Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urzadze¬ nie do pomiaru twardosci i kontroli struktury ele¬ mentów stalowych, zwlaszcza elementów lozysk to¬ cznych, które dzialaja na zasadzie porównywania wlasnosci magnetycznych materialu badanego 5 przedmiotu, które sa funkcja jego twardosci i struktury z parametrami magnetycznymi przed¬ miotu wzorcowego.Znane dotychczas urzadzenia do badania twar¬ dosci na przyklad typu Brinella, Vickersa, Rock- 10 wella itp. maja te zasadnicza wade, ze poddawane badaniom niewielkie przedmioty stalowe na przy¬ klad elementy lozysk tocznych ulegaja zniszczeniu, wskutek czego nadaja sie one wylacznie do kon¬ troli statystycznej. 15 Inna wada tych urzadzen podobnie jak i urza¬ dzenia typu Share'a jest fakt, ze badaja one twar¬ dosc przedmiotu tylko na niewielkiej czesci jego powierzchni, wskutek czego o twardosci sredniej lub jej odchyleniach mozna wnioskowac wylacznie 20 na zasadzie prawdopodobienstwa.W ostatnim czasie opracowano teoretycznie pod¬ stawy badania twardosci sposobem magnetycznym.Istota tego sposobu polega na wykorzystaniu zmian wlasnosci magnetycznych tworzyw zwiazanych ze 25 zmiana jego struktury twardosci i skladu chemi¬ cznego. Prowadzone dotychczas próby konstruowa¬ nia urzadzen do badania twardosci, opartych na tej zasadzie konczyly sie jednak niepowodzeniem po¬ niewaz wplyw ubocznych czynników takich jak 30 2 zmjany skladu chemicznego lub niewielkie róznice wymiarów zawarte w granicach tolerancji wykona¬ nia przedmiotu na jego wlasnosci magnetyczne jest tak duzy, ze uniemozliwia uzyskanie wlasci¬ wego obrazu zmian tych wlasnosci w funkcji zmian twardosci.W celu usuniecia tej wady zastosowano urzadze¬ nia ze wskaznikami oscyloskopowymi, w których wynik pomiaru ma postac wykresu zmian wlasno¬ sci magnetycznych, przy czym na podstawie analizy tego wykresu mozna wnioskowac o wplywie na te wlasnosci poszczególnych czynników takich jak: sklad chemiczny, struktura, twardosc i odchylenia wymiarowe. Ten skomplikowany sposób pomiaru oraz wysoki koszt samych urzadzen uniemozliwia jednak zastosowanie ich na skale przemyslowa.Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urzadze¬ nie do pomiaru twardosci oraz kontroli struktury elementów stalowych oparte na zasadzie porów¬ nywania wlasnosci magnetycznych badanego przed¬ miotu z wlasnosciami magnetycznymi przedmiotu wzorcowego oraz pomiaru tych zmian wlasnosci magnetycznych, które sa funkcja zmian twardosci i struktury. Urzadzenie wedlug wynalazku jest za¬ opatrzone w przekaznik fazowo-czuly eliminujacy wplyw ubocznych czynników na przyklad odchyle¬ nia wymiarów lub zmiany skladu chemicznego na wlasnosci magnetyczne badanego przedmiotu i sygnalizujacy tylko te odchylenia parametrów magnetycznych, które pochodza od zmian struktu- 4900149001 ry i twardosci, ponadto jest ono wyposazone w czujniki transformatorowe z otwartym obwo¬ dem magnetycznym, stanowiace elementy mostka pradu zmiennego, których cewki zaopatrzone sa w gniazda z mikrowylacznikami umozliwiajace sa¬ moczynne wlaczenie mostka po umieszczeniu w nich przedmiotu oraz jego wylaczenie w trakcie jego wyjmowania, wskutek czego unika sie gwal¬ townych odchylen od równowagi, które moglyby uszkodzic miernik magnetoelektryczny wlaczony na przekatnej mostka.Dzieki prostej konstrukcji i mozliwosci bezpo¬ sredniego odczytu pomiaru oraz sygnalizacji od¬ chylen od nastawionych tolerancji urzadzenie we¬ dlug wynalazku moze znalezc szerokie zastosowa¬ nie w warunkach produkcyjnych zwlaszcza do ba¬ dania twardosci i kontroli struktury elementów lozysk tocznych. Umozliwia ono okolo 30-to krotne zwiekszenie wydajnosci badan w porównaniu do metod klasycznych, wyeliminowanie uszkodzen ba¬ danych przedmiotów, a takze podniesienie jakosci badania dzieki temu, ze podlega mu cala po¬ wierzchnia przedmiotu, a nie jej wybrane elementy.Wynalazek jest blizej wyjasniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urza¬ dzenia, fig. 2 — jego przykladowy schemat elek¬ tryczny, a fig. 3 — przykladowa konstrukcje czujni¬ ka transformatorowego.Urzadzenie magnetyczne, do pomiaru twardosci i kontroli struktury elementów stalowych wedlug wynalazku sklada sie z nastepujacych podstawo¬ wych zespolów: mostka pradu zmiennego M, na przekatnej którego jest wlaczony uklad pomiaro¬ wy A z wskaznikiem magneto-elektrycznym wzma¬ cniacza elektronicznego W wzmacniajacego impulsy mostka spowodowane odchyleniami od stanu rów¬ nowagi magnetycznej, ze sterowanego tymi impul¬ sami przekaznika fazowo-czulego P, który elimi¬ nuje wplyw ubocznych czynników poza twardoscia i struktura na zmiany parametrów magnetycznych, z wlaczonego w obwód przekaznika P ukladu sy¬ gnalizacyjnego S oraz z ukladu Z zasilajacego mo¬ stek, wzmacniacz i przekaznik.Mostek M pradu zmiennego sklada sie z czterech galezi, z których dwie, tworzace uzwojenie wtór¬ ne Lwl i Lw2 czujników transformatorowych sta¬ nowia opornosci indukcyjne, a dwie pozostale R2 i R3 lacznie z potencjometrem R4 — opornosci omowe. Uzwojenia pierwotne Lpl i Lp2 czujników transformatorowych sa ze soba polaczone szerego¬ wo i wlaczone do obwodu pradu zmiennego za posrednictwem mikrowylaczników MPi i MP2, przy czym sa one sprzezone indukcyjnie z uzwojeniami wtórnymi Lwl i LW2- We wnetrzu cewki jednego z czujników transformatorowych umieszcza sie przedmiot badany 1, a we wnetrzu cewki drugiego z nich przedmiot wzorcowy 2, wskutek czego sta¬ nowia one rdzenie magnetyczne tych czujników. Na przekatnej mostka jest wlaczony potencjometr Ri sluzacy do regulacji czulosci, z którego napiecie jest odprowadzane do ukladu pomiarowego A i wzmacniacza W, przy czym jeden z punktów przekatnej stanowi slizgacz potencjometru R4, slu¬ zacego do zrównowazenia mostka. Uklad pomiaro¬ wy A sklada sie z miernika magnetoelektrycznego, który mierzy amplitude spadku napiecia na opo¬ rze Ri, proporcjonalna do wielkosci odchylenia mo¬ stka od stanu równowagi, oraz z prostownika Pr wlaczonego na przekatna mostka M i zasilajacego 5 ten prostownik.Wzmacniacz W urzadzenia stanowi typowy wzmacniacz oporowo-pojemnosciowy, zlozony z pentody napieciowej Vi, którego siatka jest pola¬ czona z potencjometrem Ri na przekatnej mostka io M za posrednictwem potencjometru R5 sluzacego do dodatkowej regulacji czulosci oraz kondensatora odcinajacego Cx oraz z ukladu opornosci R6, R7 i R8 i pojemnosci C2, C3, C4. Wzmacniacz W jest zasilany pradem stalym z zasilacza Z. 15 Podstawowym elementem przekaznika fazowo- czulego P jest lampa gazowana V2, której siatka sterujaca jest polaczona z jednej strony za po¬ srednictwem opornosci R10 i kondensatora C4 ze wzmacniaczem W, a z drugiej za posrednictwem 20 opornosci R9 z zasilacza ujemnego napiecia ZU, natomiast w obwód anody tej lampy V2 jest wla¬ czony przekaznik teletechniczny Pt, blokowany kondensatorem C6, i zasilany napieciem zmiennym jednego z uzwojen transformatora Tr, poprzez prze- 25 suwnik fazowy Pf, wylacznik K2 i opornosc Ri2.Uklad sygnalizacyjny sklada sie z lampy Llf za¬ silanej z transformatora Tr, która sygnalizuje wla¬ czenie urzadzenia do sieci oraz z lampy L2 wlacza¬ nej za posrednictwem styku lPt przekaznika tele- 30 technicznego Pt.Uklad zasilania Z sklada sie z transformatora Tr, którego czesc uzwojenia pierwotnego sluzy do za¬ silania uzwojen pierwotnych Lpl i Lp2 czujników transformatorowych, uzwojenie wtórne 3 do zasi- 35 lania obwodów zarzenia lamp Vi i V2 i ukladu syg¬ nalizacyjnego S, uzwojenie 4 do zasilacza ujemne¬ go napiecia ZU, uzwojenie 5 do zasilania przesuw- nika fazowego Pf, uzwojenia 6 do zasilacza pradu stalego ZS, wzmacniacza, a uzwojenie 7 do zasila- 40 nia lampy prostowniczej tego zasilacza ZS. Trans¬ formator Tr jest zasilany z sieci pradu zmiennego za posrednictwem bezpiecznika B i wlacznika Kx.Czujnik transformatorowy przedstawiony w przykladowym rozwiazaniu na fig. 3 stanowi cew- 45 ke z uzwojeniem pierwotnym Lpl i wtórnym Lwl.Karkas K tej cewki jest zaopatrzony wewnatrz w wymienne gniazdo G dostosowane wymiarami i ksztaltem do badanego przedmiotu 1, umieszczo¬ nego w jego wnetrzu. W dolnej czesci karkasu jest umieszczona wkladka N z osadzonym w niej popychaczem D, uruchamiajacym pod dzialaniem ciezaru wlozonego do gniazda przedmiotu mikro- wylacznik MP^ Uzwojenia cewek czujników sa przy tym wykonane w ten sposób, ze uzwojenie pierwotne Lpl, znajduje sie na zewnatrz uzwojenia wtórnego Lw, dzieki czemu uzyskuje sie podwyz¬ szenie czulosci ukladu.Dzialanie urzadzenia magnetycznego do pomiaru 60 twardosci i kontroli struktury elementów stalo¬ wych wedlug wynalazku opisano ponizej, W obydwu czujnikach transformatorowych mostka pradu zmiennego umieszcza sie identyczne przed¬ mioty wzorcowe 2 o wymaganej sredniej twardosci 65 i strukturze i za pomoca potencjometru R4 spro- 5049001 wadza sie mostek M do stanu równowagi, któremu odpowiada zerowe wskazanie przyrzadu magneto- elektrycznego ME. Nastepnie wyjmuje sie przed¬ miot wzorcowy z jednego z czujników i wklada na jego miejsce przedmiot wzorcowy o wlasnosciach (twardosci i strukturze) odpowiadajacej graniczne¬ mu odchyleniu od wzorca, po czym za pomoca po¬ tencjometru Ri dobiera sie taka wielkosc napiecia sterujacego wzmacniaczem W, aby wychylenia mo¬ stka od stanu równowagi miescily sie w granicach wychylen miernika magneto-elektrycznego ME.Nastepnie za pomoca zasilacza ujemnego napiecia ZU dobiera sie takie napiecie ujemne na siatco sterujacej lampy gazowanej V2, a równoczesnie za pomoca przesuwnika fazowego PF — takie prze¬ suniecie fazowe napiecia anodowego tej lampy V2 w stosunku do napiecia impulsów z mostka pradu zmiennego, aby impuls graniczny spowodowal zapa¬ lenie lampy V2, zadzialanie przekaznika teletech¬ nicznego Pt,; zwarcie styku lPt oraz zamkniecie obwodu lampy sygnalizacyjnej L2. Takie nastawie¬ nie lampy V2 powoduje równoczesnie jej uczulenie na impulsy o okreslonym przesunieciu fazowym pochodzacym; od zmian twardosci materialu bada¬ nego przedmiotu, wskutek czego inne impulsy po¬ chodzace na przyklad od zmiany skladu chemicz¬ nego materialu lub odchylen wymiarów i ksztaltu geometrycznego przedmiotu nie powoduja zaplonu lampy. Dzieki temu eliminuje sie wplyw ubocz¬ nych czynników na wskazania urzadzenia.Po wyjeciu przedmiotu wzorcowego o wlasno¬ sciach granicznych wklada sie do gniazda G jed¬ nego z czujników transformatorowych badany przedmiot 1, na przyklad waleczek lozyska tocz¬ nego, który pod dzialaniem ciezaru wlasnego prze¬ suwa popychacz D i wlacza mikroprzelacznik MPX zamykajac obwód zasilania mostka. Przyrzad mag- neto-elektryczny ME ukladu pomiarowego A wska¬ zuje wówczas odchylenie wlasnosci magnetycznych badanego przedmiotu 1, natomiast przekaznik fa¬ zowy P wyselekcjonowuje impulsy pochodzace od zmian twardosci i struktury badanego przedmiotu i powoduje w przypadku przekroczenia granicy to¬ lerancji — zaplon lampy gazowanej V2, zadziala¬ nie przekaznika Pt i zapalenie lampy sygnalizacyj¬ nej L2. Natomiast w przypadku, gdy twardosc i struktura przedmiotu jest zawarta w granicach tolerancji zaplon lampy gazowanej V2 nie naste¬ puje.Urzadzenie magnetyczne do pomiaru twardosci 10 15 20 25 40 45 6 i kontroli struktury elementów stalowych wedlug wynalazku moze znalezc zastosowanie zwlaszcza do badania elementów lozysk tocznych. Moze ono byc przy tym latwo wlaczone w linie automatyczna kontroli tych elementów; w tym przypadku prze¬ kaznik teletechniczny Pt steruje urzadzeniem sor¬ tujacym elementy. PL