Современные средства контроля изделий массового производства

Разработанные принципы магнитного НК структуры и механических свойств изделий из конструкционных материалов заключаются в использовании свободного падения контролируемых изделий с заданной высоты сквозь область с намагничивающим полем заданной напряженности, формировании на пути движения изделий локальной области с размагничивающим полем заданной напряженности и областей, где действие намагничивающего и размагничивающего полей на контролируемые изделия скомпенсировано, измерении магнитного состояния изделия при его движении в этих областях и обработке результатов измерения по разработанным алгоритмам. Показано, что, несмотря на действие на изделие при выходе из намагничивающей катушки тормозящей силы, многократно превосходящей силу тяжести, может быть выбрана высота падения изделий, при которой будет обеспечен их пролет сквозь намагничивающее поле без зависания.

Различные методики магнитного контроля изделий реализованы созданием на пути движения изделий компактных областей с магнитным полем заданной напряженности. Разработанные принципы создания за областью с намагничивающим полем Ho на пути движения изделия протяженной области с однородным магнитным полем заключаются в использовании эффектов одинаковой скорости уменьшения магнитного поля на оси катушек, имеющих разные внутренний и внешний диаметры, на разных расстояниях от их торцов, создания однородных поля и градиента поля катушками Гельмгольца и резкого уменьшения поля за пределами «безмоментных» намагничивающих катушек.

Разработанные принципы обеспечили намагничивание изделий полем Н = 40 -т- 50 кА/м и создание заданных распределений поля вдоль оси X движения изделий (рис. 5). Они реализованы в комплексе «Магнитных анализаторов качества стальных изделий МАКСИ», автоматически сортирующих изделия на годные и брак с производительностью до 2 изделий в секунду.

В приборе «МАКСИ (АНБ-692)» индукционные преобразователи измеряют максимальный магнитный поток ФМ в изделии при намагничивании и остаточный магнитный поток ф в области, где намагничивающее поле скомпенсировано (зависимость 1 на рис. 5). Модификация прибора «МАКСИ-Р» измеряет только Ф В приборе «МАКСИ-2» изделия перед измерением ФА частично размагничивают (зависимость 2 на рис. 5). Приборы «МАКСИ-У (универсальный)» (рис. 6а, зависимость 3 на рис. 5) и «МАКСИ-Д (дизельный)» (зависимость 4 на рис. 5) обеспечивают создание на пути движения изделий заданных распределений магнитного поля и измерение магнитных параметров изделия при движении в нем. В них снижено влияния изменений размеров изделий на результаты контроля, и повышена чувствительность к поверхностным свойствам изделий. В приборе «МАКСИ-П (портативный)» (рис. 6б) [30, 44 - 46] намагничивание изделия осуществляется в открытой магнитной цепи ортогонально направлению движения в стационарном поле Не * 46 кА/м двухполюсной магнитной системы. Прибор измеряет Ф в изделии.

Технические характеристики приборов МАКСИ, надежность контроля и сортировки, удобство включения в действующие циклы производства подтверждены результатами метрологической аттестации, внедрением на заводах России и Белоруссии. Прибор «МАКСИ-У», предназначенный для коэрцитиметрического контроля физико-механических свойств и автоматизированной сортировки деталей машиностроения, при производительности контроля до 2 изделий в секунду в диапазоне изменения продольных размеров изделий 10 - 160 мм, поперечных - 3 - 40 мм, аттестован ГОССТАНДАРТом Республики Беларусь в диапазоне измерения 0,01 - 99,9 мкВб с основной приведенной погрешностью не более 1,5 %. При тех же размерах контролируемых изделий прибор «МАКСИ-Д», предназначенный для магнитного контроля физико-механических свойств деталей дизельных двигателей, аттестован в диапазонах измерения 0 - 9,99 и 0 - 99,9 мкВб с относительной погрешностью 1,5 %, а намагничивающий ток задан с погрешностью ± 0,5 %. Это удовлетворяет и требованиям к магнитоизмерительной аппаратуре. Прибор МАКСИ-П аттестован в диапазоне измерения 0,5 - 9,9 мкВб с относительной погрешностью не более ± 5 % (при метрологической аттестации МАКСИ-П реальная относительная погрешность измерения приборов не превышала ± 1 %).

Особенности контроля качества изделий из легированных сталей

Коэрцитивная сила HC среднеугле-родистых легированных сталей и остаточный магнитный поток Ф в изделиях из них неоднозначно связаны с температурой отпуска Готп изделий после закалки и их механическими свойствами. Частичное размагничивание изделий из таких материалов и последующее измерение Ф в них позволяет, как правило, устранить неоднозначность связи Ф с механическими свойствами и температурой отпуска. Но чувствительность зависимости Ф от механических свойств недостаточна для достоверного контроля. Для контроля качества термообработки изделий из легированных сталей предложено: намагничивать изделие в процессе движения, измерять Фй (Ф1) после выхода изделия из области с намагничивающим полем, создавать на пути движения изделия локальную область с постоянным размагничивающим полем, измерять второе значение остаточного магнитного потока Ф (Ф2) в изделии после его выхода из области с размагничивающим полем и о свойствах изделия судить по отношению F3 результата этого измерения к разности результатов первого и второго измерений. Проведенные исследования показали, что наилучшую достоверность контроля обеспечивает размагничивающее поле 2 кА/м. Информационный параметр F3 обеспечивает высокую чувствительность контроля к механическим свойствам изделий из среднеуглеродистых легированных сталей и независимость результатов контроля механических свойств изделий от изменений их размеров в пределах технологических допусков. Методика реализована прибором "Макси- У"с модернизированным преобразователем прибора "Макси -Д".Применение разработанной методики (рис. 8) обеспечило высокий коэффициент корреляции R = 0.85 в линейном уравнении регрессии между пределом прочности оВ болтов крепления противовеса из стали 40ХН и показаниями прибора, гарантировало заданные механические свойства болтов, позволило вернуть в производство тысячи дорогостоящих ответственных болтов дизельных двигателей.

Контроль чугунных отливок массового производства по остаточному магнитному потоку в отливке после намагничивания в разомкнутой магнитной цепи реализован на Минском заводе отопительного оборудования и ряде российских металлургических заводов на базе прибора «МАКСИ-П». Намагничивающее поле ортогонально направлению движения изделия. При своем движении намагниченное изделие индуцирует в измерительном преобразователе специальной конструкции сигнал, вольт-секундная площадь полуволны которого измеряется в микровеберах и индицируется на двухразрядном цифровом табло прибора. Результат измерения сравнивается с предварительно установленными пределами годности изделия по измеряемому параметру. По результату сравнения исполнительный механизм осуществляет сортировку изделий на годные и брак с производительностью до 2 изделий в секунду. Исследование влияния микроструктур отливок «ниппель на показания прибора «МАКСИ-П» и определение на этой основе порогов показаний прибора для разбраковки не обточенных отливок ниппелей на группы по обрабатываемости проведено в. Фактический экономический эффект от эксплуатации автоматизированной линии контроля и разбраковки по обрабатываемости не обточенных отливок ниппелей из ковкого чугуна КЧ 30-6 на базе приборов «МАКСИ-П» на Минском заводе отопительного оборудования в 2007 г. превысил в эквиваленте 400 тысяч долларов США.

Заключение

Проведенный анализ современного состояния теоретических и экспериментальных исследований и приборной реализации магнитного контроля структуры изделий из ферромагнитных сталей и чугунов позволяет сделать следующие выводы.

1. Физической основой магнитного структурного анализа является чувствительность механических и магнитных свойств сталей и чугунов к структурным превращениям металла. К настоящему времени исследованы и систематизированы зависимости магнитных и механических свойств от структурного состояния, температуры нагрева при закалке и отпуске для большинства сталей и чугунов. Наиболее структуро-чувствительным магнитным параметром конструкционных материалов является коэрцитивная сила HC.

2. Аппроксимация формулами изменения намагниченности материалов в магнитном поле и методика расчета позволяют с достаточной для практики точностью по HC, MS, MR материала изделий, их размерам и напряженности Не намагничивающего поля рассчитать предельную и частные петли гистерезиса конструкционных сталей и чугунов и изделий из них, остаточную намагниченность изделий.

3. Наибольшее распространение для решения различных задач магнитной структуроскопии промышленных изделий из конструкционных ферромагнитных материалов получили коэрцитив-но чувствительные методы и приборы, основанные на контроле структурного состояния изделий по току размагничивания приставных магнитных устройств, по полю от остаточной намагниченности после намагничивания изделий по методу «точечного полюса» и по остаточному магнитному потоку в изделии после намагничивания в разомкнутой магнитной цепи. Последние наиболее эффективны при контроле изделий массового производства.

4. При намагничивании изделий с большим размагничивающим фактором из конструкционных ферромагнитных материалов в разомкнутой магнитной цепи в магнитных полях, не доводящих изделия до технического насыщения, остаточная намагниченность M изделий обладает более высокой, чем коэрцитивная сила HC, чувствительностью к структуре и качеству термообработки. Такой режим эффективен при контроле предварительно не намагниченных изделий - после затвердевания из жидкого состояния, отжига, закалки или высокотемпературного отпуска.

5. Для контроля качества высокотемпературного отпуска изделий из сред-неуглеродистых легированных сталей эффективно намагничивать изделие в процессе движения полем 40 - 50 кА/м, измерять остаточный магнитный поток в изделии после выхода его из области с намагничивающим полем, создавать на пути движения изделия локальную область с постоянным размагничивающим полем напряженностью около 2 кА/м, измерять второе значение остаточного магнитного потока в изделии после его выхода из области с размагничивающим полем и судить о свойствах изделия по отношению результата этого измерения к разности результатов первого и второго измерений.



Просмотров: 1016

Дата: Четверг, 06 Сентября 2012

Новости