza¬ cych do mierzenia warstw, wytworzo¬ nych w przedmiotach metalowych, a prze¬ de wszystkim stalowych, w szczególnosci zas do mierzenia glebokosci cementowa¬ nia, azotowania, krzemowania, odweglania i tym podobnych, przy czym urzadzenia takie sa tym znamienne, iz stosuje sie w nich zródla pradu zmiennego o dajacej sie zmieniac w sposób ciagly czestotliwo¬ sci i o mozliwie stalej amplitudzie. Urza¬ dzenie wspomniane ostatnio jest ponadto znamienne tym, ze zmiany czestotliwosci napiecia, zasilajacego mostek, dokonywa sie przez zastosowanie tzw. metody dud¬ nieniowej. Korzystne jest przy tym wy¬ twarzanie nakladanych na siebie czesto¬ tliwosci w ukladzie sprzezenia zwrotnego, np. w ukladzie Meissnera, Poza tym ko- — 4 —rzystne jest takze nakladanie czestotli¬ wosci w heksodzie mieszajacej.W szczególnosci nalezy jeszcze podac nastepujace wskazówki: Doswiadczenie wykazala, ze przy opi¬ sanym magnetycznym sposobie badania materialów korzystne jest stosowanie pra¬ dów zmiennych o róznej czestotliwosci.Szczególnie korzystny jest np. nie pocia¬ gajacy za soba jakiegokolwiek zniszczenia pomiar warstewek, wytworzonych w sta¬ lach przez naweglanie lub azotowanie przy uzyciu zródla pradu zmiennego, któ¬ rego czestotliwosc moze byc zmieniana w sposób ciagly w obszarze od 20 do 10 000 c/s przy zachowaniu stalej ampli¬ tudy.Dogodna mozliwosc stwarzania takich zródel pradu daje znana zasada dudnien.Kazdy z dwu generatorów pradu o duzej czestotliwosci wytwarza napiecie zmien¬ ne, którego czestotliwosc jest wieksza od najwiekszej czestotliwosci roboczej, wy¬ stepujacej w magnetycznym instrumencie mierniczym. Obydwa napiecia zmienne doprowadza sie do lampy mieszajacej, otrzymujac w obwodzie anodowym tej lampy trzecia czestotliwosc, która równa sie róznicy czestotliwosci doprowadza¬ nych. Jezeli jeden z dwu generatorów da¬ je czestotliwosc wynoszaca 110 kc/s, dru¬ gi zas generator — czestotliwosc wyno¬ szaca 100 kc/s, to czestotliwosc dudnien, czyli czestotliwosc napiecia roboczego wynosi 10 000 c/s. Jezeli wiec czestotli¬ wosc jednego generatora, np. czestotli¬ wosc 100 kc/s, utrzyma sie bez zmiany, a czestotliwosc drugiego generatora bi¬ dzie zmieniana w sposób ciagly od 100 kc/s do 110 kc/s, to wskutek nakladania obu tych czestotliwosci otrzyma sie na¬ piecie robocze o czestotliwosci nastawial- nej w granicach od 0 do 10 000 c/s. Wzgle¬ dna zmiana czestotliwosci generatora o na¬ stawianej czestotliwosci wynosi przy tym tylko 10%. Taka zmiane czestotliwosci generatora mozna osiagnac, przy zachowa¬ niu stalosci amplitudy jego drgan, za po* moca prostych srodków, np. przez zasto¬ sowanie obrotowego kondensatora jako zmiennej pojemnosci obwodu oscylacyjne¬ go. Natomiast bezposrednie zmienianie czestotliwosci generatora lampowego w granicach od 0 do 10 000 c/s napotyka na znaczne trudnosci techniczne i nie da sie przeprowadzic jednoczesnie z dopelnie¬ niem postulatu, iz amplituda drgan powin¬ na byc stala. Zastosowanie zasady dud¬ nien w generatorze drgan do magnetycz¬ nej metody badania; materialów przedsta¬ wia wieic istotna korzysc.Jako przyklad mozna przyjac urzadze¬ nie do badania materialów, przedstawione na fig. 1. Cewki 1, 2 tworza wraz z opora¬ mi 3, 4 mostek mierniczy znanego rodzaju.Wewnatrz cewek znajduje sie wzorzec 5 oraz poddany badaniu przedmiot 6. W celu dogodnego wyrównania mostku moz¬ na zmieniac samoindukcje cewki 1 przez mniej lub wiecej glebokie wsuwanie wzor¬ ca 5. Zmienny opór 7, zalaczony równole¬ gle do tej cewki, umozliwia ostre nasta¬ wienie równowagi mostku. Napiecia zmiennego do zasilania mostku o czesto¬ tliwosci zmiennej w granicach od 20 do 5000 c/s dostarcza generator dudnienio¬ wy 8 ze wzmacniaczem mocy, którego skala wycechowana jest w dowolnych jed¬ nostkach. Jako przyrzadu zerowego uzy¬ wa sie dwustopniowego woltomierza^ lam¬ powego 9. Wyrównania mostku dokonywa sie dla przedmiotu o znanej glebokosci cementowania i wzorca z jednorodnego materialu przy wyznaczonej' uprzednio czestotliwosci. Cechowaliie mostku mozna przeprowadzic przy pomocy dalszych przedmiotów o znanej glebokosci cemen¬ towania.Opisany sposób wyznaczania gleboko¬ sci cementowania oraz urzadzenie do wy¬ konywania tego sposobu nadaja sie rów-, niez do pomiaru glebokosci azotowania, — 5 -glebokosci odweglania oraz do kontroli wszelkich zabiegów, przy których mate¬ rial uleiga zniiaoiiom aa swej powierzchni.Fig. 2 przedstawia uklad róznicowy, skladajacy sie z cewek wzbudzajacych 10, 11 oraz cewek wskaznikowych 12, 13.Cewki 10 i 12 jak równiez cewki 11 i 13 sa nawiniete wspólnie na dwa korpusy.Wzorzec 14 jeslt wsuniety w zespól cewek 10, 12, próbka 15 zas — w zespól cewek 11, 13. Cewki 12, 13, polaczone równole¬ gle i nawiniete w tym samym kierunku, $a zalaczone do woltomierza lampowego.Wyrównanie i cechowanie zespolu odby¬ wa sie w taki sam sposób. Do przewodów, 16 jest przy tym przylaczony woltomierz lampowy.Jezeli próbka i wzorzec sa jednakowe pod wzgledem elektrycznym i magnetycz¬ nym, to napiecia, indukowane w cewkach wskaznikowych, znosza sie, a woltomierz lampowy nie wychyla sie. Jezeli jednak przy pewnej okreslonej czestotliwosci wlasnosci obu czesci zaczna sie róznic, to napiecie w jednej cewce staje sie wieksze od napiecia w drugiej, czyli napiecia indu¬ kowane nie znosza sie juz, a ich róznice mozna odczytac na woltomierzu lampo¬ wym. Czestotliwosc, przy której ten stan rzeczy zachodzi, stanowi znów miare gle¬ bokosci, do której siega cementowanie.Pomysl wynalazczy objasniono blizej w sposób schematyczny na 'dalszym przy¬ kladzie, z którym wiaze sie fig. 3. Lampy trójelektrodowe 21 \ 22 pracuja w ukla¬ dzie Meissnera, wytwarzajac drgania wiel¬ kiej czestotliwosci, np. 100 kc/s. Czesto¬ tliwosc generatora 22 moze byc w spo¬ sób ciagly zmieniana w zakresie miedzy 100 kc/s a 110 kc/s przy pomocy kon¬ densatora obrotowego 23. Dóstarczpne przez generatory 21 i 22 napiecia wielkiej czestotliwosci dopnowadza sie poprzez kondensatory sprzegajace 24 i 25 do siatek rozrzadczych heksody mieszajacej 26, z której anody pobiera sie czestotliwosc dud¬ nien poprzez filtr 27, po czym wzmacnia sie ja w pentodowym wzmacniaczu l28.Wzmocniona dla celów mierniczych cze¬ stotliwosc mozna nastepnie doprowadzic poprzez dopasowujacy transformator 29 do magnetycznego przyrzadu mostkowego albo róznicowego wedlug wynalazku. PL