Вихрострумовий спосіб визначення параметрів поверхневих шарів металевих виробів

1. Вихрострумовий спосіб визначення параметрів поверхневих шарів металевих виробів, при якому вихрострумовий перетворювач включають у резонансний контур керованого автогенератора, встановлюють вихрострумовий перетворювач на поверхню зразкового виробу, встановлюють шляхом регулювання керуючої напруги автогенератора режим генерації і визначають відповідне цьому режиму значення керуючої напруги, встановлюють вихрострумовий перетворювач на поверхню контрольованого виробу, встановлюють шляхом регулювання керуючої напруги заданий режим генерації, визначають різницю отриманих значень керуючих напруг для зразкового і контрольованого виробу і по ній роблять висновки про параметри поверхневого шару контрольованого виробу, який відрізняється тим, що встановлюють вихрострумовий перетворювач на зразкові вироби з різними параметрами матеріалу поверхневого шару, змінюють керуючу напругу і для кожного зразка визначають залежність вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги, при цьому по сукупності залежностей вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги визначають область значень керуючої напруги, в якій крутизна залежності вихі U 2 (19) 1 3 ролю металевих виробів [2], який полягає в тому, що вихрострумовий перетворювач включають в резонансний контур керованого автогенератора, попередньо встановлюють вихрострумовий перетворювач на бездефектний виріб і змінюють керуючу напругу до рівня, що відповідає зриву генерації, далі змінюють керуючу напругу, фіксують момент виникнення генерації і визначають пороговий рівень керуючої напруги, що відповідає виникненню генерації автогенератора при встановленні вихрострумового перетворювача на бездефектний виріб. Далі при встановленні вихрострумового перетворювача на контрольований виріб змінюють керуючу напругу, фіксують момент виникнення генерації і визначають пороговий рівень керуючої напруги, що відповідає виникненню генерації при встановленні вихрострумового перетворювача на контрольований виріб. Потім визначають різницю порогових рівнів, які відповідають виникненню генерації при встановленні вихрострумового перетворювача на бездефектний виріб і контрольований виріб, і за отриманою різницею роблять висновки про параметри поверхневого шару контрольованого виробу. Недоліком відомого способу є недостатня достовірність контролю дефектності поверхневого шару контрольованого виробу, пов'язана з нестабільністю порогового рівня керуючої напруги автогенератора, викликаною підвищеною чутливістю режиму роботи в області зриву генерації автогенератора до впливу зовнішніх факторів. При оцінюванні структурних змін у поверхневих шарах виробів, що викликають зміни їх електропровідності, відомий спосіб не забезпечує високої точності через те, що в області зриву генерації чутливість до зміни параметрів, зокрема електропровідності поверхневого шару за керуючою напругою мінімальна. Мета запропонованого способу - підвищення точності і достовірності контролю параметрів поверхневих шарів металевих виробів. Мета досягається тим, що вихрострумовий перетворювач включають в резонансний контур керованого автогенератора, встановлюють вихрострумовий перетворювач на поверхню зразкового виробу, встановлюють шляхом регулювання керуючої напруги автогенератора режим генерації і визначають відповідне цьому режиму значення керуючої напруги. Встановлюють вихрострумовий перетворювач на поверхню контрольованого виробу, встановлюють шляхом регулювання керуючої напруги заданий режим генерації, визначають різницю отриманих значень керуючих напруг для зразкового і контрольованого виробу і по ній роблять висновки про параметри поверхневого шару контрольованого виробу. Згідно винаходу встановлюють вихрострумовий перетворювач на зразкові вироби з різними параметрами матеріалу поверхневого шару, змінюють керуючу напругу і для кожного зразкового виробу визначають залежність вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги, по сукупності залежностей вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги визначають область значень керуючої напруги, в якій крутизна залежності вихідної напруги автогенератора від 45563 4 керуючої напруги є мінімальною, фіксують значення вихідної напруги в області мінімальної крутизни залежності вихідної напруги від керуючої напруги для зразкового виробу, що відповідає границі діапазону зміни контрольованого параметру поверхневого шару і регулювання керуючої напруги кожен раз здійснюють до отримання фіксованого значення вихідної напруги автогенератора в області мінімальної крутизни залежності вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги. При реалізації способу для визначення питомої електропровідності поверхневого шару залежності вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги визначають на зразкових виробах з різною питомою електропровідністю поверхневого шару. Значення вихідної напруги, до досягнення якої регулюють керуючу напругу при встановленні вихрострумового перетворювача на контрольований виріб, фіксують на зразковому виробі з мінімальним значенням питомої електропровідності в діапазоні вимірювань. В якості контрольованого параметру використовують питому електропровідність виробу. При реалізації способу для визначення товщини структурно зміненого поверхневого шару залежності вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги визначають на зразкових виробах з різною товщиною структурно зміненого поверхневого шару, значення вихідної напруги, до досягнення якої регулюють керуючу напругу, фіксують на зразковому виробі з мінімальним або максимальним значенням товщини структурно зміненого поверхневого шару, а в якості контрольованого параметру використовують товщину структурно зміненого поверхневого шару виробу. Суттєвими відмінностями запропонованого винаходу є: 1. Визначення значень керуючих напруг при стійкому режимі роботи автогенератора, що знижує вплив зовнішніх факторів на стабільність роботи автогенератора і підвищує точність відліку керуючих напруг, що відповідають фіксованому постійному значенню вихідної напруги атогенератора, і які є інформативним параметром для визначення питомої електропровідності або товщини структурно зміненого шару. 2. Регулювання керуючих напруг в області мінімальної крутизни залежності вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги потребує великих змін регулюючої напруги за малих змін вихідної напруги автогенератора, тобто за малих змін параметрів поверхневого шару, наприклад його питомої електропровідності. Таким чином реалізується ефект "розтягнутої шкали", який за умов високої стабільності роботи автогенератора забезпечує підвищення точності і достовірності контролю параметрів поверхневого шару виробу. На фіг. 1 представлено залежність амплітуди вихідної напруги Uвих автогенератора від керуючої напруги Uкер для зразкових виробів із титанових сплавів з різними значеннями питомої електропровідності (1-σ=0,54 МСм/м; 2-σ=0,75 МСм/м; 3σ=1,04 МСм/м; 4-σ=1,75 МСм/м; 5-σ=2,05 МСм/м. На фіг. 2 представлено залежність керуючої напруги на варикапі від питомої провідності поверх 5 45563 невого шару металічного виробу за умови сталості вихідної напруги автогенератора. Розглянемо приклад реалізації запропонованого способу для випадку контролю відносних змін поверхневої електропровідності виробів з титанових сплавів за допомогою автогенератора з вихрострумовим перетворювачем, які працюють на частоті 300 МГц. Винахід здійснюється наступним чином. Вихрострумовий перетворювач встановлюють на поверхню зразкового виробу і виставляють керуючу напругу, за якої генерація відсутня (згідно фіг. 1 Uкер≥7 В). Далі зменшують керуючу напругу Uкер, дo досягнення генерації і визначають залежність вихідної напруги Uвих від керуючої напруги Uкер. Аналогічно встановлюють послідовно вихрострумовий перетворювач на зразкові вироби із титанових сплавів з іншими значеннями питомої електропровідності в діапазоні вимірювання і отримають сукупність вихідних характеристик (фіг. 1). По сукупності характеристик визначають область керуючих напруг, в якій крутизна залежності вихідної напруги автогенератора від керуючої напруги є мінімальною. Фіксують значення вихідної напруги в області мінімальної крутизни вихідної характеристики автогенератора для зразка з питомою електропровідністю σ=0,54 МСим/м. В нашому випадку згідно фіг. 1 це значення вихідної напруги відповідає керуючій напрузі UKep=3 В. При цьому забезпечується найбільша чутливість до зміни питомої електропровідності в тонкому поверхневому шарі контрольованого виробу. Зокрема, чутливість в запропонованому способі досягає 2,8 В/МСм/м (при UKep=6 В). У відомому способі чутливість граничних значень керуючих напруг відповідає області початку генерації (UKep=3 В) і не перевищує 0,5 В/МСм/м. Далі визначають значення керуючої напруги і фіксують рівень вихідної напруги автогенератора, яке у нашому випадку дорівнює Uвих=2,62 В. Далі встановлюють вихрострумовий перетворювач на контрольований виріб і змінюють Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 керуючу напругу до отримання фіксованого рівня вихідної напруги автогенератора Uвих=2,62 В. Визначають відповідне фіксованому рівню значення керуючої напруги. Визначають різницю значень керуючих напруг при встановленні на зразковий і контрольований виріб і за нею з урахуванням залежності значення керуючої напруги, що відповідає фіксованому значенню вихідної напруги автогенератора, від питомої електропровідності (фіг. 2) роблять висновки про значення електропровідності поверхневого шару контрольованого виробу. Аналогічно спосіб реалізують у випадку, коли контрольованим параметром є товщина структурно зміненого поверхневого шару. Такий випадок має місце при газонасиченні поверхневих шарів титанових сплавів, яке призводить до відповідних змін структури поверхневого шару (формується альфований шар), товщина якого залежить від режиму термообробки [2, 3]. Застосування запропонованого способу дозволить підвищити чутливість і достовірність контролю, який побудовано на вимірюваннях питомої електропровідності поверхневих шарів металевих виробів, викликаних поверхневими дефектами або структурними змінами. 1. Вихретоковый способ неразрушающего контроля металлических изделий. А. с. №903755 СССР, МКИ G 01N 27/90. /А.И. Меркулов, Ю.В. Пшеничников, В.Е. Шатерников. Бюл. №5, 1982г. 2. Способ вихретокового контроля тонких поверхностных слоев. А.с. №1663525 СССР, МКИ G 01 N 27/90. /В.Н. Учанин, Н.П. Калинин, Ю.С. Грабский. Бюл. №26, 1991. 3. Вихретоковый высокочастотный структуроскоп для выявления газонасыщенных слоев изделий из титановых сплавов /В.Н. Учанин, Н.П. Калинин, В.Н. Зыбов, Ю.С. Грабский //Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1989. №4. - С.68-71. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601