Файл: Дорофеев, А. Л. Индукционная структуроскопия.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 62

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

реключателя. ВI

платами В 1а, В16,

Вів,

Віг,

Bid) к генератору

через трансформаторы

Tpl,

Тр2

или ТрЗ подключается канал нужного диапазона. Сиг­ нал, усиленный резонансным усилителем на транзисторах 7"3 и Г/„ снимается с трансформаторов Тр4, Тр5 или Трб, подается на измерительную цепь из последовательно включенных сменных датчиков и емкостей С\—С8 и ком-

 

 

 

 

Т а б л и ц а 3-1

 

Технические

характеристики

приборов ИЭ

 

Диапазон из­

к

-

 

Тин

мерения элек­

 

«

£

 

прибора

трической про­

о Р

Область применения

 

водимости,

*Э о =1"

 

 

мІ(ом-ше)

Ä S S

 

ИЭ-1 60,0—14,5 40,0

ИЭ-1M 15,5—4,8 82,0

ИЭ-П 5,0—0,5 500,0

ИЭ-20 0,5—0,002 6 000

иэ-т

60—14,5

50

 

15,5—5,0

150

 

5,0—0,5

250

Сортировка по маркам, контроль ка­ чества термообработки, выявление зон неоднородности структуры, алюминие­ вых, медных, магниевых, серебряных, цинковых сплавов То же, что и ИЭ-1 для магниевых

сплавов, латуни, бронзы, платины, олова То же, что и ИЭ-1 для жаропрочных сплавов на никелевой основе, титано­ вых, ниобиевых сплавов Оценка пористости, направления прес­

сования, контроль степени графитизации для графита, металлографитовых материалов и углей САП и некоторых сплавов титана

То же, что и приборов ИЭ-1, ИЭ-1 M и ИЭ-11

пенсационную цепь с катушками индуктивности Li, L i и L3 . Выпрямитель собран па диодах Дѵ и Ль Выпрямлен­ ный сигнал усиливается усилителем постоянного тока на триодах Тъ и Тв и подается на микроамперметр. Каждый из измерительных и компенсационных контуров настраи­ вается заранее (к контуру подключается добавочный конденсатор).

 

К приборам на каждый диапазон прикладывается два

или

три эталонных образца

с известной

электрической

проводимостью, измеренной

более точным

способом.

 

В лабораторных условиях для этой

цели используют­

ся

эталонные образцы, выполненные

в .виде штанги.

45


Измерения сопротивления компенсационным контактным способом производятся па средней, более топкой части штанги.

3-4. МЕТОДИКА РАБОТЫ С СЕРИЙНЫМИ ИЗМЕРИТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

ИИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Воснове работы измерителей электрической проводи­ мости лежит принцип сравнения показаний прибора на

контролируемых деталях с показаниями на образцах с заранее известной электрической 'проводимостью, изме­ ренной более точно. Поэтому подготовка прибора к рабо­ те помимо проверки балансировки усилителя постоянно­ го тока и уменьшения влияния зазора включает проверку соответствия нижнего и верхнего пределов шкалы знач-е-

46

прибора ІІЭ-Т.

ниям электрической проводимости эталонных образцов, входящих в комплект прибора. На показания прнбороз влияет кривизна поверхности детали, расстояние до края, наличие отверстий, выступов. Учесть эти факторы можно лишь при относительных испытаниях.

Порядок градуировки прибора сводится к следующему: датчик устанавливается на образец с наибольшей электрической проводи­ мостью, а шкала — па деление, соответствующее электрігческой про­ водимости образца. При этом емкость переменного конденсатора, на оси которого установлена шкала прибора, минимальна. Верхний пре­ дел измерения устанавливается с помощью переменного резистора, включенного в компенсационную цепь (ручка иа лицевой панели с надписью «Верхний предел»). Нижний предел измерения устанав­ ливается по образцу с минимальной электрической проводимостью с помощью полуперемеиыого конденсатора, на оси которого имеется рукоятка и рядом помещена надпись «Нижний предел».

Отстройка от

зазора осуществляется

на

уже подготовленном

к работе приборе

при установке датчика

иа

измеряемый материал.

47

Под датчик подкладывают непроводящую пленку (или бумагу) тол­ щиной 50il 00 и 180—200 мкм поочередно. Изменяя емкость пере­ менного конденсатора в измерительной цепи, добиваются такого положения, при котором стрелка мнкроамперметра, отклоняясь, дает небольшой отброс в сторону, противоположную влиянию зазора.

Это значение емкости соответствует минимальной

чувствитель­

ности

прибора к колебаниям расстояния между датчиком и метал­

лом.

Затем настройку прибора по образцам повторяют

в той же по­

следовательности снова. При работе с цилиндрическими деталями на датчик надевается специальное центрирующее приспособление с пружиной. Показания прибора зависят от правильной установки датчика, без «перекосов». Необходимо следить за тем, чтобы ось датчика не отклонялась от нормали к поверхности контролируемой детали более чем на 3—4°.

При относительном способе измерений показания сравниваются с показаниями прибора на участках этой же детали или другой де­ тали, принятой за эталон. В этом случае знать электрическую про­ водимость материала не обязательно.

Чувствительность приборов к изменениям электрической прово­ димости определяется величиной отклонения стрелки микроамперметра при изменении электрической проводимости иа 1 м/(ом • мм2). Эта характеристика важна при относительных измерениях. Она не является постоянной, а зависит от электрической проводимости контролируемого металла. В табл. 3-2 приведены значения чувстви­ тельности для разных типов приборов.

 

Т а б л и ц а

3-2

Чувствительность приборов

ИЭ

 

 

 

 

мка

Чувствительность,

м ц о м

. м м ^

Тип прибора

 

 

 

 

на

верхнем

на

нижнем

пределе

пределе

ИЭ-1

30

 

120

ИЭ-1 M

70

 

200

ИЭ-11

80

 

250

ИЭ-20

200

 

4 000

•Приближение датчика к краю детали вызывает отклонение стрел­ ки микроамперметра. Чем выше электрическая проводимость контро­ лируемого материала, тем меньше чувствительность к краю. При ис­ пытаниях материалов иа нижнем пределе измерений круглая площадка должна иметь диаметр 18—20 мм.

Влияние зазора может быть исключено лишь для каких-то определенных величин, например 15 и 90 мкм. Для промежуточных значений точной отстройки добиться нельзя. Увеличение разницы между значениями зазоров, для которых сделана точная отстройка, приводит к увеличению погрешности измерений. Наибольшая по­ грешность при этом получается при работе на верхнем пределе изме­ рений. В некотором диапазоне изменение кривизны поверхности влияет так же, как и изменение зазора.

48


З-S. ФАЗОВЫЕ И АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

В приборах резонансного типа уменьшение размеров датчика подчас невозможно из-за уменьшения его добротности, и поэтому создание приборов с небольшими (по сравнению с датчиками при­ боров ИЭ) катушками датчиков идет по пути использования фазо­ вых H амплитудно-фазовых схем. Удается сделать приборы с ка­ тушками диаметром 2і мм. Для катушек без ферритовых сердеч­

ников достаточная для измерений чувствительность

обеспечивается

при

условии

 

 

l « S ' ß < 6 ,

(3-6)

где

ß=rViuii0a.

 

Для этих значений ß фаза сигнала при изменении толщины де­ тали практически не изменяется, если отношение толщины к диамет­ ру датчика больше 0,75.

Структурная схема одного из типов фазовых измерителей элек­ трической проводимости показана на рис. 3-8. Переменное напряже­

ние с генератора

Г подается иа возбуждающую обмотку датчика Д

и фазовращатель

ФВ. Выходное

напряжение датчика

усиливается

предварительным

усилителем

ПУ

и поступает

на двухкаскадный

ФВ

— *

УО/

Ф/І/

ф/

О, ВТ/

 

1г

 

 

 

 

 

Ѵ2

к

I

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

Â7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗГ2

ПУ

 

У02

ФП2

 

 

if

 

Рис. 3-8.

Структурная схема

фазового

измерителя

электри­

 

 

ческой

проводимости.

 

 

усилитель-ограничитель У02. После усилителя-ограничителя сигнал трапецеидальной формы преобразуется в прямоугольные импульсы формирователем- ФП2. Аналогично в усилителе-ограничителе УОІ а формирователе ФП1 преобразуется сигнал опорного канала, посту­ пающего через фазовращатель ФВ. Разнополярные импульсы, полу­

ченные

дифференцированием

прямоугольных

импульсов,

поступают

на формирователи ФІ—Ф4.

Нормированные по амплитуде и длитель­

ности

импульсы

управляют

запуском

двух

выходных триггеров

BTÎ

и ВТ2.

 

Триггер

ВТ1

срабатывает

от

переднего фронта

 

импульсз

опорного

канала

и заднего

фронта

импульса измерительного

канала,

а триггер

ВТ2 — от переднего

фронта импульса

измерительного

кана­

ла и заднего фронта

импульса опорного

канала. Поэтому

среднее

значение

тока, проходящего

 

через

стрелочный

индикатор,

пропорци-

4—66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49


оналыю разности фаз сигнала датчика и опорного напряжения, за­ висящей от электрической проводимости контролируемых матерпа лов. Выполненный по этой схеме прибор ФИЭ-1 имеет четыре под­ диапазона. Настройка прибора производится по эталонным образцам для верхнего п нижнего пределов. Минимальная площадка для из­ мерений прибором ФИЭ-1 (в опытном исполнении) 4X4 мм. Изме­ нение зазора в диапазоне до -200 мкм вносит дополнительную по­ грешность, не превышающую 2% измеряемой величины.

Разработаны опытные партии таких приборов на частоту пита­ ющего тока то 3 до 100 кгц.

Г л а в а ч е т в е р т а я

С Т Р У К Т У Р О С К О П И Я С П Л А В О В НА О С Н О В Е А Л Ю М И Н И Я

4-1. СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ

Во всем мире 'продолжаются интенсивные поиски все новых сплавов алюминия. Эти сплавы отличаются высо­ кими эксплуатационными свойствами и уже давно стали одним из основных материалов авиастроения. Разработа­ ны и применяются литейные и деформируемые сплавы, сплавы повышенной прочности и жаропрочности, сплавы с замедленным ростом трещин усталости, антикоррозион­ ные сплавы и т. д. Поэтому весьма остро стоит задача сортировки алюминиевых сплавов по маркам 'материала без повреждения деталей. Конструкционные алюминие­ вые сплавы — это в основном твердые растворы. Их фи­ зические свойства зависят от количества компонентов сплава и точного соблюдения режимов термической и механической обработок.

Накоплен большой практический опыт по индукцион­ ной структуроскопии промышленных алюминиевых спла­ вов. Она основана на измерении их электрической про­ водимости и охватывает вопросы сортировки и оценки свойств этих сплавов после обработки без разрушения заготовок, полуфабрикатов и деталей.

Свойства алюминиевых сплавов во многом определяются свой­ ствами чистого алюминия. Так, они имеют почти в 3 раза меньшую плотность (в среднем 2,7 г/см3), чем железо. Кристаллизуется алю­ миний в кубическую гранецентрированную решетку. Длина ребрч

 

 

 

о

 

куба

решетки при 20

°С равна 1,04 А [Л. 40]. Температура

плавления

по разным данным

658—660 °С. По электрической проводимости алю­

миний стоит третьим

после

серебра и меди. Электрическая

проводи­

мость

чистого алюминия

при 0°С 40,08 м/(ом• мм2), при 100°С

50