專利名稱：測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置及方法，屬于鋼鐵零件理化性能無損測(cè)定領(lǐng)域。
鋼鐵零件中的奧氏體特別是淬火零件中的殘余奧氏體對(duì)零件的力學(xué)性能，尺寸穩(wěn)定性等有著多方面的影響，因此在科研和生產(chǎn)中需要準(zhǔn)確，快速地檢測(cè)其含量，目前對(duì)奧氏體含量的測(cè)量有以下幾種方法1)x-光衍射方法它是利用奧氏體相與其它相，如鐵素體、馬氏體等，在相結(jié)構(gòu)上的差別(主要是晶體結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣常數(shù)、晶面間距)，通過測(cè)量衍射角和衍射強(qiáng)度進(jìn)行相結(jié)構(gòu)區(qū)分和含量的確定。該方法需對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行破壞性取樣和精細(xì)的制樣，設(shè)備復(fù)雜，并只能測(cè)10μm深。
2)金相法其制造過程與x-光衍射法相似，經(jīng)腐蝕著色后在顯微鏡下人工區(qū)分，精度低，人為因素多。
3)磁性法第一種方法是小試樣，采用直流飽和磁化，測(cè)量其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后與標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行對(duì)比，測(cè)量精度低，為定性測(cè)量。
第二種方法是在第一種方法基礎(chǔ)上，采用交流磁化，通過測(cè)量感應(yīng)電壓值與標(biāo)準(zhǔn)試樣輸出電壓值進(jìn)行對(duì)比，從而確定樣品中殘余奧氏體含量。該方法因需在被測(cè)樣品上纏繞線圈，因此被測(cè)樣品的形狀和尺寸受到很大限制。標(biāo)樣的制備也很復(fù)雜。對(duì)樣品測(cè)定的值是整體樣品的平均值，難以實(shí)現(xiàn)零件局部要求測(cè)定殘余奧氏體的需要，測(cè)試周期也較長。
x光和金相法制樣復(fù)雜、周期長、短則數(shù)小時(shí)，多則數(shù)十小時(shí)，測(cè)試儀品精密、昂貴、難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
本發(fā)明的目的是要提供一種測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體裝置及方法，利用接觸式磁性傳感器輸出電壓值與被測(cè)樣品表面層奧氏體體積含量成線性關(guān)系的規(guī)律，采用微機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理、顯示、打印，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵零件中奧氏體含量的快速、無損、定量測(cè)定。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它是由微機(jī)主機(jī)7、磁盤驅(qū)動(dòng)器4、顯示器6、鍵盤8、打印機(jī)5組成，其特征在于配有平面型傳感器29;它與被測(cè)樣品的被測(cè)部位構(gòu)成閉合磁路小平面型傳感器29鐵磁材料制成，單極勵(lì)磁、多極測(cè)量式，一端開口呈“山”字形;它由外殼帽15、固定螺絲16、接線柱17、接線座18、固定螺母19、芯體20和殼體21組成;芯體20由鐵磁材料制成，呈敞開式圓柱臺(tái)狀，其中部圓柱上繞制激磁繞組線圈，構(gòu)成激磁極，圓柱外圍為圓柱環(huán)，有2～16個(gè)圓柱，上面固定測(cè)量繞組線圈，構(gòu)成測(cè)量極;固定螺母19將芯體20固定在殼體21上;螺絲16將接線座18固定在芯體20邊沿，接線認(rèn)18上均布接線柱17;激磁繞組線圈的引入線與激磁電源相接，測(cè)量繞組的引出線與信號(hào)調(diào)理電路相連;
配有小曲率傳感器30，它與被測(cè)樣品的被測(cè)部位構(gòu)成閉合磁路小曲率傳感器30由鐵磁材料制成，單極勵(lì)磁、多極測(cè)量式，呈“山”字形;它由外殼帽15、固定螺絲16、固定螺母19、芯體20、殼體21、接線片22、頂絲23、彈簧24、彈簧座25、彈性墊圈26和膠片27組成;芯體20上的測(cè)量極與勵(lì)磁極可彈性伸縮;小曲率傳感器30為圓柱形，一端開口呈山字形;芯體20由鐵磁材料制成，圓柱臺(tái)狀，圓柱頂端為球形，上面固定激磁繞組線圈構(gòu)成激磁極;圓臺(tái)上均布有孔;測(cè)量極28呈柱形，一端球形，另一端為平面，平面端伸入彈簧座25，并與彈簧24相接，球形端伸出，彈簧24頂端有頂絲23;整個(gè)芯體20由螺母19固定在黃銅殼體21上;彈簧座25由螺絲16固定在芯體20上;固定螺母19下有彈性墊圈26，膠片27裝在底部。測(cè)量繞組中的磁感應(yīng)電壓平均值與被測(cè)試樣組織中的殘余奧氏體體積百分?jǐn)?shù)比成線性關(guān)系。激磁電源采用交流穩(wěn)流、穩(wěn)頻勵(lì)磁電源，電流為分檔可調(diào)，頻率在50～100Hz可調(diào)。傳感器配以適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器。傳感器信號(hào)的處理、顯示和記錄均通過微機(jī)系統(tǒng)完成。利用奧氏體(或殘余奧氏體)與其它相結(jié)構(gòu)在磁性能上的差別進(jìn)行對(duì)鋼鐵零件中奧氏體(殘余奧氏體)進(jìn)行測(cè)量;采用快速、無損、定量測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體裝置，它由交流、穩(wěn)流、穩(wěn)頻勵(lì)磁電源、磁路敞開式傳感器、傳感器輸出信號(hào)調(diào)理線路、傳感器信號(hào)處理、顯示和記錄裝置組成采用單極激磁、多點(diǎn)測(cè)量的傳感器形式;進(jìn)行激磁磁場(chǎng)的計(jì)算、確定激磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，進(jìn)而確定其形狀與尺寸;確定傳感器對(duì)試樣測(cè)試深度;傳感器芯體采用純鐵制造，粗加工后進(jìn)行去應(yīng)力退火，再進(jìn)行精車-銑槽-線切割-電火花加工-400℃保護(hù)退火-磨-研磨;芯體加工后繞制線圈，加工接線柱等;用黃銅制造殼體;傳感器的內(nèi)部接線分為并連輸出和串連輸出;傳感器與被測(cè)樣品的被測(cè)部位構(gòu)成閉合磁路;該儀器對(duì)零部件直接測(cè)量。
由于本發(fā)明采用磁路敞開式單極勵(lì)磁多極測(cè)量的傳感器，并配以適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換器和微機(jī)系統(tǒng)也可直接操作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵零件中的奧氏體的快速、無損、定量的測(cè)定。測(cè)試精度為±3%，測(cè)試時(shí)間＜1分鐘，連續(xù)測(cè)量時(shí)，測(cè)量一點(diǎn)的時(shí)間＜10秒。適用于任何形狀零件奧氏體的無損測(cè)量。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、方法簡單、耗電功率200W，便于攜帶和移動(dòng)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明平面型傳感器29半剖圖。
圖3是本發(fā)明平面型傳感器29橫剖示意圖。
圖4是本發(fā)明外殼帽15半剖圖。
圖5是外殼帽橫剖示意圖。三孔120°均布圖6是螺母19示意圖。
圖7是芯體20中心圖。
圖8是芯體20橫剖示意圖。
圖9是芯體20外圈示意圖。
圖10是芯體外圈橫剖圖。
圖11是外殼21剖視圖。
圖12是外殼21橫面圖。
圖13是小曲率傳感器30半剖圖。
圖14是小曲率傳感器30橫剖圖。
圖15是接線座22示意圖。
圖16是接線座22橫剖圖。
圖17是彈簧座25示意圖。
圖18是彈簧座25橫剖圖。
圖19是小曲率傳感器芯體20示意圖。
圖20是小曲率傳感器芯體20的橫剖圖。
圖21是和22是平面型傳感器29使用狀態(tài)示意圖。
圖23是信號(hào)調(diào)理電路原理圖。
圖24是正流放大與加法器電路。
圖25是直流穩(wěn)壓電源線路。
圖26是直流穩(wěn)壓是源線路。
圖27是交流穩(wěn)流電源電路原理圖。
圖28是工藝流程圖。
圖29是工藝流程圖。
1.傳感器切換開關(guān)，2.穩(wěn)源電源開關(guān)，3.直接顯示面板，4.磁盤驅(qū)動(dòng)器，5.打印機(jī)，6.顯示器，7.微機(jī)主機(jī)，8.鍵般，9.磁盤驅(qū)動(dòng)器，10.電流選擇開關(guān)，11.直接顯示斜率調(diào)節(jié)旋鈕，12.傳感器接口，13.附件箱(傳感器、標(biāo)樣、說明書等)，14.萬向腳輪(4個(gè))，15.外殼帽，16.固定螺絲，17.接線柱，18.接線座，19.固定螺母，20.芯體，21.外殼，22.接線座，23.頂絲，24.彈簧，25.彈簧座，26.彈性墊圈，27.膠片，28.測(cè)量極，29.平面型傳感器，30.小曲率傳感器，31.交流穩(wěn)流穩(wěn)頻電源，32.被測(cè)樣品，33.A/D轉(zhuǎn)換器。
測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體裝置的靜態(tài)結(jié)構(gòu)在圖1中標(biāo)有AR-Ⅰ部分為測(cè)試儀的主體，其中包括穩(wěn)流源、信號(hào)調(diào)理電路、傳感器接口與計(jì)算機(jī)連接接口，操作旋鈕等，功率消耗40W。
圖1中的7為微機(jī)(樣機(jī)中使用APPLE-Ⅱ)和顯示器(樣機(jī)中使用INTRA，14″，單色)，4和9是磁盤驅(qū)動(dòng)器(樣機(jī)中為Micro-Mate)。4、5、6、7是一套微機(jī)系統(tǒng)，在電源開關(guān)2關(guān)掉后，可作為微機(jī)單獨(dú)使用。用戶在訂購殘奧測(cè)定儀時(shí)，微機(jī)系統(tǒng)可自行選定。
圖1中10是傳感器激磁電流選擇開關(guān)(波段開關(guān))，激磁電流(交流)分0.25A、0.5A、0.75A、1.0A、1.25A和OA(關(guān)斷)六檔，依據(jù)傳感器要求選擇，12是傳感器接口插座，分4路和18路兩種，1是傳感器轉(zhuǎn)換開關(guān)。
本樣機(jī)外形尺寸長×寬×高500×420×1100mm供電電源電壓220V交流頻率50Hz功率(依微機(jī)系統(tǒng)不同)250～450W樣機(jī)重量約25Kg傳感器型號(hào)平面型(見表1)表1平面型傳感器型號(hào)，參數(shù)＊型號(hào)測(cè)量深度測(cè)量面積外形參考尺寸激磁電流(mm)(Φ,mm)(直徑×長)(mm)(A)AT0.50.55.0,6.0Φ12×250.5AT1.01.08.0,9.0Φ15×400.5AT1.51.511.0,12.0,13.0Φ20×450.75AT2.02.015.0,16.0,17.0Φ24×500.75AT2.52.518.0,19.0,20.0Φ28×601.0AT3.03.022.0,23.0,24.0Φ35×751.0AT5.05.025.0,26.0,27.0Φ35×801.0＊傳感器可根據(jù)用戶要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
小曲率傳感器根據(jù)用戶要求確定。參考參數(shù)測(cè)量深度2mm以上，測(cè)量面積Φ16以上。
分辨率0.1%誤差±3%測(cè)量速度每點(diǎn)5～7秒。
平面型傳感器29為一園柱形(圖2～12)。芯體20為用鐵磁性材料制成的總體。芯體20為一園柱臺(tái)，園柱為激磁極，用以固定激磁繞組線圈;柱臺(tái)上有一園柱環(huán)，圓柱環(huán)經(jīng)切割為2～16個(gè)柱狀桿若干(其它形狀也可)，用以固定測(cè)量繞組線圈，緊配合固定而成，整個(gè)芯體20用抗磁性螺母19與抗磁材料殼體21固定。將抗磁性、不導(dǎo)電的接線座18用抗磁性的螺絲16固定在芯體20上，接線座18上均布有若干接線柱17，它用導(dǎo)電材料制成，用以固定激磁繞組線圈和測(cè)量繞組線圈的線頭。激磁繞組線圈的引入線與激磁電源相接，測(cè)量繞組線圈的引出線與信號(hào)調(diào)理電路相接。芯體20用鐵磁材料制成芯體的作用就是固定激磁極上的繞組線圈和測(cè)量極上的線組線圈，殼體通過抗磁性螺絲16與接線座18固定用抗磁材料制成，起固定芯體的作用。
平面型傳感器29的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)在激磁電源接通后，當(dāng)傳感器開口部接觸另體平面時(shí)，芯體中部激磁極對(duì)零件表面局部激磁，由于激磁電源是交流的穩(wěn)流、穩(wěn)頻電源，在測(cè)量極繞組線圈中產(chǎn)生一穩(wěn)定的交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電位差)，將這八組測(cè)量極繞組線圈中的磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)串加在一起，通過信號(hào)調(diào)理電路系統(tǒng)，將信號(hào)線性化，穩(wěn)定化后，送入A/D轉(zhuǎn)換線路系統(tǒng)，將電位差信號(hào)轉(zhuǎn)化為能被計(jì)算機(jī)識(shí)別的信號(hào)數(shù)碼，然后通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后顯示、打印出結(jié)果。通過圖21、22可了解其使用狀態(tài)，圖21中31為交流穩(wěn)流穩(wěn)頻電源，功率40W，它可輸出0～2A正弦電流，頻率60Hz。29為平面型傳感器，圖中涂黑部分是傳感器鐵芯，即芯體20，204為勵(lì)磁極，其上面繞有勵(lì)磁線圈201、203A、203B為測(cè)量極，均勻分布在204周圍，其數(shù)量可以是2個(gè)至16個(gè)，因此相應(yīng)地有203A、203B……203H，其上繞有測(cè)量線圈，202A……202AH。205為傳感器外殼，起固定鐵芯和磁屏蔽作用。測(cè)量時(shí)，傳感器下端下被測(cè)量樣品33的被測(cè)部位接觸。圖22中傳感測(cè)量繞組202A……202H上的感應(yīng)電壓信號(hào)經(jīng)401A……401H線性整流，并經(jīng)402A……402H放大，進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器34。經(jīng)數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)由微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，并由顯示器6顯示和打印機(jī)5記錄。
在整體過程中傳感器殼體起著保護(hù)，防止漏磁的作用。
在圖13～20中，小曲率傳感器30為園柱形，一端開口。芯體20為鐵磁材料制成的園柱臺(tái)狀，園臺(tái)上均布八個(gè)能穿過測(cè)量極的孔，園柱為激磁極棒用以固定繞組線圈，另一端為球型;芯體20通過抗磁材料制成的螺母19與殼體21固定。用抗磁性固定螺絲16將抗磁性彈簧座25固定在芯體20上。將一端為球形，一端為平面型的園柱測(cè)量極28(用以固定測(cè)量繞組線圈)穿過芯體20上的孔和抗磁性導(dǎo)向片，平面端與用抗磁性彈性材料與彈簧座25固定，球形端露在外部。測(cè)量極和激磁極上繞組線圈引線由固定在彈簧座25上的非導(dǎo)電接線片22引出。激磁極線圈與激磁電源相接，測(cè)量極線圈與信號(hào)調(diào)理電路相接，其它與平面型傳感器相同。
小曲率傳感器的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)當(dāng)零件為變化曲率(園形等)時(shí)，用小曲率傳感器測(cè)量，用芯體20激磁極與被測(cè)件接觸，然后用力壓時(shí)，其它測(cè)量極端部彈簧由于受力而變形，使測(cè)量極的八個(gè)測(cè)量柱另一端(球形端)與被測(cè)件的表面緊密接觸上后，開始測(cè)量。其余部分與平面型傳感器的動(dòng)態(tài)部分相同。
本發(fā)明是利用奧氏體(或殘余奧氏體)與其它相結(jié)構(gòu)在磁性能上的差別進(jìn)行對(duì)鋼鐵零件中奧氏體(殘余奧氏體)進(jìn)行測(cè)量的。
本發(fā)明的關(guān)鍵是采用磁路敞開式傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)是在軟磁材料制成的鐵芯上繞制勵(lì)磁線圈和測(cè)量線圈，勵(lì)磁極與測(cè)量極是分開的，測(cè)量極分布在勵(lì)磁極周圍，傳感器的鐵芯一端是相連的，另一端是敞開的。當(dāng)敞開端與被測(cè)樣品接觸后，傳感器與被測(cè)樣品的被測(cè)部位構(gòu)成閉合磁路，由于被測(cè)區(qū)域內(nèi)奧氏體(殘余奧氏體)含量不同時(shí)，其磁阻也不同，因此，測(cè)量極中磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，即測(cè)量繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，由此可區(qū)分被測(cè)區(qū)域中奧氏體含量。
在本發(fā)明的傳感器中，測(cè)量繞組中的感應(yīng)電壓平均值與被測(cè)區(qū)域的奧氏體(殘余奧氏體)的體積含量成線性關(guān)系。
本發(fā)明使用的傳感器結(jié)構(gòu)是單極勵(lì)磁多極測(cè)量式的(見附圖)，它可以消除殘余應(yīng)力(如淬火鋼、焊接件、鑄造件)對(duì)測(cè)量奧氏體精度的影響。
本發(fā)明中使用的另一類傳感器是其鐵芯上的測(cè)量極和勵(lì)磁極可彈性伸縮，以保證傳感器與被測(cè)樣品表面接觸良好，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)非平面樣品的測(cè)量。
為保證傳感器勵(lì)磁磁場(chǎng)的穩(wěn)定和測(cè)量繞組中感應(yīng)電壓的穩(wěn)定，本發(fā)明采用了交流穩(wěn)流穩(wěn)頻電源，電流為分檔可調(diào)，頻率50～100Hz可調(diào)。
傳感器輸出的交流電壓信號(hào)，經(jīng)線性整流后，適當(dāng)放大，以滿足A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算機(jī)(微機(jī))處理的需要。
傳感器信號(hào)經(jīng)調(diào)整和數(shù)字化后，由計(jì)算機(jī)(微機(jī))按事先編制的程序進(jìn)行處理，并在顯示器屏幕上放大顯示，同時(shí)命令打印機(jī)將測(cè)試日期、試樣編號(hào)、材料號(hào)和測(cè)試結(jié)果打印、記錄。
電路圖說明信號(hào)調(diào)理電路主要由A11、A12、D1、D2組成A11、A12為運(yùn)算放大器，D1、D2為整流二極管，由A11、D1、D2組成線性精密整流線路，U11為可調(diào)電阻，調(diào)整A11工作狀態(tài)，A12為主組成放大線路，U12為可調(diào)電阻，調(diào)整放大倍數(shù)。該電路用以將傳感器輸出的交流電壓信號(hào)，進(jìn)行整流、放大，供A/D板進(jìn)行數(shù)字化。傳感器輸出信號(hào)由a、a′(input)端輸入，經(jīng)D1、D2整流后進(jìn)入A12，對(duì)其數(shù)值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，由b、b′(output)端輸出，以適應(yīng)A/D板輸入要求。此電路用于傳感器并連輸出時(shí)信號(hào)調(diào)理。
圖24線路分二大部分，第一部分由A101、D101、S102和A102為主構(gòu)成整流放在電路，其工作原理與圖A相當(dāng)。由(3)端輸出到A/D板。供計(jì)算機(jī)處理用。其中A101、A102為運(yùn)算放器，D101、D102為整流二極管。第二部分是由A103、A104、A105為主組成的加法器，其中A103、A105為運(yùn)算放大器。傳感器輸出信號(hào)經(jīng)D101、D102整流后，由開關(guān)K3、K2將整流信號(hào)轉(zhuǎn)入加法器中，并采用1.25V直流電壓作為標(biāo)準(zhǔn)，將傳感器輸出電壓與殘奧含量間的負(fù)線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為正線性關(guān)系，供數(shù)字面板表UP-413直接顯示。該線路用傳感器串聯(lián)輸出時(shí)的信號(hào)調(diào)理，可實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的計(jì)算機(jī)處理和測(cè)試數(shù)據(jù)的直接顯示。
圖25為二個(gè)直流穩(wěn)壓電源線路。它是由QL1、QL2、LM317為主組成的±17V的整流、穩(wěn)壓電源。QL1、QL2為全波橋式整流器，LM317為三段穩(wěn)壓器，TB1為雙18V抽頭式變壓器。該穩(wěn)壓電源提供圖A、圖B中運(yùn)算放大器工作電源。
圖26為5V直流穩(wěn)壓電源，主要由全波橋式整流器QL3和穩(wěn)壓器CW7805組成。該電源供數(shù)字面板表UP-413工作電源用。
圖27線路為交流穩(wěn)流電源電路原理圖。該電源采用了與市電分離的方法。市電220V經(jīng)變壓器TR降壓后，由橋式整流順BR整流。由運(yùn)算放大器A1、A2、A3為主組成的信號(hào)發(fā)生裝置產(chǎn)生正弦波，由晶體管T1～T6組成的功率放大器進(jìn)行功率放大，形成穩(wěn)定的交流功率輸出。輸出電流值由波段開關(guān)BK和R6～R10調(diào)節(jié)。該電源供傳感器勵(lì)磁用。
測(cè)定裝置的工作原理本裝置采用磁性測(cè)量方法。利用新研制的單極激磁多極測(cè)量的傳感器對(duì)淬火鋼中鐵磁性相和順磁性相的體積含量的敏感性進(jìn)行殘余奧氏體體積含量的測(cè)量。
淬火鋼中的主要組織是淬火馬氏體，殘余奧氏體和碳化物，并有少量非金屬夾雜物。從磁學(xué)性能上區(qū)分，馬氏體為鐵磁性相，F(xiàn)e3C為弱鐵磁性相，其余主要組織均表現(xiàn)為非鐵磁性。本儀器正是利用淬火鋼中主要組織在磁性能上的差異，首先將鐵磁性相檢出，并將殘余奧氏體與其它非鐵磁性相分離而得到殘余奧氏體的體積含量的。
本裝置采用磁性傳感器，由于磁場(chǎng)的穿透效應(yīng)，因此，測(cè)量結(jié)果是被測(cè)試樣(工件)表面以下一定深度殘余奧氏體的平均含量。其測(cè)量深度隨傳感器型號(hào)而不同，使用者可根據(jù)需要選擇。
本裝置采用微機(jī)系統(tǒng)對(duì)傳感器采集的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和處理，測(cè)量結(jié)果在顯示器上顯示，并同時(shí)將測(cè)試日期、試樣號(hào)、測(cè)量結(jié)果等，打印、記錄。其原理框圖見圖1，在測(cè)量精度要求不高時(shí)，傳感器信號(hào)可不經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而直接顯示，本裝置設(shè)置了直接顯示系統(tǒng)，見圖2。
1.本裝置對(duì)試樣(或工件)中殘奧的測(cè)量是無損的。
本裝置研制的磁性傳感器是基于傳感器與被測(cè)樣構(gòu)成閉合磁路的前提下進(jìn)行殘奧的測(cè)量的，測(cè)量時(shí)只需將傳感器與被測(cè)樣品表面接觸即可。無需將其破壞，因此是無損測(cè)量。由于傳感器采用交流激磁，被測(cè)樣品測(cè)量部位的剩磁量微小，被測(cè)樣品在測(cè)量后，無需退磁處理。
本裝置根據(jù)被測(cè)樣品表面形狀設(shè)計(jì)了兩大類傳感器一類是平面型傳感器，用于測(cè)量樣品表面是平面的部位。平面型傳感器根據(jù)測(cè)量時(shí)對(duì)測(cè)量面積和測(cè)量深度的要求，設(shè)計(jì)了平面型傳感器系列。另一類是用于測(cè)量表面是一定曲率曲面樣品的。
2.本裝置對(duì)淬火鋼中殘奧的測(cè)定是定量的本裝置采用了特制的傳感器，建立了傳感器測(cè)量參數(shù)與被測(cè)樣品中非鐵磁性物質(zhì)體積含量間的函數(shù)(線性)關(guān)系，利用計(jì)算機(jī)對(duì)殘余奧氏體和其它非鐵磁性相進(jìn)行了分防，并排除了殘余應(yīng)力對(duì)測(cè)量精度的影響，因此可對(duì)淬火鋼中殘余奧氏體相的體積含量進(jìn)行定量測(cè)定。AR-Ⅰ型殘奧測(cè)定儀的測(cè)量(顯示)分辨率為0.1%AR體積含量，測(cè)量范圍為0.1～99.9%(體積百分?jǐn)?shù))。
3.本裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)殘余奧氏體體積含量的快速測(cè)量本裝置由于采用了新的磁性方法，不需制備試樣，可在工件上需測(cè)量殘奧的部位直接測(cè)量，數(shù)據(jù)處理采用了微機(jī)，因此測(cè)量速度很快，本樣機(jī)測(cè)量一次殘奧的時(shí)間目前為5～7秒鐘。但AR-Ⅰ型殘奧定儀使用的是APPLE-Ⅱ型微機(jī)，其工作頻率為1MHz，如將微機(jī)檔次提高到PC機(jī)以上，(PC機(jī)工作頻率12MHz)，則測(cè)量一點(diǎn)殘奧的時(shí)間將縮短到1秒鐘以內(nèi)，完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品件的逐件連續(xù)測(cè)量。
4.本裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械另、部件殘奧的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量本裝置采用的傳感器輸出信號(hào)較強(qiáng)(輸出電壓在“伏”的數(shù)量級(jí))，抗干擾能力強(qiáng)，只要被測(cè)樣品附近不存在未加屏蔽的強(qiáng)磁場(chǎng)(8000A/m，即100Oe)，就不會(huì)影響本儀器測(cè)量精度。
5.本裝置適用于鋼鐵零件中殘余奧氏體含量的無損，定量測(cè)定。還可用于奧氏體不銹鋼中游離鐵素體測(cè)量及淬火鋼件硬度值的測(cè)定。
操作與使用傳感器與被測(cè)樣品接觸后，傳感器的測(cè)量信號(hào)經(jīng)過調(diào)整后，輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)予先編制好的程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)出殘余奧氏體量，在顯示器上顯示，同時(shí)命令打印機(jī)將數(shù)值打出。
測(cè)試裝置的測(cè)試操作過程1)打開儀器總電源(儀器背部)，總電源指示燈亮，電壓表指示220V。
2)打開測(cè)試儀主體電源開關(guān)(2)，指示燈亮。
3)由附件箱(13)中取出合適的傳感器，插入傳感器接口(12)中，根據(jù)傳感器激磁電流要求，將開關(guān)(10)旋到適當(dāng)?shù)碾娏魑恢?。按?dòng)開關(guān)(1)，選定傳感器接口位置。
4)將測(cè)試磁盤插入磁盤驅(qū)動(dòng)器(4或9)。
5)打開顯示器(6)電源開關(guān)。
6)打開打印機(jī)(5)電源開關(guān)。
7)打開微機(jī)主機(jī)(7)電源開關(guān)，此時(shí)磁盤驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)，顯示器屏幕出現(xiàn)AR(%)＝00.0DATE8)在鍵盤(8)上輸入測(cè)試日期(1991，12，1)，按回車(RETURN)鍵，此時(shí)計(jì)算機(jī)打印DATE1991，12，1.同時(shí)計(jì)算機(jī)在屏幕下方揭示操作者輸出試樣(樣品、工件)編號(hào)和被測(cè)樣品的材料編號(hào)，屏幕顯示AR(%)＝00.0NOMaterial9)在鍵盤上輸入試樣編號(hào)(AR209)，按RETURN鍵，輸入鋼種(號(hào))(Cr12MoV)，按RETURN鍵，打印機(jī)打出試樣號(hào)AR209和鋼種Cr12MoV，此時(shí)，記錄紙上為DATE1991，12，1NoAR209MATERIALCr12MoV顯示屏幕下方出現(xiàn)PLEASECORRECT提示操作者進(jìn)行校對(duì)，此時(shí)屏幕顯示AR(%)＝00.0PLEASECORRECT
10)按空檔鍵，此時(shí)屏幕下方PLEASECORRCT后面出現(xiàn)“V＝”(12，3456).將附件箱中隨儀器帶的標(biāo)樣(殘奧為零，Φ45×25)與傳感器接觸，按空檔鍵，顯示屏下方出現(xiàn)PLEASETEST.此時(shí)，儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。將標(biāo)樣與傳感器分離。
11)將傳感器與樣品被測(cè)部位接觸，按空檔鍵，顯示屏幕中部方框內(nèi)出現(xiàn)樣品被測(cè)部位的殘奧體積百分?jǐn)?shù)，打印機(jī)同時(shí)將此值打印。此時(shí)顯示屏上出現(xiàn)AR(%)＝30.5AR(%)＝30.5記錄紙上為DATE1991，12，1NoAR209MATERIALCr12MoVAR(%)＝30.5如在同一樣品上需測(cè)量多點(diǎn)，則將傳感器放在樣品不同部位后，按空檔鍵即可。
顯示屏上出現(xiàn)不同數(shù)值，記錄紙上也同時(shí)打印不同數(shù)值DATE1991，12，1NoAR209MATERIALCr12MoVAR＝30.5AR＝31.3AR＝34.212)如需更換被測(cè)試樣，則可按“W”鍵，然后重復(fù)第9步至第11步。
13)當(dāng)傳感器與被測(cè)樣品分離后，儀器自動(dòng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，此狀態(tài)下，如因儀器零點(diǎn)漂移或受到外界有強(qiáng)干擾源干擾而使儀器測(cè)量精度受影響時(shí)，儀器會(huì)自動(dòng)進(jìn)入校對(duì)狀態(tài)，拒絕測(cè)量，并鳴笛(連續(xù)5次)提示操作者，顯示屏下方出現(xiàn)“PLEASECORRECT”。此時(shí)，只要進(jìn)行一次第10步操作即可繼續(xù)測(cè)量。
14)測(cè)量完畢后可按下面順序關(guān)機(jī)將旋鈕10旋至“OA”檔→關(guān)掉開關(guān)2→關(guān)打印機(jī)→關(guān)顯示屏→關(guān)微機(jī)7電源→關(guān)總電源開關(guān)。
將傳感器拔出和標(biāo)樣一起放入附件箱。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置，它是由微機(jī)主機(jī)7、磁盤驅(qū)動(dòng)器4、顯示器6、鍵盤8、打印機(jī)5組成，其特征在于配有平面型傳感器29；它與被測(cè)樣品的被測(cè)部位構(gòu)成閉合磁路小平面型傳感器29鐵磁材料制成，單極勵(lì)磁、多極測(cè)量式，一端開口呈“山”字形；它由外殼帽15、固定螺絲16、接線柱17、接線座18、固定螺母19、芯體20和殼體21組成；芯體20由鐵磁材料制成，呈敞開式圓柱臺(tái)狀，其中部圓柱上繞制激磁繞組線圈，構(gòu)成激磁極，圓柱外圍為圓柱環(huán)，有2～16個(gè)圓柱，上面固定測(cè)量繞組線圈，構(gòu)成測(cè)量極；固定螺母19將芯體20固定在殼體21上；螺絲16將接線座18固定在芯體20邊沿，接線認(rèn)18上均布接線柱17；激磁繞組線圈的引入線與激磁電源相接，測(cè)量繞組的引出線與信號(hào)調(diào)理電路相連；
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置，其特征是配有小曲率傳感器30，它與被測(cè)樣品的被測(cè)部位構(gòu)成閉合磁路小曲率傳感器30由鐵磁材料制成，單極勵(lì)磁、多極測(cè)量式，呈“山”字形;它由外殼帽15、固定螺絲16、固定螺母19、芯體20、殼體21、接線片22、頂絲23、彈簧24、彈簧座25、彈性墊圈26和膠片27組成;芯體20上的測(cè)量極與勵(lì)磁極可彈性伸縮;小曲率傳感器30為圓柱形，一端開口呈山字形;芯體20由鐵磁材料制成，圓柱臺(tái)狀，圓柱頂端為球形，上面固定激磁繞組線圈構(gòu)成激磁極;圓臺(tái)上均布有孔;測(cè)量極28呈柱形，一端球形，另一端為平面，平面端伸入彈簧座25，并與彈簧24相接，球形端伸出，彈簧24頂端有頂絲23;整個(gè)芯體20由螺母19固定在黃銅殼體21上;彈簧座25由螺絲16固定在芯體20上;固定螺母19下有彈性墊圈26，膠片27裝在底部。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置，其特征是測(cè)量繞組中的磁感應(yīng)電壓平均值與被測(cè)試樣組織中的殘余奧氏體體積百分?jǐn)?shù)比成線性關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置，其特征是激磁電源采用交流穩(wěn)流、穩(wěn)頻勵(lì)磁電源，電流為分檔可調(diào)，頻率在50～100Hz可調(diào)。
5.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置，其特征是傳感器配以適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器。
6.如權(quán)利要求1、2所述的測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置，其特征是傳感器信號(hào)的處理、顯示和記錄均通過微機(jī)系統(tǒng)完成。
7.一種測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量的方法，其特征在于(1)利用奧氏體(或殘余奧氏體)與其它相結(jié)構(gòu)在磁性能上的差別進(jìn)行對(duì)鋼鐵零件中奧氏體(殘余奧氏體)進(jìn)行測(cè)量;(2)采用快速、無損、定量測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體裝置，它由交流、穩(wěn)流、穩(wěn)頻勵(lì)磁電源、磁路敞開式傳感器、傳感器輸出信號(hào)調(diào)理線路、傳感器信號(hào)處理、顯示和記錄裝置組成;a、采用單極激磁、多點(diǎn)測(cè)量的傳感器形式;b、進(jìn)行激磁磁場(chǎng)的計(jì)算、確定激磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，進(jìn)而確定其形狀與尺寸;c、確定傳感器對(duì)試樣測(cè)試深度;d、傳感器芯體采用純鐵制造，粗加工后進(jìn)行去應(yīng)力退火，再進(jìn)行精車-銑槽-線切割-電火花加工-400℃保護(hù)退火-磨-研磨;e、芯體加工后繞制線圈，加工接線柱等;f、用黃銅制造殼體;g、傳感器的內(nèi)部接線分為并連輸出和串連輸出;h、傳感器與被測(cè)樣品的被測(cè)部位構(gòu)成閉合磁路;i、該儀器對(duì)零部件直接測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測(cè)定鋼鐵零件中奧氏體含量裝置及方法，其特點(diǎn)是裝置由交流勵(lì)磁電源、磁路敞開式傳感器、傳感器輸出信號(hào)調(diào)理線路、傳感器信號(hào)處理、顯示和記錄裝置組成；傳感器分為平面型傳感器和小曲率傳感器兩種，由鐵磁材料制成，均為單極勵(lì)磁、多極測(cè)量式，一端開口，測(cè)量繞組的磁感應(yīng)電壓平均值與被測(cè)試樣中的殘余奧氏體體積百分比成線性關(guān)系；采用交流電源，設(shè)有輸出信號(hào)調(diào)理電路，通過微機(jī)系統(tǒng)處理、顯示和記錄；可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵零件中的奧氏體快速、無損定量測(cè)定。
文檔編號(hào)G01N27/72GK1068427SQ9210005
公開日1993年1月27日 申請(qǐng)日期1992年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月11日
發(fā)明者武兵書, 聶景顥, 賀平, 劉福祥 申請(qǐng)人:機(jī)械電子工業(yè)部北京機(jī)電研究所