CC BY
10
Том 208
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1974
ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ ЗАГОТОВОК ПРУЖИН ИЗ СТАЛИ 50ХФА И ЗОХГСА
А. М. ГРУЗНОВ, В. !Д. САРТАКОВ. И. Г. ЛЕЩЕНКО, О. Н. ОЛЬШЕВСКАЯ
{Представлена научным семинаром кафедры информационно-измерительной техники)
В основу метода измерения твердости заготовок манометрических пружин из стали 50ХФА и ЗОХГСА положено экспериментально установленное наличие вполне определенной зависимости между магнитными характеристиками и твердостью. В отличие от известных существующих коэрцитиметров постоянного тока, нами разработан и создан прибор, измеряющий величину твердости по динамической коэрцитивной силе на промышленной частоте. Этот метод был разработан и уже использован при создании ряда приборов на кафедре информационно-измерительной техники Томского политехнического института [1, 2].
1 ни у,
Ф8
н
У*
УИ, Канал К и
•
ЖМ,
У%
Кана* 811
Рис. 1.
Примененный в созданном приборе метод измерения по динамической коэрцитивной силе обладает достаточной чувствительностью, сравнительно небольшой зависимостью показаний прибора при изменении геометрических размеров контролируемых изделий, при изменении напряжения сети без применения специальных мер к стабилизации, возможностью разработать схему измерения, имеющую один датчик.
В приборе применена дифференциальная схема, которая даст возможность измерить не все значение динамической коэрцитивной силы контролируемого изделия, а лишь приращение ее к коэрцитивной силе образцового изделия, в качестве которого выбирается самое мягкое изделие. Определение разности динамических коэрцитивных сил сводится к измерению промежутка времени между моментами перехода через нулевое значение индукций в образцовом и испытуемом изделиях.
Структурная схема измерительного блока разработанного прибора представлена на рис. 1. Элементом, несущим информацию об измеряе-
мой твердости, является проходной двухобмоточный датчик с параметрами: число витков намагничивающей обмотки 1900, диаметр провода 0,2 мм, намагничивающий ток 0,1 а, число витков измерительной обмотки 6000. Конструктивно датчик выполнен выносным и с помощью кабеля подключается к разъему на задней стснке шасси прибора.
Э. д. с. с измерительной обмотки датчика преобразуется с помощью интегрирующей цепи ИЦ, усилителя низкой частоты УНЧ-I, триггера Шмптта Шь усилителя импульсов УИ, в импульсный сигнал, поступающий на вход устройства преобразования длительности временного интервала между импульсами в постоянный ток, измеряемый микроамперметром М24. Второй канал включает в ссбя усилитель низкой частоты УНЧ2, триггер Шмитта ТШ2 и фазовращатель ФВ, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное средней индукции в образцовом изделии, дифференцирующую цепь ДЦ2 и усилитель импульсов УИ2. Наличие в схеме фазовращающего устройства ФВ позволяет выполнить прибор сравнительно удобным для контроля нескольких видов изделий.
Устройство преобразователя длительности временного интервала ji постоянный ток построено на базе идущего мультивибратора ЖМь на один вход которого поступают импульсы от канала контролируемого изделия, а на другой вход — импульсы от канала образцового изделия.
Усиленные импульсы от ДЦ] поступают также на входы статических триггеров Т] и Т2 и ждущего мультивибратора ЖМ2, выполняющих функцию схемы сигнализации прибора.
Узел сигнализации (рис. 2) служит для выдачи световых сигналов, если контролируемое изделие имеет твердость меньше 150 единиц по Виккерсу и если твердость изделия больше максимально допустимой твердости по условиям контроля.
Схема сигнализации (рис. 3) дает возможность регулировать верхний предел контроля твердости в заданном диапазоне. Нижний предел остается постоянным, равным 150 единиц НV.
На передней панели прибора имеются две неоновые лампочки (Л9, Лю) соответственно с гравировкой «Брак мягкий» и «Брак твердый», которые сигнализируют о том, что контролируемое изделие но твердости вышло за допусковое значение.
На входы триггера Ti поступают импульсы от образцового и контролируемого каналов. Если контролируемое изделие имеет твердость больше 150 единиц HV, то импульсы от канала контролируемого изделия приходят на вход Ti позже импульсов из канала образцового изделия.
Между приходом импульсов из обоих каналов на вход существует интервал времени, максимальная длительность которого равна 400 мкеек (при условии, что твердость образцового изделия 150 единиц HI7, а твердость контролируемого — 250 единиц НУ).
При поступлении импульса из образцового канала триггер Ti приходит в возбужденное состояние и находится в этом состоянии до прихода импульса из канала контролируемого изделия, который возвращает триггер Ti в исходное состояние.
Ш
капало
№
брак мягкий'
Зрак. тЗердый'
Т,
ЖЫг
Us пан ала ОН
Рис. 2. Функциональная схема узла сигнализации.
Во время возбужденного состояния триггера по правой половине .лампы Л7 протекает анодный ток. Все элементы схемы подобраны таким образом, чтобы в этом случае напряжение на конденсаторе С7, параллельно которому включена неоновая лампа Л9, было недостаточно для •ее зажигания.
О
■а— см
№ ь*
т /Т
Г0- г! ~Н
Рис. 3. Принципиальная схема узла сигнализации.
Если же твердость контролируемого изделия окажется меньше 150 единиц ЯУ, то импульсы из канала контролируемого изделия приходят раньше импульсов из канала образцового изделия (допустим на 50 мксек) и возвращают триггер Т1 в невозбужденное состояние, когда правая половина лампы Л7 закрыта. Через 50 мксек импульс из капала образцового изделия переводит триггер в возбужденное состояние, в котором он находится (Т—50) мксек, где Т=—— —20000 мксек.
/ 50
При этом конденсатор С7 успевает зарядиться до напряжения зажигания неоновой лампы Л9, которая, загораясь, сигнализирует о том, что твердость изделия вышла за минимальный допуск.
Па входы триггера Т2, собранного на лампе Л8, поступают импульсы от каналов контролируемого и образцового изделии, задерживаемые на время АТ ждущим мультивибратором ЖМ2. Время ДТ равно длительности интервала времени между импульсом образцового канала и импульсом от контролируемого канала для изделия с максимально допустимой твердостью. Так как граница максимально допустимой твердости при контроле разных видов изделий может быть различной, то выдержка времени ждущего мультивибратора ЖМ2 должна регулироваться в необходимых пределах.
Регулировка длительности импульса мультивибратора производится с помощью сопротивления И7, ручка которого с надписью «Настройка сигнализации» вынесена на переднюю панель.
Схема запуска триггера Т2 построена так, что импульсы от контролируемого канала приводит триггер Т2 в возбужденное состояние, когда ¡ю правой половине лампы Л8 протекает ток, а задержанные импульсы от канала образцового изделия возвращают триггер Т2 в исходное состояние. Если изделие имеет твердость больше максимально допустимой
сС, сем
г—— / 1
/ • 19 / /
1 /• /7 / / 2/ 22
Г* • • / / А
/ '•9 ¡2 У /: 13 го /
/ / И / 7
/ / 5 ю\ * л Л /
/ / Ч / /
/ / 7 • / /
/ • 1> /
№ 150 200 210 220 и*
Рис. 4.
твердости, то импульсы от контролируемого канала приходят на вход триггера Т2 раньше импульсов образцового канала на время — 20000 мкеек, и за это время конденсатор С8 успевает зарядиться до напряжения зажигания лампочки Лю, которая сигнализирует о том, что твердость изделия превышает допустимую величину.
Прибор прошел лабораторные испытания, результаты которых для прутков из стали 50ХФА представлены на рис. 4. Погрешность измерения твердости не превышает ± 15 единиц по Викксрсу.
ЛИТЕРАТУРА
1. А. М. Г р у з и о в, В. П. Долгопол о в, И Г Лещенко, В. Д. Сарта-к о в. Измерение твердости стальных изделии с помощью коэрцитпметра переменного тока. Дефектоскопия, 1967, № 4.
2. И. Г. Лещенко, Б. Б. Винокуров, В. П. Д о л г о п о л о в. Коэрцити-метры переменного тока для контроля качества изделий из ферромагнитных материалов. Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по методам контроля качества материалов и изделий без разрушения. Кишинев, 1965.
