RU2727780C1 - Method for determining depth of penetration of electromagnetic field into metal - Google Patents
Method for determining depth of penetration of electromagnetic field into metal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727780C1 RU2727780C1 RU2019145631A RU2019145631A RU2727780C1 RU 2727780 C1 RU2727780 C1 RU 2727780C1 RU 2019145631 A RU2019145631 A RU 2019145631A RU 2019145631 A RU2019145631 A RU 2019145631A RU 2727780 C1 RU2727780 C1 RU 2727780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- penetration
- depth
- electromagnetic field
- field
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электромагнитным методам контроля в сварочном производстве и может быть использовано при упрочнении индукционной наплавкой рабочих органов почвообрабатывающих, кормоприготовительных машин и силосоуборочных комбайнов.The invention relates to electromagnetic control methods in welding and can be used for hardening by induction surfacing of working bodies of soil-cultivating, forage-making machines and forage harvesters.
Известен способ определения глубины проникновения электромагнитного поля в металл (аналог) основанный на теоретическом расчете измерений параметров излучателя в зависимости от толщины металлической заготовки, электропроводности и магнитной проницаемости, а также частоты электромагнитного поля [Дорофеев Л.А. и др., Теория и промышленное применение метода вихревых токов, М., «Машиностроение», 1969, с. 17-22].A known method for determining the depth of penetration of an electromagnetic field into a metal (analogue) based on a theoretical calculation of measurements of the parameters of the emitter, depending on the thickness of the metal workpiece, electrical conductivity and magnetic permeability, as well as the frequency of the electromagnetic field [Dorofeev L.A. and others, Theory and industrial application of the eddy current method, M., "Mechanical Engineering", 1969, p. 17-22].
Однако точность определения данным способом относительно невысокая, так как известные инверторы используемые для нагрева заготовок при индукционной наплавки и термообработки имеют интервал частот меняющихся в зависимости от загрузки индуктора заготовками имеющие разнотолщиность в процессе проката (ГОСТ 19903-74), до 1 мм, а предлагаемый способ фиксирует глубину проникновения электромагнитного поля в металл только для определенной частоты..However, the accuracy of determination by this method is relatively low, since the known inverters used for heating billets during induction surfacing and heat treatment have a frequency range that varies depending on the load of the inductor with billets having a thickness difference in the rolling process (GOST 19903-74), up to 1 mm, and the proposed method fixes the depth of penetration of the electromagnetic field into the metal only for a certain frequency.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения глубины проникновения электромагнитного поля в металл, заключающийся в том, что в исследуемое электромагнитное поле вводят экраны различной толщины и определяют глубину проникновения по толщине, того экрана, при котором прекращаются изменения параметров излучателя электромагнитной волны (А.с .868656, 30.09.1981, прототип).The closest in technical essence to the proposed invention is a method for determining the depth of penetration of an electromagnetic field into a metal, which consists in the fact that screens of various thicknesses are introduced into the investigated electromagnetic field and the depth of penetration through the thickness of the screen is determined, at which changes in the parameters of the electromagnetic wave emitter stop ( A.s. 868656, 09/30/1981, prototype).
Недостатком известного способа определения глубины проникновения электромагнитного поля в металл, является высокая трудоемкость и сложное аппаратурное оформление.The disadvantage of the known method for determining the depth of penetration of the electromagnetic field into the metal is the high labor intensity and complex hardware design.
Задачей решаемой настоящим изобретением является снижение трудоемкости и упрощение аппаратурного оформления для определения глубины проникновения электромагнитной волны в металл.The problem solved by the present invention is to reduce labor intensity and simplify the hardware design for determining the depth of penetration of an electromagnetic wave into a metal.
Технический результат реализации предлагаемого способа определения глубины проникновения электромагнитного поля в металл технологической пробой и заключается в снижении трудоемкости и упрощении аппаратурного оформления при индукционной наплавки и термической обработки тонкостенных деталей и заготовок.The technical result of the implementation of the proposed method for determining the penetration depth of the electromagnetic field into the metal by the technological breakdown is to reduce the labor intensity and simplify the hardware design for induction surfacing and heat treatment of thin-walled parts and workpieces.
Настоящий результат достигается тем, что в способе определения глубины проникновения переменного электромагнитного поля в металл, включающем последовательное введение в переменное магнитное поле экранов различной толщины и выбор экрана-эталона в котором прекращается изменение параметров поля, эталон нагревается одновременно с образцами-свидетелями плоского или цилиндрического сечения, с толщиной от меньшего глубины проникновения тока в металл до большего при этом глубину проникновения тока в металл определяют по распределению твердости на поперечном сечении образца свидетеля и эталона.This result is achieved by the fact that in the method for determining the depth of penetration of an alternating electromagnetic field into a metal, including the sequential introduction of screens of various thicknesses into an alternating magnetic field and the choice of a screen-reference in which the change in field parameters stops, the reference is heated simultaneously with the witness samples of a flat or cylindrical section , with a thickness from a smaller depth of current penetration into the metal to a larger one, while the depth of current penetration into the metal is determined by the distribution of hardness over the cross section of the witness sample and the standard.
Технический результат изобретения достигается за счет следующего:The technical result of the invention is achieved due to the following:
- снижение трудоемкости при оптимизации режимов индукционной наплавки или термообработки;- reduction of labor intensity when optimizing modes of induction surfacing or heat treatment;
- толщина проникновения электромагнитного поля в металл определяется по эталонному образцу и образцам - свидетелям изготовленных из одинаковых марок сталей помещаемых одновременно в одно и тоже электромагнитное поле;- the thickness of the penetration of the electromagnetic field into the metal is determined by the reference sample and the samples - witnesses made of the same steel grades placed simultaneously in the same electromagnetic field;
- упрощается аппаратурное оформление, из-за использования цехового оборудования - инвертор для нагрева технологической пробы и твердомер для определение твердости и наплавочные материалы для индукционной наплавки.- simplified hardware design, due to the use of shop equipment - an inverter for heating the technological sample and a hardness tester for determining the hardness and surfacing materials for induction surfacing.
На фиг. 1 представлены эталон образец и образцы-свидетели в индукторе подключенному к инвертору ЭЛСИТ-100-70/40.FIG. 1 shows a standard sample and witness samples in an inductor connected to an ELSIT-100-70 / 40 inverter.
1. - индуктор; 2, 3, 5, 6 - образцы- свидетели; 4 - эталон; 7 - асбестовая подложка.1. - inductor; 2, 3, 5, 6 - witness samples; 4 - standard; 7 - asbestos substrate.
Способ определения глубины проникновения электромагнитного поля в металл осуществляется следующим образом. На асбестовой подложке 7, размещенной в индукторе 1, располагают образец эталон 4 и на равных расстояниях от него слева устанавливают образцы свидетели 2 и 3 имеющие поперечное сечение больше глубины проникновения электромагнитной волны в металл, а справа от него располагают образцы-свидетели 5 и 6 имеющие поперечное сечение меньше глубины проникновения электромагнитной волны в металл.The method for determining the depth of penetration of the electromagnetic field into the metal is carried out as follows. On the
В качестве излучателя высокочастотных электромагнитных волн использовался инвертор ЭЛСИТ-100-70/40, к которому был подключен индуктор- соленоид.An ELSIT-100-70 / 40 inverter was used as a radiator of high-frequency electromagnetic waves, to which a solenoid inductor was connected.
Пример 1. В индукторе располагали эталон-образец, выполненный из стали 65Г, (20*12*5,5 мм), на который, предварительно, насыпалась наплавочная шихта через трафарет размерами 10*6*4 мм (твердый сплав ПГ-УС25-85%; флюс П-0,66 - 15%) с толщиной насыпанного слоя 2,0 мм и таким образом готовились образцы-свидетели, но имеющие различную толщину по сечению, меньшую от толщины (4,5 и 3,5 мм) проникновения до толщины больших ее (6,5 и 7,5 мм). Одновременно в индуктор помещали эталон-образец и четыре образца-свидетеля с разными толщинами по сечению. Производили нагрев и плавление наплавочной шихты на испытываемых образцах при фиксированном времени 60-62 с.Example 1. In the inductor, there was a standard sample made of 65G steel (20 * 12 * 5.5 mm), on which, previously, a surfacing charge was poured through a stencil with dimensions of 10 * 6 * 4 mm (hard alloy PG-US25- 85%; flux P-0.66 - 15%) with a thickness of a poured layer of 2.0 mm, and thus witness samples were prepared, but having a different thickness in cross section, less than the thickness (4.5 and 3.5 mm) of penetration to the thickness of its larger (6.5 and 7.5 mm). Simultaneously, a reference sample and four reference samples with different cross-sectional thicknesses were placed in the inductor. The surfacing charge was heated and melted on the test specimens at a fixed time of 60-62 s.
После остывания образцов оценивали качество наплавки визуально. На образцах, где толщина поперечного сечения меньше глубины проникновения электромагнитного поля в металл расплавление наплавочной шихты не произошло. На образце-эталоне качество наплавленного слоя было удовлетворительное. Образцы с толщиной поперечного сечения 6,5 мм имели качественную наплавку, а на образце толщиной 7,5 мм на наплавляемой поверхности образовались отдельные оголенные участки, из-за значительного перегрева упрочняемого сплава. Таким образом, было проведено шесть испытаний.After cooling of the samples, the quality of the surfacing was assessed visually. On specimens where the thickness of the cross-section is less than the depth of penetration of the electromagnetic field into the metal, melting of the surfacing charge did not occur. On the reference sample, the quality of the deposited layer was satisfactory. Specimens with a cross-sectional thickness of 6.5 mm had high-quality surfacing, and on a specimen with a thickness of 7.5 mm, separate bare areas were formed on the surface to be welded, due to significant overheating of the alloy being hardened. Thus, six tests were carried out.
Пример 2. Вырезали из стали 65Г эталон образец и образцы- свидетели конструктивно выполненные в виде цилиндров (длинной 40 мм),: эталон образец диаметром 5,5 мм, а образцы свидетели диаметрами 3,5; 4,5; 6,5 и 7,5 мм, по 6 штук каждый. Затем нагревали в индукторе соленоиде в продольном электромагнитном поле одновременно в течении 50-53 с. После этого охлаждали в воде. Твердость закаленных образцов определяли методом Роквелла. На образцах: эталоне и с свидетелях диаметром 6,5 и 7,5 мм она соответствовала HRC 60-62, а диаметром 3,5 и 4,5 мм составляла HRC 32-44.Example 2. A standard sample and witness samples were cut out of 65G steel, structurally made in the form of cylinders (40 mm long): standard sample with a diameter of 5.5 mm, and witness samples with diameters of 3.5; 4.5; 6.5 and 7.5 mm, 6 pieces each. Then they were heated in a solenoid inductor in a longitudinal electromagnetic field simultaneously for 50-53 s. Then it was cooled in water. The hardness of the hardened samples was determined by the Rockwell method. On samples: the standard and with witnesses with a diameter of 6.5 and 7.5 mm, it corresponded to HRC 60-62, and with a diameter of 3.5 and 4.5 mm it was HRC 32-44.
Предлагаемый способ определения глубины проникновения электромагнитного поля в металл технологической пробой позволяет определять минимальную толщину заготовки или детали для которой данная частота электромагнитного поля инвертора обеспечит эффективный нагрев при термообработки и расплавления упрочняемого материала на поверхности детали в процессе индукционной наплавки.The proposed method for determining the penetration depth of the electromagnetic field into the metal by the technological breakdown allows one to determine the minimum thickness of the workpiece or part for which this frequency of the electromagnetic field of the inverter will provide effective heating during heat treatment and melting of the hardened material on the surface of the part during induction surfacing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145631A RU2727780C9 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Method for determining depth of penetration of electromagnetic field into metal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145631A RU2727780C9 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Method for determining depth of penetration of electromagnetic field into metal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2727780C1 true RU2727780C1 (en) | 2020-07-23 |
RU2727780C9 RU2727780C9 (en) | 2020-10-06 |
Family
ID=71741374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019145631A RU2727780C9 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Method for determining depth of penetration of electromagnetic field into metal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2727780C9 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU121857A1 (en) * | 1958-10-30 | 1958-11-30 | Ю.К. Григулис | Method for determining the depth of penetration of an electromagnetic field into a metal |
SU868656A1 (en) * | 1980-01-07 | 1981-09-30 | Предприятие П/Я А-3869 | Method of determining electromagnetic field penetration into metal depth |
SU1758413A1 (en) * | 1990-10-15 | 1992-08-30 | Институт Прикладной Физики Ан Бсср | Method of testing metal surface layer thickness |
US7519487B2 (en) * | 2006-03-06 | 2009-04-14 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | System and method for depth determination of cracks in conducting structures |
-
2019
- 2019-12-30 RU RU2019145631A patent/RU2727780C9/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU121857A1 (en) * | 1958-10-30 | 1958-11-30 | Ю.К. Григулис | Method for determining the depth of penetration of an electromagnetic field into a metal |
SU868656A1 (en) * | 1980-01-07 | 1981-09-30 | Предприятие П/Я А-3869 | Method of determining electromagnetic field penetration into metal depth |
SU1758413A1 (en) * | 1990-10-15 | 1992-08-30 | Институт Прикладной Физики Ан Бсср | Method of testing metal surface layer thickness |
US7519487B2 (en) * | 2006-03-06 | 2009-04-14 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | System and method for depth determination of cracks in conducting structures |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2727780C9 (en) | 2020-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Radek et al. | The impact of laser welding parameters on the mechanical properties of the weld | |
Myszka et al. | An assessment of the applicability of austempered ductile iron containing Mo and Ni for mining machines parts | |
RU2727780C1 (en) | Method for determining depth of penetration of electromagnetic field into metal | |
Mohammadijoo et al. | Characterization of HAZ of API X70 microalloyed steel welded by cold-wire tandem submerged arc welding | |
Speidel et al. | Surface modification of mild steel using a combination of laser and electrochemical processes | |
Cabrilo et al. | Weldability and impact energy properties of high-hardness armor steel | |
Suarez et al. | Arc welding procedures on steels for molds and dies | |
Talebizadehsardari et al. | Measurement and evaluation of magnetic field assistance on fatigue life and surface characterization of Inconel 718 alloy processed by dry electrical discharge turning | |
Damon et al. | Short-time induction heat treatment of high speed steel AISI M2: Laboratory proof of concept and application-related component tests | |
Min et al. | Oxidation and thermal fatigue behaviors of two type hot work steels during thermal cycling | |
Hamada et al. | Effect of shear-affected zone on fatigue crack propagation mode | |
Isravel et al. | Exploration of magnetically impelled arc butt welded SA210GrA tubes for boiler applications | |
JANUTIENĖ et al. | Modelling of induction heating of steel work piece for forging of crankshaft | |
Mahan | Effect of heat treatments on the mechanical properties of welded joints of alloy steel by arc welding | |
Chivu et al. | The effects of reconditioning by welding of crankshafts in automotive industry | |
Nahak et al. | Surface integrity assessment upon electric discharge machining of die steel using non-destructive magnetic barkhausen noise technique | |
Kumar et al. | Thermal behaviour of TIG arc surfacing affecting mechanical properties of AISI 4340 steel substrate under static and dynamic loading | |
Saraev et al. | Control of structure and properties of deposited wear-resistant coatings by modification of the melt of the low-frequency modulation take | |
RU2695392C1 (en) | Method of increasing impact strength of metals | |
Dong et al. | Effects of various heat inputs and reheating processes on the microstructure and properties of low-carbon bainite weld metals containing 4% Ni | |
Borges | Influence of The Preheating on The Thermal Transient State In Coating Welding On AISI 1045 Steel: Microstructure and Microhardness | |
Teh et al. | A Study on the Surface Hardness Obtained by Nitriding with a Plasma Focus Machine | |
RU2791023C1 (en) | Method for induction surfacing of iron-based magnetic alloys and induction-channel furnace for induction surfacing of iron-based magnetic alloys | |
Varbai et al. | Bondline Characterization in High Frequency Welding of Steels | |
Rahman et al. | Evaluation of Grooving Corrosion and Electrochemical Properties of H 2 S Containing Oil/Gas Transportation Pipes Manufactured by Electric Resistance Welding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 21-2020 FOR INID CODE(S) (72) |
|
TH4A | Reissue of patent specification |