RU2498281C1 - Термоэлектрический способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла - Google Patents
Термоэлектрический способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498281C1 RU2498281C1 RU2012116375/28A RU2012116375A RU2498281C1 RU 2498281 C1 RU2498281 C1 RU 2498281C1 RU 2012116375/28 A RU2012116375/28 A RU 2012116375/28A RU 2012116375 A RU2012116375 A RU 2012116375A RU 2498281 C1 RU2498281 C1 RU 2498281C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heated electrodes
- group
- controlled product
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла. Сущность: заключается в том, что используют две группы одинаково нагретых электродов из одного материала, устанавливают одну группу нагреваемых электродов на контролируемое изделие, а другую па эталонный образец, измеряют разностную термоЭДС, возникающую при контакте первой группы нагреваемых электродов с контролируемым изделием и второй группы нагреваемых электродов с эталоном, о качестве поверхностного слоя судят по ее величине, при этом сначала измеряют температуру контролируемого изделия, используя которую изменяют температуру групп нагреваемых электродов таким образом, чтобы используемая при измерении термоЭДС разностная температура между первой группой нагреваемых электродов и контролируемым изделием, а также между второй группой нагреваемых электродов и эталоном оставалась одинаковой при любых колебаниях температуры контролируемого изделия и эталона, после чего измеряют разностную термоЭДС. Технический результат: устранение влияния температуры контролируемого изделия на величину разностной термоЭДС. 1 ил., 2 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля физико-химических свойств поверхностных слоев металла контролируемого изделие, подвергнутого термической или химико-термической обработке, а также для выявления областей пластической деформации, предшествующей разрушению, необходимых для выявления остаточного ресурса.
Известен способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла (SU 670868 A1, МКП 5 G01N 25/32, опубл. 30.06.1979 г.), выбранный в качестве прототипа, заключающийся в измерении термоЭДС, возникающий при контакте нагреваемых электродов с контролируемым изделием, и сопоставлении с термоЭДС эталонного образца. Используют две группы одинаково нагретых электродов из одного материала, устанавливаемых на обработанную и необработанную поверхность детали, а о качестве поверхностного слоя судят по величине суммарной термоЭДС электродов.
В этом способе контроля в качестве холодного электрода выступает контролируемое изделие. Поэтому если его температура изменяется при разных условиях контроля, например, в первый раз изделие контролируют при положительной температуре внешней окружающей среды, а второй раз - при отрицательной температуре, то при одинаковом качестве поверхностного слоя величина термоЭДС будет различной.
Недостатком этого способа является влияние на величину разностной термоЭДС температуры контролируемого изделия, в результате этого нельзя однозначно судить о качестве поверхностного слоя.
Задачей изобретения является устранение влияния температуры контролируемого изделия на величину разностной термоЭДС.
Поставленная задача решена за счет того, что в термоэлектрическом способе неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла, так же как в прототипе, используют две группы одинаково нагретых электродов из одного материала, устанавливают одну группу нагреваемых электродов на контролируемое изделие, а другую на эталонный образец, измеряют разностную термоЭДС, возникающую при контакте первой группы нагреваемых электродов с контролируемым изделием и второй группы нагреваемых электродов с эталонным образцом, а о качестве поверхностного слоя судят по ее величине.
Согласно изобретению сначала измеряют температуру контролируемого изделия,
используя которую изменяют температуру групп нагреваемых электродов таким образом, чтобы используемая при измерении термоЭДС разностная температура между первой группой нагреваемых электродов и контролируемым изделием, а также между второй группой нагреваемых электродов и эталонным образцом, оставалась одинаковой при любых колебаниях температуры контролируемого изделия и эталона.
Известно, что абсолютная термоЭДС металлов и сплавов зависит от разности температур между нагреваемым и холодным электродами [В.Г. Лившиц, В.С. Крапошин, Я.Л. Линецкий. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980, стр.232, формула 235)]:
e=a+2bΔТ+3cΔТ2,
где a, b, c - коэффициенты уравнения;
ΔТ - разность температур между нагреваемым и холодным электродами.
Разностная термоЭДС, используемая в прототипе, определяется выражением:
e1-e2=(a1-a2)+2ΔT(b1-b2)+3ΔT2(c1-c2),
где а1, b1, c1 - коэффициенты уравнения, определяющего термоЭДС контролируемого изделия;
a2, b2, c2 - коэффициенты уравнения, определяющего термоЭДС эталонного образца,
ΔТ - разность температур между нагреваемым и холодным электродами.
Таким образом, разностная термоЭДС будет оставаться неизменной для одного контролируемого изделия, если параметры контроля неизменны, то есть разность температур между нагреваемым и холодным электродами постоянна.
На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.
В таблице 1 приведены значения разностной термоЭДС, измеренные предлагаемым способом, от деформации при различных температурах контролируемого изделия.
В таблице 2 приведены результаты измерения термоЭДС по способу прототипу.
Заявляемый способ осуществлен с помощью устройства для контроля качества поверхностного слоя металла (фиг.1), содержащего последовательно соединенные первую группу нагреваемых электродов 1, эталонный образец 2, контролируемое изделие 3, вторую группу нагреваемых электродов 4. Нагреватель 5 размещен с возможностью воздействия на первую 1 и вторую 4 группы нагреваемых электродов. Входы дифференциального усилителя 6 подключены к первой и второй группам нагреваемых электродов 1 и 4. Выход дифференциального усилителя 6 подключен к аналого-цифровому преобразователю 7 (АЦП). Выход аналого-цифрового преобразователя 7 (АЦП) подключен к первому входу микроконтроллера 8, к первому выходу которого подключен индикатор 9. Датчик температуры 10 подключен ко второму входу микроконтроллера с возможностью теплового контакта с контролируемым изделием 3. Второй выход микроконтроллера подключен r блоку управления нагревателем 11. Выход блока управления нагревателем 11 подключен к нагревателю 5.
Первая и вторая группы нагреваемых электродов 1 и 4, выполнены из одного материала, например, из меди. Нагреватель 5 может быть стандартным мощностью 25 ватт. Дифференциальный усилитель 6 должен быть с малым дрейфом напряжения смещения нуля, например, К140УД17. Аналого-цифровой преобразователь 7 (АЦП) может быть стандартным, например, К1113ПВ1, микроконтроллер 8 может быть стандартным, например, ATMEGA 16. Индикатор 9 может быть выполнен на светодиодах АЛС324А. Датчик температуры 10 может быть стандартным, например, термопара хромель-алюмель. Блок управления нагревателем 11 может быть выполнен на транзисторе, например, КТ 818Г. Эталонный образец 2 должен быть изготовлен из того же материала и той же плавки, что и контролируемое изделие 3.
Предлагаемым способом был проведен контроль качества поверхностного слоя металла девяти контролируемых изделий из трех марок сталей 12Х18Н10Т; 0.8ПС-5 и СТ3, по три образца из каждой марки.
Предварительно каждое контролируемое изделие 3 было подвергнуто разной степени пластической деформации на разрывной машине с компьютерным управлением. Для сравнения с результатами, полученными заявляемым способом, величину пластической деформации (абсолютное удлинение) измеряли штангенциркулем.
Контроль пластической деформации был проведен при трех значениях температуры каждого контролируемого изделия 3 и каждого эталонного образца 2, аналогично, как и по способу прототипу.
Вначале термоЭДС поверхностного слоя контролируемого изделия 3 измеряли при температуре +25°C. Процедуру контроля проводили следующим образом: вначале с помощью датчика температуры 10 измеряли температуру контролируемого изделия 3, и передавали данные в микроконтроллер 8, сигнал которого поступал в блок управления нагревателем 11, который устанавливал такую температуру нагревателя 5, чтобы разность температур между группами нагреваемых электродов 1, 4 и контролируемым изделием 3 и эталонным образцом 2, поддерживалась одинаковой. Нагреватель 5 воздействовал на группы нагреваемых электродов 1 и 4. Длительность воздействия контролировали микроконтроллером 8, и как только температура групп нагреваемых электродов 1 и 4 достигала требуемого значения (в примере разность температур была задана в 130°C), микроконтроллер 8 выдавал сигнал на индикатор 9, включая его для отображения величины измеренной термоЭДС. Между первой группой нагреваемых электродов 1 и эталонным образцом 2, изготовленным из той же марки стали и той же плавки, что и контролируемое изделие 3, возникала термоЭДС 1, которая поступала на первый вход дифференциального усилителя 6. Между второй группой нагреваемых электродов 4 и контролируемым изделием 3 также возникала вторая термоЭДС 2, которая поступала на второй вход дифференциального усилителя 6. Дифференциальный усилитель 6 вычитал термоЭДС 1 из термоЭДС 2. Разностная термоЭДС усиливалась дифференциальным усилителем 6 и поступала в аналого-цифровой преобразователь 7 (АЦП), который преобразовывал аналоговую величину в цифровой код, который поступал в микроконтроллер 8. Микроконтроллер 8 преобразовывал двоичный код аналого-цифрового преобразователя 7 (АЦП) в семисегментный код. Этот код поступал в индикатор 9, который отображал величину термоЭДС.
Затем контролируемое изделие 3 и эталонный образец 2 охлаждали до 0°C и процедуру измерения повторяли. На третьем этапе контролируемое изделие 3 и эталонный образец 2 охлаждали до -25°C и проводили измерения термоЭДС.
Результаты контроля приведены в таблице 1, из которой видно, что использование заявляемого способа позволяет однозначно определить одинаковую величину пластической деформации поверхностного слоя металла (0,6 мм, 1,9 мм, 3,5 мм) при изменении температуры контролируемого изделия.
Для сравнения в таблице 2 приведены результаты измерения термоЭДС по способу прототипу. Контролируемое изделие было изготовлено из стали СТ3 и предварительно было подвергнуто деформации в 3,3 мм. Деформацию (абсолютное удлинение) контролируемого образца измерили штангенциркулем. Эталонный образец был изготовлен из стали СТ3 той же плавки, что и контролируемое изделие. Из таблицы 2 видно, что при изменении температуры контролируемого изделия изменяется величина термоЭДС, в результате этого делается вывод о разной степени пластической деформации поверхностного слоя, что не соответствует действительности.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет устранить влияние сезонных или других колебаний температуры контролируемого изделия и эталонного образца на величину разностной термоЭДС.
Таблица 1 | |||||||||
Деформация, мм | Дифференциальная термоЭДС, мВ | ||||||||
Сталь 12Х18Н10Т | Сталь 0,8ПС-5 | Сталь 3 | |||||||
Температура | Температура | Температура | |||||||
-25°C | 0°C | +25°C | -25°C | 0°C | +25°C | -25°C | 0°C | +25°C | |
0 | 0±0,5 | 0±0,5 | 0±0,5 | 0±0,5 | 0±0,5 | 0±0,5 | 0±0,5 | 0±0,5 | 0±0,5 |
0,6 | 2±0,5 | 2±0,5 | 2±0,5 | 2±0,5 | 2±0,5 | 2±0,5 | 3±0,5 | 3±0,5 | 3±0,5 |
1,9 | 3±0,5 | 3±0,5 | 3±0,5 | 5±0,5 | 5±0,5 | 5±0,5 | 5±0,5 | 5±0,5 | 5±0,5 |
3,5 | 6±0,5 | 6±0,5 | 6±0,5 | 7±0,5 | 7±0,5 | 7±0,5 | 9±0,5 | 9±0,5 | 9±0,5 |
Таблица 2 | |
Температура, °С | Дифференциальная термоЭДС, мВ |
-25 | 21±0,5 |
0 | 15±0,5 |
+25 | 9±0,5 |
Claims (1)
- Термоэлектрический способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла, заключающийся в том, что используют две группы одинаково нагретых электродов из одного материала, устанавливают одну группу нагреваемых электродов на контролируемое изделие, а другую - на эталонный образец, измеряют разностную термоЭДС, возникающую при контакте первой группы нагреваемых электродов с контролируемым изделием и второй группы нагреваемых электродов с эталоном, о качестве поверхностного слоя судят по ее величине, отличающийся тем, что сначала измеряют температуру контролируемого изделия, используя которую изменяют температуру групп нагреваемых электродов таким образом, чтобы используемая при измерении термоЭДС разностная температура между первой группой нагреваемых электродов и контролируемым изделием, а также между второй группой нагреваемых электродов и эталоном, оставалась одинаковой при любых колебаниях температуры контролируемого изделия и эталона, после чего измеряют разностную термоЭДС.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116375/28A RU2498281C1 (ru) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Термоэлектрический способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116375/28A RU2498281C1 (ru) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Термоэлектрический способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2498281C1 true RU2498281C1 (ru) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012116375/28A RU2498281C1 (ru) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Термоэлектрический способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2498281C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619798C1 (ru) * | 2016-03-22 | 2017-05-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ неразрушающего контроля шероховатости поверхностного слоя металла |
RU2624787C1 (ru) * | 2016-08-03 | 2017-07-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Устройство для неразрушающего контроля шероховатости поверхностного слоя металла |
RU2674562C1 (ru) * | 2017-08-17 | 2018-12-11 | Алексей Сергеевич Комоликов | Способ неразрушающего контроля химического состава и структуры металлов и сплавов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU670868A1 (ru) * | 1977-06-17 | 1979-06-30 | В. Н. Белов | Способ неразрушающего контрол качества поверхностного сло металла |
EP0245660A2 (en) * | 1986-04-30 | 1987-11-19 | International Business Machines Corporation | Scanning thermal profiler and method for investigating surface structures |
SU1377610A1 (ru) * | 1986-09-03 | 1988-02-28 | Тольяттинский политехнический институт | Устройство дл измерени температуры при исследовании процессов поверхностно-пластического деформировани |
SU1529092A1 (ru) * | 1987-06-25 | 1989-12-15 | Минский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Конструкторско-Технологического Института Подшипниковой Промышленности | Способ термоэлектрического контрол поверхностных слоев материалов |
RU2307345C1 (ru) * | 2006-04-10 | 2007-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Термоэлектрическое устройство для контроля неоднородности поверхностного слоя металлов и сплавов |
-
2012
- 2012-04-23 RU RU2012116375/28A patent/RU2498281C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU670868A1 (ru) * | 1977-06-17 | 1979-06-30 | В. Н. Белов | Способ неразрушающего контрол качества поверхностного сло металла |
EP0245660A2 (en) * | 1986-04-30 | 1987-11-19 | International Business Machines Corporation | Scanning thermal profiler and method for investigating surface structures |
SU1377610A1 (ru) * | 1986-09-03 | 1988-02-28 | Тольяттинский политехнический институт | Устройство дл измерени температуры при исследовании процессов поверхностно-пластического деформировани |
SU1529092A1 (ru) * | 1987-06-25 | 1989-12-15 | Минский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Конструкторско-Технологического Института Подшипниковой Промышленности | Способ термоэлектрического контрол поверхностных слоев материалов |
RU2307345C1 (ru) * | 2006-04-10 | 2007-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Термоэлектрическое устройство для контроля неоднородности поверхностного слоя металлов и сплавов |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619798C1 (ru) * | 2016-03-22 | 2017-05-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ неразрушающего контроля шероховатости поверхностного слоя металла |
RU2624787C1 (ru) * | 2016-08-03 | 2017-07-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Устройство для неразрушающего контроля шероховатости поверхностного слоя металла |
RU2674562C1 (ru) * | 2017-08-17 | 2018-12-11 | Алексей Сергеевич Комоликов | Способ неразрушающего контроля химического состава и структуры металлов и сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
De Finis et al. | Fatigue limit evaluation of various martensitic stainless steels with new robust thermographic data analysis | |
Amiri et al. | Rapid determination of fatigue failure based on temperature evolution: Fully reversed bending load | |
Sakagami et al. | Applications of pulse heating thermography and lock-in thermography to quantitative nondestructive evaluations | |
Zhang et al. | Rapid determination of fatigue life based on temperature evolution | |
Krewerth et al. | Application of in situ thermography for evaluating the high-cycle and very high-cycle fatigue behaviour of cast aluminium alloy AlSi7Mg (T6) | |
RU2498281C1 (ru) | Термоэлектрический способ неразрушающего контроля качества поверхностного слоя металла | |
Meneghetti et al. | A two-parameter, heat energy-based approach to analyse the mean stress influence on axial fatigue behaviour of plain steel specimens | |
Martinez et al. | Filler effects on the thermomechanical response of stretched rubbers | |
Amiri et al. | Nondestructive estimation of remaining fatigue life: thermography technique | |
Pandey et al. | AZ31-alloy, H13-die combination heat transfer characteristics by using inverse heat conduction algorithm | |
Walther et al. | Local cyclic deformation behavior and microstructure of railway wheel materials | |
Shiozawa et al. | Experimental study of relationship between energy dissipation and fatigue damage from observation of slip band by atomic force microscope | |
CN107923878B (zh) | 钢材产品的表面特性检查方法和表面特性检查装置 | |
Starke et al. | Advanced evaluation of fatigue phenomena using non-destructive testing methods | |
RU2313082C1 (ru) | Устройство для разбраковки металлических изделий | |
Bär et al. | Combined lock-in thermography and heat flow measurements for analysing heat dissipation during fatigue crack propagation | |
Schaefer et al. | Obtaining a lower estimate of the fatigue limit of metals by a simplified quantitative thermometric approach in a low-cost one-specimen test | |
RU2495410C1 (ru) | Устройство для разбраковки металлических изделий | |
Delpueyo et al. | Measurement of mechanical dissipation in SMAs by infrared thermography | |
Risitano et al. | Definition of the linearity loss of the surface temperature in static tensile tests | |
Bubulinca et al. | Characterization of the mechanical dissipation in shape-memory alloys during stress-induced phase transformation | |
Muzika et al. | Flash pulse phase thermography for a paint thickness determination | |
RU2624787C1 (ru) | Устройство для неразрушающего контроля шероховатости поверхностного слоя металла | |
Urbanek et al. | Lock-In Thermographic Stress Analysis of notched and unnotched specimen under alternating loads | |
Li et al. | Study on the evaluation of localized corrosion of 2024T3 aluminum alloy with EIS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140424 |