一 简介
随着现代工业的发展,对产品的质量要求越来越高。尤其是航空、航天、航海、核动力、能源、交通、石油化工等方面的机械产品,几乎都是在不同程度高温、高压、高速和高幅值交变截荷下进行运转,对于这类产品,需要对每一个工件的质量性能都要进行检测,而靠传统的检测方法,即在一批工件中抽取少部分的工件进行有损检测,据此来判断全部工件质量的好坏,已不能满足对工件全部检测的要求。因此,需要研制出能快速对工件进行100%非破坏检测的仪器才能达到检测目的。
为了能够满足对工件100%快速无损检测的要求,在现代无损检测技术中,经过不断的开发与研制,形成了一套完整的电磁无损测量技术。电磁测量技术包括电涡流检测技术在内,是一种无损、接触或无接触测量检测技术,具有结构简单,灵敏度高,测量线性范围大,不受油污等介质的影响,抗干扰能力强等优点,所以在机械、交通、电力、化工、石油、纺织、航空、原子能⋯⋯等工业部门得到广泛应用。例如用来测量位移、尺寸、厚度、振动、压力、磁导率、温度、材料、探伤、混料分选、硬度、强度、淬硬层深度、渗层深度、气化层厚度、应力测量等。
WGF-III型多功能钢铁材质硬 度检测仪系我公司新研制开发出的新一代产品。本公司产品已广泛用于机械、汽车、冶金、能源、石油化工、航空、航天等行业的众多企业。
一 简介
WGF-III型多功能钢铁材质硬度检测仪无损检测产品质量的基本原理是:由于铁磁性物质在交变的磁场内能感应出一定的电流。对于同种规格尺寸的不同的铁磁性材料、不同的机械性能(如硬度、强度、淬硬层的深度、组织结构、热处理状态等)、不同的表面和内在的缺陷等在磁场中感应出的电流的值是不同的。经过大量的实验证明:它们在磁场中所感应出的电流值在某一范围内存在着一定的对应关系。就是通过测量同种规格尺寸的工件在探头内激磁电流值的大小并和同种规格尺寸的标准样件在探头内激磁电流值加以比较并在液晶显示屏和数字显示屏通过一定的界面显示出来,从而达到对被测同种规格的工件的各种性能好坏的区分。
二 仪器的检测原理
WGF-III型多功能钢铁材质硬度检测仪无损检测产品质量的基本原理是:由于铁磁性物质在交变的磁场内能感应出一定的电流。对于同种规格尺寸的不同的铁磁性材料、不同的机械性能(如硬度、强度、淬硬层的深度、组织结构、热处理状态等)、不同的表面和内在的缺陷等在磁场中感应出的电流的值是不同的。经过大量的实验证明:它们在磁场中所感应出的电流值在某一范围内存在着一定的对应关系。就是通过测量同种规格尺寸的工件在探头内激磁电流值的大小并和同种规格尺寸的标准样件在探头内激磁电流值加以比较并在液晶显示屏和数字显示屏通过一定的界面显示出来,从而达到对被测同种规格的工件的各种性能好坏的区分。
三 仪器的特点及技术性能
(一)非破坏性检测,检测后在工件的表面不留任何痕迹,避免了传统的检测方法需要破坏工件表面状态的缺陷。
(二)对工件表面状态和形状适应性广,一般情况对工件表面粗糙度无特殊要求、对工件形状无特殊要求。
(三)仪器采用电磁检测的原理,利用被测工件和标准样件进行比较的方法来间接检查工件质量的好坏。
(四)一机多用。在一定的条件下,适用于钢种混料分选、钢铁件热处理前后硬度分选、不同的热处理状态分选、碳含量分选、硬化层深度分选、缺陷(裂纹、气孔、组织疏松、夹杂等)分选、组织结构差异分选等。
(五)仪器操作简单、方便。仪器内部设定了人机对话功能,检测时只需将工件按照一定的定位方式,选用适当的探头和标准样件,经过简单的分选界面或分选程序设定后就可进行工作。
(六)检测速度快。800—1500件/小时(视工件尺寸和操作者的熟练程度),检测效率是传统检测方法的几十倍,甚至几百倍。
(七)可对工件进行全数100%检测,满足了大批量工件检测的需要,避免了用常规的抽样检测方法而造成的对不合格产品的漏检。
(八)仪器灵敏度可调范围宽,检测电流和频率连续可调,适应不同的分选项目的需要。
(九)具有不合格产品声音报警功能;在超上限、合格、超下限时有不同颜色的灯光显示功能。
(十)在不同的检测条件下,可配接不同形式的探头,以满足检测的需要。
(十一)多种显示界面、被测工件的质量状况显示直观。仪器采用液晶显示和数码管双重显示方式。根据有关图形的位置可直观观察被测工件的质量状况,经过相关的程序设定后可测得钢种品种、硬度、硬化层的深度、含碳量的值等。
(十二)仪器结构紧凑外型美观、重量轻、便于携带。
(十三)仪器外型尺寸。
●交流电源50Hz、220V±10%。
●功耗:使用状态3W。
(十四)仪器后面板有三个信号输出接口,分别为超上限、合格、超下此三个接口为光电隔离输出,为连接外围设备提供方便(此项为选装件)。
(十五)仪器可使用的环境范围宽
●工作温度:一10℃~+40℃
●相对湿度:<75%
●应避免在高、中频淬火炉、电焊机、腐蚀性气体、强磁场等场所使用。
四 检测项目、检测条件及检测精度
(一)检测项目
1、材料混料的分选
2、硬度的分选
3、硬化层深度的分选
4、缺陷的分选
5、不同组织结构的分选
6、不同热处理状态的分选
7、碳含量的分选
8、抗拉强度的分选
(二)检测条件
1、材料混料的分选
同一规格尺寸、同一热处理工艺状态、同一表面状态。
2、硬度的分选
(1)同一规格尺寸、同一热处理工艺状态、同一炉号、同种材料、同一表面状态。(不同炉号之间的热处理工艺参数在相对一致的情况下则不需要分炉号检测。)
(2)需要不少于2件以上已知硬度样件作为检测的标准,样件的硬度差别(以洛氏硬度为例)≥2HRC。
3、硬化层深度的分选
(1)同一规格尺寸、同一热处理工艺状态、同一炉号、同种材料、表面状态较好。(不同炉号之间热处理的工艺参数在相对一致的情况下则不需要分炉号检测。)
(2)需要不少于2件以上已知硬化层深度样件作为检测的标准样件,每根样件之间硬化层深度差别应大于0.2mm以上。
4、缺陷的分选
(1)同一规格尺寸、同一热处理工艺状态、同种材料、同一炉号。
(2)需要不少于2件以上的有缺陷的工件和2件以上无缺陷的工件作为检测的标准。
注:裂纹、气孔、夹杂、褶皱、组织状态异常等均属于缺陷检测范围,缺陷检测比较复杂,因为影响电磁场的信号是多方面的,如硬度、材料、热处理状态,炉号、工件的表面的状态等。要能准确判断工件是否有缺陷的存在,对被测工件的硬度、材料,表面状态均匀性有一定的要求。因此,对缺陷的检测应视具体情况而定。如机加工性能较好、表面光洁度较高、硬度差值范围不大、材料波动性不大的轴承、活塞销等精加工件分选缺陷较为容易。对于一些有明显的组织疏松、白口等现象的铸锻件等,分选缺陷也比较容易。
5、组织结构的分选
(1)同一规格尺寸、同种材料、表面状态良好。
(2)需要不少于2件以上正常组织结构和不少于2件以上非正常组织结构的样件作为检测标准。
6、热处理状态的分选
(1)同一规格尺寸、同种材料。
(2)需要每种热处理状态不少于2根工件作为分选的标准。
7、碳含量的分选
(1)材料种类:碳素结构钢的原材料。
(2)同一规格尺寸、同一热处理工艺状态、表面状态良好。
(3)需要至少两件已知含碳量差别大于0.05%的样件作为分选的标准。
8、抗拉强度的分选
(1)同一规格尺寸、同一热处理工艺状态、同种材料、表面状态良好。
(2)需要两根已知的有一定差别抗拉强度的样件作为分选的标准样件。
(三)检测精度
1、材料混料分选
(1)碳素结构钢:0.03%C的碳可以区分。
(2)合金结构钢:如35CrMo与40Cr,42CrMo与40Cr,GCrl5与G20CrMo等可准确分选。
(3)碳素结构钢与合金结构钢:可准确分选。
其它导磁性钢铁材料:在一定的条件下可准确的分选。
2、硬度分选
(1)布氏硬度:±10HB;
(2)洛氏硬度:±1HRC;
(3)维氏硬度:±10HV;
(4)肖氏硬度:±1.5HSD。
3、硬化层深度分选
±0.2mm。
4、碳含量分选
±0.03%C
5、缺陷分选
根据用户提供的被测工件的缺陷标准进行标定。
6、组织结构分选
根据用户提供的被测工件不同组织结构的标准进行标定。
7、热处理状态分选
根据用户提供的被测工件不同热处理状态的标准进行标定。
8、抗拉强度分选
15MPa
五 仪器的系统构成及各部分的功能
(一)系统构成示意图
( 二) 仪器主机的构成及各种器件的作用
1 主机外型图
2 主机的作用用于对探头所测量到的电信号进行分析与处理,并将处理的结果在显示屏上显示出来。
3 前面板图及其上面的各种器件的名称
(1) 液晶显示屏 (9) 钢种分选程序指示灯
(2) 七位数码管数字显示屏 (10) 定碳分选程序指示灯
(3) 补偿电位器 (11) 限值指示灯
(4) 电流选择拨码盘 (12) 预值指示灯
(5) 复位按钮 (13) 运行指示灯
(6) 十六只数字、功能输入键 (14) 下限报警灯
(7) 频率指示灯 (15) 合格报警灯
(8)硬度分选程序指示灯 (16)上限报警灯
4 后面板图及其上面的各种器件的名称
(17)上限信号输出接口(选用) (18)合格信号输出接口(选用)
(19)下限信号输出接口(选用) (20)电源选择、关闭开关
(21)探头插座I (22)探头插座II
(23)交流电源插座
5 各种控制及显示器件的功能和作用
(1)液晶显示屏
◆液晶显示屏的作用
①用来观察灵敏度的高低。
②用来反映在各种检测项目下工件与工件之间的硬度、材料、含碳量、硬化层的深度、缺陷等差别的大小。
③用来对工件质量状况结果的直观指示。
(2)七位数码管数字显示屏(用A、B、C、D、E、F、G从左至右依次分别表示七个位置的数码管的名称)
■ABCDEFG七位数码管显示屏的用途
①用来显示磁通量的大小
磁通量是指工件在交变的磁场中能被磁化的强度,磁通量值的大小用电流值的大小来表示。被测工件的磁通量和它们的质量状况在一定的检测频率下存在有着一定的逻辑对应关系,在坐标图上近似于y=ax+b的直线关系,其中x表示工件的质量状况,如硬度、材料、硬化层的深度等;y表示对应于某一工件质量状况下的它的磁通量的大小;a、b表示某一常数。因此,通过磁通量大小变化的规律可以判断被测工件在某一检测频率下的磁通量是否和它的质量状况存在着近似于直线的对应关系。仪器判断工件质量状况的好坏就是用通过磁通量的变化规律来反映的。
仪器对磁通量的最大量程范围为—1999~+1999。
②用来显示在各种分选项目下被测工件的质量(硬度、材料、含碳量、硬化层的深度、缺陷大小等)数值的大小。
③用来反应被测工件的质量状况。
■ABCDEFG七位在不同的情况下所显示内容的含义
●开机后,在未接入探头和未改变频率的情况下,显示“1.0 0 0 0 0”,其中“1.0”表示开机时的频率为100Hz,“0 0 0 0”表示开机时磁通量为0。
●开机后,在已连接好探头、频率值已被改变且未进行其它任何相关操作的情况下,显示“x.y a b c d”或“x.y— a b c d”,其中“x.y”表示某一频率值的大小,“a b c d”表示某一磁通量的值,a前面显示“—”表示负号、a前面无符号显示,表示“+”号。
●显示“x.y _ _ _ _”,其中“x.y”表示某一频率值,“_ _ _ _”表示磁通量已超过+1999,
●显示“x.y _ _ _ _”,其中“x.y”表示某一频率值,“_ _ _ _”表示磁通量已低于—1999,。
●显示“H 1 0 0 0.0”,其中“H 1”表示上门限符号,“0 0 0.0”表示等待输入上门限的数值。
●显示“L 0 0 0 0.0”,其中“L 0”表示下门限符号, “0 0 0.0”表示等待输入下门限的数值。
●显示“— — 0 0 0.0”,其中“— —”表示上限符号,“0 0 0.0”表示等待输入上限的数值。
●显示“L 0 0 0 0.0”,其中“L 0”表示下门限符号,“0 0 0.0”表示等待输入下门限的数值。
●显示“0 1≡0 0 0 0、0 2≡0 0 0 0、0 3≡0 0 0 0、⋯”,其中“0 l、0 2、0 3、⋯”表示标准样件的号码,“0 0 0 0”四位表示等待输入标准样件的数值。
●显示“— — a b c.d* ,其中“— —”表示在合格范围内,“a b c.d”
表示某一工件的质量数据。
●显示“— — a b c.d”,其中“— —”表示数据已超过上限,“a b c. d”表示某一工件的质量数据。
●显示“- - a b c.d”,其中“- -”表示数据已低于下限,“a b c. d”表示某一工件的质量数据)。
●显示“H 1 — — — — .— ”,表示数据已超过上门限值,此时数据不显示。
●显示“L 0 — — — — .— ”,表示数据已低于下门限值,此时数据不显示。
●显示“H 1 0 0 0 0”,其中“H 1”表示上门限符号,“0 0 0 0”表示等待输入上门限磁通量的数据。
●显示“— — 0 0 0 0”,其中“— — ”表示上限符号,“0 0 0 0”表示等待输入上限磁通量的数据。
●显示“_ _ 0 0 0 0”,其中“_ _ ”表示下限符号,“0 0 0 0”表示等待输入下限磁通量的数据。
●显示“L 0 0 0 0 0",其中“L 0” 表示下门限符号,“0 0 0 0”表示等待输入下门限磁通量的数据。
●显示“— — a b c d”,其中“— —”表示磁通量数据在合格范围内,“a b c d”表示某一工件磁通量的数据。
●显示“— — a b c d”,其中“— —”表示磁通量数据超过上限,“a b c d”表示某一工件磁通量的数据。
●显示“_ _ a b c d”,其中“_ _ ”表示磁通量数据低于下限。“a b c d”表示某一工件磁通量的数据。
●显示“H 1 — — — — —”,表示磁通量数据已超过上门限值,此时磁通量的数据不显示。
●显示“L 0 — — — — —”,表示数据已低于下门限值,此时磁通量的数据不显示。
●显示“0 1. a b c d”、“0 2.— b a d c ”、“0 3. d c ab”、“⋯”,其中“0 1.”、“0 2.”、“0 3.”、“⋯”表示样件的号码,“a b c d”、“- b a d c”“d c a b”分别表示“1、2、3、⋯号”样件磁通量的数值。
●显示Err, 表示在操作的过程中某一部骤有错误。
●显示“8 8 8 8 8 8 8”时表示仪器程序已经出现故障。
注意:
①当A、B两位数字表示频率时,在A、B两位数字下方的光点不表示小数点,当光点移动到A位的下方时可以改变A位置处数字的大小,当光点移动到B位的下方时可以改变B位置处数字的大小。A、B两位的数字可以通过键盘上的数字键进行改变,改变数子,频率的大小也随之改变。
②在F和G之间的光点不可移动,表示显示的数据最多只有有一位小数。
③在输入数据的过程中,当D、E、F、G四位中某一位的数字有明暗跳动的时候,可以改变该位置处的数字的大小。
④C位为“正、负”符号位,负号显示“一”、正号不显示。只有在进入“材质”分选程序需要输入门限值时才可以选择“正、负”号。
(3)补偿电位器
①用于改变探头内磁通量的大小。
②用于调“0”点,使探头内磁通量的值处于平衡状态。
③用于校准或调整有关检测的数据。
④用于调整“柱状图”、光标、波形图的位置。
(4)电流选择拨码盘
是用于选择探头功率大小的数字式拨码盘。
拨码盘共分十档,依次排序为1、2、3、4、5、6、7、8、9、0,拨码盘上数字的大小表示探头功率的大小,0档电流最小,9档电流最大。电流的大小直接影响到仪器灵敏度的大小,电流档位越高,仪器的灵敏度就越高,反之,就越低。
(5)复位按钮
在调试仪器或正常运行时,按此按扭,清除显示屏上有关数据,使其回到开机时的状态。
(6)十六只数字,功能输入键,
①“0—9”十个数字键,用于输入数字。
②“←”为左移键,“→”为右移键,用于进入或退出某项操作。
●用于改变所需输入数据的位置,当移动到有明显数据跳动的位置时可改变此处的数据。
●用于选择进入或退出“硬度、钢种、定碳”三个分选项目程序。
●用于选择进入或退出限值、预值和运行状态。
③“↑”为上翻阅键,用于向上检查所输入的数据。
④“↓”为双功能键,即可以作为下翻阅键,用于向下检查所输入的数据;也可以作为确认键,用于对所输入数据、检测项目、限值和预值状态的确认。
⑤“DEL”为删除键,用于删除输错的标准样件的数据。
⑥“结束”键用于结束设置限值、预值程序。
(7)频率指示灯
用于表示进入频率状态指示,频率指示灯颜色为红色,该灯为长亮灯,开机即亮。
频率的大小可以通过改变A、B位数字的大小来实现,A、B位数字表示的频率大小为:A×10 Hz,如A位显示3,B位显示2,频率值则为32×10=320 Hz,频率改变的范围为0—990 Hz,频率最小改变单位为10 Hz。
(8)硬度分选程序指示灯
用于表示进入“硬度”分选状态的指示灯,“硬度”分选指示灯的颜色为绿色,只有在进入硬度分选程序时,此灯才亮起。
进入“硬度”分选程序是对工件的硬度值进行量化的一种分选方法,进入该程序后可以在数据屏幕上显示被测工件的硬度值的大小。
在各种硬度标尺下,均可用此方法进行分选。如:洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度 肖氏硬度等。
(9)钢种分选程序指示灯
用于表示进入“钢种”分选程序的指示灯,钢种分选指示灯的颜色为绿色,只有进入“钢种”分选程序时,此灯才亮起。
进入“钢种”分选程序,可以对不同钢号的磁通量数据的变化范围的设定来进行钢种的分选。
应用钢种分选程序进行钢种分选,需要通过观察不同钢种磁通量大小变化的规律和它们的所对应的磁通量的范围,最后确定分选的门限范围。
(10)定碳分选程序指示灯
用于表示进入“定碳”分选程序的指示灯,“定碳”分选指示灯的颜色为绿色,只有在进入“定碳”分选程序时,此灯才亮起。
这种分选方法是对工件的碳含量进行量化的一种分选方法。进入“定碳”分选程序可以在数据屏幕上显示被测工件碳含量的大小。
(11)限值指示灯
用于表示进入需要设定工件质量合格范围程序的指示灯。该灯的的颜色为绿色,只有进入有关分选项目需要进行门限设定时,此灯才亮起。
门限设置的原则是:上门限之上限≥下限≥下门限
(12)预值
用于表示进入了需要设置标准样件数值程序的指示,该灯的的颜色为绿色,只有在进入有关分选项目需要输入标准样件数值时,此灯才亮起。
(13)运行指示灯。
表示进入分选工作指示,该灯的颜色为绿色。
(14)下限报警灯。
此灯颜色为黄色,黄灯亮时表示工件的质量参数低于质量标准的下限。
(15)合格报警灯。
此灯颜色为绿色,绿灯亮时表示工件的质量参数在合格范围内。
(16)上限报警灯。
此灯颜色为红色,红灯亮时表示工件的质量参数超过质量标准的上限。
(17)上限信号输出接口(选用)
(18)合格信号输出接口(选用)
(19)下限信号输出接口(选用)
(20)电源选择、关闭开关。
用于选择选择供电方式和关机状态。
(21)探头插座I,用于连接平衡探头。
(22)探头插座II,用于连接检测探头。
(23)交流电源插座(内置保险丝及备用1A保险丝一支)。
(三)检测探头
1、探头的功能和作用
探头是用于将被测工件在探头内的激磁电流传送给仪器主机进行处理的一种传感器。根据不同的检测项目,仪器可连接不同的探头。探头选用的合适与否将直接影响到分选的结果。
2、探头的种类
(1)套筒式探头
●套筒式探头外型图
●形 状:空心圆柱体
●内孔尺寸:φ15、φ25、φ50、φ75、φ100、φ125、φ150、φ200、φ250、φ300、φ350 (mm)。
●高 度:30-50(mm)。
●特 点:灵敏度一般,可满足一般工件的检测需要。
●适用范围:线材、管材、棒材、汽车零部件、标准件、铸锻件、齿轮件等。
●使用要求:
①在使用套筒式探头时,需要同规格尺寸的探头配对使用。在两只探头中任选一个为检测探头,另一只则作为对称探头,在使用仪器分选时需在对称探头中放入被测工件中的任意一件,在对称探头中工件的位置应和检测探头中工件的位置一致。
②分选时应保证每一只被测工件在检测探头内的位置都一致,对于体积小及长度较短的工件为了保证工件在检测探头内的同一位置,需用定位装置。
③长度大于1000mm以上的工件,应将工件套进探头内不低于300mm。
④被测工件的体积一般要求占探头内孔体积90%以上。
(2)平面探头
●平面式探头外型图
●形 状:圆柱型。
●标准尺寸:直径×高度=φ75×70 (mm)。
●特 点:灵敏度较高,探头的检测面是一个圆型平面,适合有一定的检测平面且材料成分接近,硬度分辩范围较小、探伤等情况下使用。
●适用范围:轴承零部件、带钢、板材、机床轨道、较小的零部件等。
●使用要求:
①将工件接触探头的检测面
②对于不同的被测工件,在探头的检测面上需要做相应的定位夹具,每一个被检工件在探头检测面上的位置都相同。
(3)笔式探头
●笔式探头外型图
●形 状:圆柱型。
●规格尺寸:直径×高度=φ40mm×120mm。
●特 点:笔式探头灵敏度较高。探头的检测面有一个小的圆型平面,适合检测零件的局部硬度。
●使用范围:曲轴类零件的硬度及硬化层的深度,体积较小的零部件等。
●使用要求:
①使用时需将检测面接触被测工件所需要检测的部位。
②需要做笔式探头夹具,确保探头每次接触工件的位置都一致,避免因检测时探头和工件之间的位置不稳定而带来的测量误差。
(4)矩形式探头
●矩形式探头外型图
●形 状:方型、长方形。
●内孔尺寸(长×宽×高):20×40×40、30×50×40、40×60×40、50×60×40、⋯(mm)。
●特 点:可满足有特殊灵敏度要求的工件。
●使用范围:适合不规则的具有复杂结构等零部件的检测。
●使用要求:
①分选时应保证每一只被测工件在探头内的位置都一致,对于体积小及长度较短的工件为了保证工件在探头内的同一位置,需用定位装置。
②被测工件的体积一般要求占探头内孔体积90%以上检测效果较好。
(5)非标探头
非标准探头的形状、内孔尺寸和高度可按工件具体尺寸和检测条件定制。
(四)与外围设备的连接
1、与自动分选机构的连接
仪器设置了三个信号输出口,可分别提供上限、合格、下限三路直流5V输出。为连接自动线提供了方便。
2、可和PLC连接。
3、可和外围报警设备连接。
六 如何使用检测仪
(一)分选前的准备工作
1、制备标准样件。
根据不同的分选项目,应制备相应的标准样件。
(1)混料样件的制备
用化学分析法、破坏法以及其他方法,在每一种混料材料中制备不少于两件以上的标准样件。
(2)硬度样件的制备
样件数量:样件的数量不少于3根
制备的方法:用硬度计在被测工件的表面均匀的测出不少于3点的平均硬度。
样件之间的硬度差别:3根样件最少有2根样件的硬度差别(以洛氏硬度标尺为标准)要大于2HRC以上。
(3)硬化层深度样件的制备
样件数量:样件的数量不少于3根
制备的方法:用酸洗或硬度法和分选仪相配合制备硬化层的深度样件。具体方法请参照下一节中的硬化层深度分选实例中所介绍的方法。
样件之间的硬化深度差别:3只样件中最少有2只硬化层差别要大于0.2m以上。
(4)缺陷和组织结构差异样件的制备
样件数量:好坏两种样件的数量各不少于2根
制备的方法:用观察法、金相法或其它方法找出好坏工件。
缺陷的标准:根据用户的提供的样件的标准。
(5)碳含量的样件的制备
样件数量:样件的数量不少于3根
制备的方法:用化学分析法测出被测材料的含碳量。
样件之间含碳量的差别:两只样件之间含碳量的差别不得小于0.03%
(6)热处理状态混杂的样件的制备
样件数量:每种热处理状态样件的数量不少于2根
制备的方法:用硬度计或金相法制取。
(7)强度样件的制各
样件数量:样件的数量不少于3根。
制备的方法:用拉力试验机和分选仪相接合的方法,先用分选仪在被测工件中,找出在仪器上显示同一磁通值的工件共5双,然后在每对工件中各取一只用拉力试验机测出它们的强度值, 其余没有被拉5件工件的强度值就是分别和它们有相同磁通值的已测5件工件的强度值。
样件之间强度值差别:至少有两只样件之间强度值的差别不得少于10MPa。
注意:各种样件制备的详细方法,在第七章中将详细介绍。
2、选择合适的检测探头
根据被测工件的规格尺寸、形状及表面状态,选择合适的检测探头。
3、制做工件在探头上(内)的定位夹具
根据工件尺寸和探头的尺寸的比例、探头与被测工件的相对位置以及探头所需要检测被测工件的位置来制作定位夹具,以确保每一个被测工件的位置相对探头的位置都相同。制作夹具的材料应为非金属类材料,如塑料、木材、尼龙等材料。
(二)使用仪器的操作程序
l、将仪器置于非金属工作台上
2、连接探头和仪器。
(1)使用套筒式、方型、矩形探头时,将两根专用连接线的一端分别插入两只
探头的插座内,再将两根连接线的另一端分别插入仪器的I、II插座内。
(2)使用笔式、平面探头时,将探头上连线的两个插头分别插入仪器的I、II两个探头插座中。
注意:连接时,应将插头和插座上的凸凹对齐插入。
3、将仪器电源连接线插头插入仪器后面板上电源插座中,再将另一端插头插入220V、50Hz单项交流电源插座中。
4、打开电源开关
使用交流电时将仪器后面板上电源开关拨到打开位置。
5、检查仪器显示是否正常。
6、检查探头和仪器是否连接正常。
检查方法:旋转补偿旋钮,如果磁通量的值随着补偿旋钮的位置的改变在增加或减少,在不同的分选界面下,光标的位置随着补偿旋钮的位置的改变而改变,证明探头和仪器连接正常,反之,需要重新连接探头和仪器。
7、用和仪器上I号探头插座相连接的探头做平衡探头,用和仪器上II号探头插座相连接的探头做检测探头。(在硬度分选、碳含量分选、硬化层深度分选中,硬度值、碳含量值、硬化层深度值的大小应和柱状条的位置呈高低对应关系,如果在分选中不是这种对应关系,也可以将I号探头做检测探头, II号探头做平衡探头以满足上述对应关系。) I号和II号探头之间的距离应保持在50cm以上, I号和Ⅱ号探头周围20cm内不应有被测工件或其它铁磁性物质。
8、调“0”点,在探头内无工件的状态下,旋转补偿旋钮,使磁通量的值为“0”左右,相应的光标的位置应在坐标的“0”线附近。
9、在平衡探头内放入任意一件被测工件。在分选或调试仪器的过程中,不允许随便挪动平衡探头的位置,平衡探头内工件的位置要和检测探头内工件的位置保持一致。
10、根据不同的分选项目选择相应的分选界面。
11、在不同的分选界面下,选择合适的检测电流和检测频率。
(1)选择适当的检测电流值。
根据电流选择的方法,针对不同的分选项目和工件,选择适当的检测电流。
如何选择较佳的检测电流,应视被测工件的具体条件而定。如:要将20#钢和40#钢分开,如果电流档次选l档,这时两根样件20#钢和40#钢在液晶显示屏上的差值为20左右,用眼睛观察并不明显,这时,可将电流档次增加为5档,在液晶显示屏上两根样件分别对应于“—6 0”和“7 0”处,差值为7 0—(—60)=130,两根样件的差别增大了,这时,仪器的灵敏度就增加了,用眼睛观察较为明显,要使灵敏度更高,可再增加电流档次,直到觉得满意为止。
(2)选择适当的检测频率。
●为什么要选择检测频率:
不同的被测工件,只有在一定的检测频率下,它们质量状况的好坏才和它们的磁通量有着一定的逻辑对应关系,为了找准这一对应关系,通常需要改变检测频率才能达到,只有找到合适的检测频率,才能对工件进行正确的分选。
●选择频率大小的一般规则:
一般而言,检测频率越低,对工件由表及内检测的深度就越深,检测频率越高,对工件由表及内检测的深度就越浅。混料分选一般用低频(70Hz~150Hz),硬度分选一般用中频(110~330Hz左右),裂纹一般用中高频(330~900Hz左右)。由于各种被测工件的状态的不确定性,对于频率的选择有一定的要求,因此,检测频率的选择应根据被测工件的实际情况而定。
●如何选择适当的检测频率
在准备的标准样件中,任取一只放入探头内,调整补偿旋钮,使磁通量的值为0,然后逐一将它们放入探头内,记下它们各自所对应的磁通量的值,如果磁通量的大小和它们的质量状况(硬度、硬化层的深度、材料种类、碳含量等)存在着近似于y=ax+b的逻辑对应关系,证明该检测频率选则合适,反之需重新选择检测频率。
如一组需要分选硬度的工件,其中有5只样件,用洛氏硬度计测出它们的硬度值和分别用70Hz和230Hz所测得的磁通量之间的对应关系如下表所示:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
硬度值 |
27HRC |
28.5HRC |
30HRC |
31HRC |
磁通值(频率70Hz) |
-30 |
-35 |
-20 |
-0 |
磁通值(频率230Hz) |
-30 |
-0 |
20 |
41 |
从上面的表格的数据可以看出,在230Hz的检测频率下,硬度值和磁通值之间基本上存在着一一的对应的关系,即硬度增大磁通值也随着增大,而70Hz的检测频率下,硬度值和磁通值之间则不存在着有规律性的对应关系。因此,该批工件适合的检测频率为230Hz。
对于任何分选项目下的某种规格的工件,在第一次分选时都需要寻找合适的检测频率,如果选定了检测频,以后即可直接使用此检测频率,无需再重新寻找检测频率。
注意:
如果需要改变检测频率,请在未进入分选程序前进行,所选择的频率值应避免是工频频率50Hz的整数倍。
12、在不同的分选项目下,根据标准样件的值,设置分选的合格范围。
根据分选项目的要求,可分别在液晶显示屏上和数字显示屏上进行相关的合格范围的设定。
(1)在液晶显示屏上设定分选的合格范围。
①根据有关检测要求调试好仪器的检测参数。
②在被测工件中,将代表某一工件质量标准上限的样件放入探头内,将光标位置调节在横坐标线正方向的某一刻度位置(如+40处),按动设置上限的按钮,确定H线的位置。
③在被测工件中,将代表某一工件质量标准下限的样件放入探头内,观察光标的位置。如果光标的位置在H线的左边,且有一定的距离,按动设置下限的按钮,确定L线的位置。如果将代表某一工件质量标准下限的样件放入探头内,发现光标的位置不是在H线的左边,可以将I和II号探头对掉,按照以上方法重新操作一次。
④观察光标的位置,当光标落在L线的左边、H线和L线之间、H线的右边分别表示不同的材料或热处理的状态。当光标落在L线的左边时黄灯亮起、在H线和L线之间时绿灯亮起、在H线的右边时红灯亮起。
(2)在数字显示屏上设定分选的合格范围。
■设定“硬度”分选程序的步骤
●按“→”键使硬度灯亮。
●按“↓”键使限值灯亮。
●按“↓”键,出现“H 1 0 0 0.0”。
●输入上门限值。
●按“↓”键,出现“- - 0 0 0.0”。
●输入上限值。
●按“↓”键,出现“_ _ 0 0 0.0”。
●输入下限值。
●按“↓”键,出现“L 0 0 0 0.0”。
●输入下门限值。
●按“结束”键。
●按右移键“→”,使“预值”灯亮。
●按“↓”键,出现“0 1 ≡ 0 0 0.0”。
●输入1号标准样件的硬度值。
●连续按“↓”键两次,出现“0 2 ≡ 0 0 0.0”。
●将l号标准件取出,再放入2号标准样件。
●输入2号标准样件的硬度值。
●按“↓”键。
●按“结束”键。
●按右移键“→”,使“运行”灯亮。
●按“↓”键。这时显示的就是2件标准样件的硬度值。
注意:
▲输入数据时,所输数据的数位一定要一致。
▲硬度分选门限设置的原则是:上门限>上限>下限>下门限
▲输入程序的过程中,如果出现“Err”,表明输入错误,请返回重新输入。
▲标准样件的值一般只输件样件的值就可以了。
■设定“钢种”分选程序的步骤
●在被测工件的样件中任取一件放入探头内
●调整补偿旋钮使磁通量显示为0左右。
●然后依次将其它样件放入探头内并记下它们所对应的磁通量的值。
●确定磁通量的上门限、上限、下限、下门限的值。
●按“→”键两次,使“钢种”灯亮。
●再按“↓”键,使限值灯亮。
●按“↓”键,出现“H 1 0 0 0 0”。
●输入上门限值。
●按“↓”键,出现“- - 0 0 0 0”
●输入上限值。
●按“↓”键,出现“_ _ 0 0 0 0”。
●输入下限值。
●按“↓”键,出现“L 0 0 0 0 0”
●输入下门限值。
●按“结束”键。
●再按“→”键,使“运行”灯亮。●按“↓”键。
注意:
①输入的数据均是被测工件的磁通量。
②输入数据时,所输数据的数位一定要一致。
③材质分选门限设置的原则是:上门限≥上限≥下限≥下门限
④在“C”位需要输入“+、—”符号时,数字键“0”代表“+”,数字键“1”代表“—”号。
⑤输入程序的过程中,如果出现“Err”,表明输入错误,请返回重新输入。
■设定“定碳”分选程序的步骤
●按“→”三次,使“定碳”灯亮。
●按“↓”键,使限值灯亮。
●按“↓”键,出现“H 1 0 0 0 0”。
●输入上门限值。
●按“↓”键,出现“- - 0 0 0 0”。
●输入上限值。
●按“↓”键,出现“_ _ 0 0 0 0”。
●输入下限值。
●按“↓”键。出现“L 0 0 0 0 0”。
●输入下门限值。
●按“结束”键。
●按“→”键,使“预值”灯亮。
●按“↓”键,出现“0 1 ≡ 0 0 0.0”时。
●输入1号标准样件的含碳量值。
●按“↓”键两次,出现“0 2 ≡ 0 0 0.0”。
●将1号标准件取出,放入2号标准样件。
●输入2号标准样件的含碳量值。
●按“↓”键。
●按“结束”键。
●按“→”键,使“运行”灯亮。
●按“↓”键,显示2号标准样件的含碳量值。
注意:
①输入数据时,所输数据的数位一定要一致。
②定碳分选门限设置的原则是:上门限>上限>下限>下门限
③输入程序的过程中,如果出现“Err”,表明输入错误,请返回重新输入。
13、将被测工件逐一地放入探头内,在不同的分选项目下,根据屏幕上光标的位置、数据的大小以及报警的声音、指示灯的颜色将工件分类存放。
注意:
以上操作步骤,无论硬度、混料、碳含量、缺陷、硬化层深度、热处理状态、组织结构差异的分选,都是进行分选的基本步骤。在下一章中,我们将举实例详细介绍在各种分选项目下如何使用仪器。
七 检测实例
(一)硬度分选实例
1、案例
某厂发现一批直径为φ10,长度为25mm高强度螺栓经热处理后硬度达不到技术要求。该型号螺栓的硬度要求范围是HRC:27—33,要求将不符合硬度范围的螺栓用无损检测的方法去除。
2、分选步骤
(1)按有关程序做好仪器操作前的准备工作。
(2)选择内径为φ12套筒探头。
(3)将探头和仪器连接好,并调“0”。
(4)制备标准样件。
①在该批螺栓中任选10件,编号1—10;
②用洛氏硬度计分别测出他们的实际硬度并列表如下:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
硬度值 |
25 |
26 |
29 |
33 |
27.5 |
26 |
36 |
35 |
31 |
30 |
(5)选择检测频率为170Hz,检测电流8档。
(6)按动界面切换按纽,切换到硬度分选界面。
(7)在被测的螺栓中任取一件放在对称探头中。
(8)将样件中硬度最低的一件放入检测探头内,调整补偿旋纽使光标图顶端落在纵座标刻度线上约+10处,然后依次将其余9件分别放入检测探头内,观察光标位置高低以及磁通量数字的大小是否和硬度计检测的结果有一定的对应关系。如果没有一定的对应关系,可重新选择检测频率和电流的档次,直至有一定的对应关系为止。经过调整,发现在选择频率230Hz,电流8档的情况下,仪器显示结果和硬度计检测的结果有一定规律的对应关系,仪器所显示的各样件磁通量的值和实际硬度值对照表如下:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
硬度值 |
28 |
25 |
33 |
34 |
27 |
29 |
31 |
35 |
32 |
26 |
磁通值 |
40 |
30 |
160 |
180 |
20 |
82 |
160 |
115 |
170 |
40 |
硬度值和磁通量值对应关系见坐标图(1)
从坐标图上可以看出硬度值和磁通量对应关系近似于线性关系,因此,可以通过仪器进行分选。
(9)选择分选的方式
通过对以上样件的检测,可选择观察光标图的位置高低(称为A方法)和显示硬度值两种方法进行硬度分选(称为B方法)。
①选择5号件HRC27作为光标图的下限,选择4号件HRC33作为光标图的上限。
②将5号件放入探头内,调整补偿旋钮使光标图顶端落在纵坐标线刻度+10处左右,按动“设置下限”按钮,确定L线的位置。取出5号件,将4号件放入探头内,按下“设置上限”按纽确定上限线“H”的位置。(为了使表示硬度波动范围的光标图的位置显示在液晶屏的可视区域,我们将磁通量的值向负方向平移50-个单位左右。)
③观察光标图的位置,凡柱状图的顶端在“L”和“H”线之间则为合格件,否则为不合格件。也可以根据指示灯的颜色和报警声音判断工件的合格与否。
B方法:
选择3号和9号件作为仪器设标用的标准样件(当然也可以选择其它任意两只作为标准样件,只要两只样件的硬度差别大于2HRC以上就可以)。确定门限值为:上门限4 0、上限3 3、下限2 7、下门限20。
操作步骤:
第1步:将3号件放入检测探头内, 按“→”使“硬度”灯亮起。
第2步:按“↓”键使“限值”灯亮。
第3步:按“↓”键,出现“H 1 0 0 0 .0”。
第4步:输入上门限40。
第5步:按“↓”键,出现“- - 0 0 0 .0”。
第6步:输入上限值33。
第7步:按“↓”键,出现“_ _ 0 0 0 .0”。
第8步:输入下限值20。
第9步:按“↓”键,出现“L 0 0 0 0 .0”。
第10步:输入下门限值20。
第11步:按“结束”键。
第12步:按“→”键,“预值”灯亮。
第13步:按“↓”键,出现“0 1 ≡ 0 0 0.0”
第14步:输入3号标准样件的硬度值29。
第15步:连续按“↓”键两次,出现“0 2 ≡ 0 0 0.0”。
第16步:将3号标准件取出,放入9号标准样件。
第17步:输入9号标准样件的硬度值31。
第18步:按“↓”键。
第19步:按“结束”键。
第20步:按“→”键,“运行”灯亮。
第21步:按“↓”键。显示“- - 3 1.0”,表示9号标准样件的硬度为33,在合格范围内。
第22步:取出9号件并将3号件放入探头内,观察数码管数字显示值是否是29左右(由于放入探头内的工件位置前后有所差别,数据显示可能是29.2或者28.7等均属正常),如果再次显示数据和29的差别较大,则应检查工件每次在探头内的位置是否一致,操作程序是否正确。
第23步:依次将工件放入探头内,可测得每一工件的实际硬度值。
第24步:根据每一工件硬度值的大小,分类存放。也可以根据指示灯的颜色和报警声音判断工件的合格与否。
注意事顶:
①在上述分选实例中,仪器所测得工件的磁通量和工件的实际硬度值存在着有规律的线性关系,在坐标图上反应出一条近似直线关系,我们通常称它为单值关系。但是在实际生产中,由于材料成份的波动,不同的热处理状态和炉号往往会造成工件的实际硬度和工件在仪器上所测得的磁通量的值不是单值关系,而是曲线关系,造成一个磁通量的数据对应着两个硬度值或多个硬度值,我们称之为双值或多值关系,出现这种情况会给硬度分选工作造成一定的困难。但是,我们可以用坐标图来反映硬度值和磁通量的对应关系,在硬度值和磁通量的对应关系曲线上找到近似单值关系的那一段直线,而将存在双值关系的曲线一次切掉或两次切掉,这种分选方法叫做一刀切法,如二刀切法。用一刀切和二刀切的分选方法往往会把一些合格件误判成不合格件而分选出去,造成一定的浪费,但是用户可以根据实际情况选择是否采用此种方法。
关于双值关系的硬度分选,现举例如下:
在一批工件中(硬度合格范围为26—33HRC),任选10件,将它们的实际硬度值和它们在仪器上所测得的磁通量列表如下:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
硬度值 |
28 |
25 |
33 |
34 |
27 |
29 |
31 |
35 |
32 |
26 |
磁通值 |
40 |
30 |
160 |
180 |
20 |
82 |
160 |
115 |
170 |
40 |
硬度值和磁通量值对应关系见坐标图(2)
从以上坐标图上可以看出,磁通量从+40~+160之间和硬度值存在着单值关系,在+160以上和+40以下硬度值和磁通量之间存在着双值关系。根据以上情况,我们可以用二刀法分选。第一刀:在磁通量160以上切除,第二刀在磁通量40以下切除,这样我们就通过两刀法将+40~+160之间合格硬度工件挑选了出来,而一些硬度本来合格的工件却被错误的判成了不合格件。
注意:
存在着双值关系的工件,不能用B方法进行分选,只能在找出切割点后用A方法进行分选。
②在硬度分选中,如果存在着材料混料,热处理状态混料,缺陷、尺寸严重偏差,组织结构偏差,表面严重脱碳等和标准件不一样状态的工件,用B方法所测得的数据,不能反映工件的实际硬度值。
③在硬度分选中,样件的准备十分重要。样件的材料、表面状态、规格尺寸,热处理的工艺状态和炉号必须一致,同时不允许有缺陷存在。
硬度样件可用如下两种方法取得:
●在一批工件中,用机械式硬度计均匀的在工件表面测三点,三点硬度差别不应过大,表面存在硬点、硬带、软点、软带的工件均不得做为标准样件。在所准备的样件中,如果有硬度范围上、下限的样件,可以直接用A方法进行分选。如果找不到硬度范围上、下限的样件,可以通过调补偿旋钮找出上限硬度值和下限硬度值所对应的“H”线和“L”线的位置,然后再用A方法进行分选。
●在一批工件中,抽取若干根,用A方法观察光标图的幅度和每根工件在仪器上所显示的磁通量的数据,在其中找出最大和最小一根,再用机械式硬度计测出它们的实际硬度值,如果它们的硬度差值大于2URC,可用此两根作为样件,用B方法进行分选。用这种方法找样件比较有目标性。
(二)含碳量分选实例
某厂发现一批已购进直径为φ430mm,长度为8米的45号圆钢含碳量超标,要求将含碳量超标的工件去除。(含碳量标准为0.42%—0.48%)
l、做好仪器分选前的准备工作。
2、选择φ32筒通探头。
3、连接仪器和探头并调“0”。
4、制备样件。
(1)在该批材料中,任取5根,编号1—5,并取样化验。
(2)化验后结果如下表所示:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
含碳量 |
0.50 |
0.44 |
0.47 |
0.42 |
0.39 |
5、选择电流6档,频率70Hz。
6、将圆钢水平的放在V型支架之上,将探头依次套入圆钢离头部约30cm处,使探头的端面垂直于圆钢轴向表面并直接挂在圆钢上。
7、按动界面切换按钮,选择碳含量分选光标图界面。
8、将探头套入5号件,调整补偿旋纽使光标图的顶端在纵坐标的刻度约+10处,依次将其它工件放入探头内,得到如下数据表:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
含碳量 |
0.50 |
0.44 |
0.47 |
0.42 |
0.39 |
磁通量 |
78 |
44 |
58 |
35 |
20 |
含碳量和磁通量值对应关系见坐标图(3)
从上述关系表中,可以看出含碳量和磁通量之间存在近似直线的对应关,可以进行分选。
9、根据以上情况可用两种方法进行分选
A方法:进入定碳分选程序直接显示含碳量的数值进行分选,选择3号、4号为标准样件,确定门限值:上门限0.55、上限0.48、下限0.42、下门限0.38。
操作步骤:
(1)按“→”三次使定碳灯亮。
(2)按“↓”两次,出现“H 1 0 0 0 0”。
(3)输入上门限0 5 5.0。
(4)按“↓”一次,出现“- - 0 0 0 0”。
(5)输入上限值0 4 8.0。
(6)按“↓”一次,出现“_ _ 0 0 0 0”
(7)输入下限值0 4 2.0。
(8)按“↓”一次,出现“L 0 0 0 0 0”。
(9)输入0 3 8.0。
(10)按“↓”一次。
(11)按“结束”键。
(12)按“→”键,使“预值”灯亮。
(13)按“↓”键,出现0 1 ≡ 0 0 0.0。
(14)输入4号样件的含碳量值0 1 ≡ 0 4 2.0。
(15)按“↓”键出现0 2 ≡ 0 0 0.0。
(16)取出4号件。
(17)将3号件放入探头内。
(18)输入0 4 7.0。
(19)按“结束”键。
(20)按“→”键,使运行灯亮,显示“- - 4 7.0”,表示3号件的含碳量为0.47,在合格范围内。
(21)依次将3、1、2、5号件放入探头内,验证数据的准确性。(如果数据偏差较大应检查原因,直至显示结果准确为止)
(22)依次将探头套入被测材料内,根据所显示数据的大小,将被测材料分类存放。
B方法:通过A方法调试好仪器后,调整补偿旋纽, 当数码管数据显示“_ _ 4 2.0”时,按“设置下限”按钮,确定下限“L”线的位置;调整补偿旋纽当数据显示“- - 4 8.0”时,按“设置上限”按钮确定“H”线位置。将被测工件依次放入探头内,当光标图顶端落在“L”和“H”线之间的位置时,即为合格的工件,反之为不合格,如设定报警,也可通过灯光和声音确定工件的合格与否。
注意事项:
(1)被测工件必须是原材料(2)被测工件表面状态良好(3)无严重的氧化皮。
(三)硬化层深度分选实例
某厂有一批φ100曲轴,经表面高频淬火后发现淬硬层深度达不到要求(该批工件硬化层深度要求范围是2.2—3.8mm),要求将超范围的硬化层深度的曲轴去除。
l、做好仪器分选前的准备工作。
2、由于φ100曲轴有较大的曲拐,选用筒套探头检测不方便,因此,选用笔式探头来进行分选。
3、连接探头和仪器,并调“0”。
4、为了保证检测的准确性,需要做定位夹具。
5、选择电流0档,频率730Hz。
6、调节夹具使探头的检测端和曲轴轴表面之间的检测距离为0.5mm左右。
7、在曲轴面的某一点处重复检测几次,观察磁通量的数据是否一致,如果数据重复性好,就可进行下一步检测工作,如果重复性不好,请调整夹具,直到数据重复性一致时为止。
8、制备标准样件。
制备硬化层深度的标准样件比较复杂,我们可以通过以下两种方法来进行准备。
(1)在被分选的一批工件中,任选5根并标号。
(2)将曲轴切开,切开的位置必须在每一根曲轴相同的位置处。
(3)用10%硝酸和90%酒精混合后的溶液,反复擦拭被切开处的端面,直到硬化层清晰的显示出来为止。
(4)用卡尺测出每根曲轴硬化层的平均深度,如下表所示:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
深度mm |
4.0 |
2.4 |
1.8 |
3.3 |
3.7 |
(5)按动波形选择按纽,使夜晶显示屏切换到硬化层深度分选界面。
(6)用探头检测3号曲轴,调整补偿旋纽柱状图的顶端和在纵坐标的刻度10处左右。
(7)依次用探头检测其余的曲轴,得到硬化层深度和磁通量之间如下的对应关系表:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
深度mm |
4.0 |
2.4 |
1.8 |
3.3 |
3.7 |
磁通量 |
141 |
41 |
20 |
78 |
116 |
硬化层深度和磁通量之间关系见坐标图(4)
从以上坐标图可以看出,该曲轴的硬化层深度和磁通量之间存在差近似于直线的对应关系。因此在选择电流“0”档和频率730Hz的条件下可以进行分选。
注意:
在本列中检测破坏后曲轴的硬化层深度,对生产是没有实际意义的。通过以上破坏性检查,只能说明,分选仪可以对本列中曲轴的硬化层深度进行分选。但是,在实际生产中,如果需要对曲轴的硬化层深度进行无损检测,必须在不破坏曲轴的情况下,找到标准样件,才能对被测工件进行100%分选。
如何在不破坏曲轴的情况下找到标准样件呢?
可以用间接的方法,在不破坏工件的前提下找到标准样件。
具体方法如下:
在被测的曲轴中,任选几件,通过分选仪检测发现其中有二件的磁通量都是22,另有二件磁通量的值都在98左右,这时在显示磁通量为22的两根曲轴中选一根并切断,测出它的硬化层深度为2.4mm,在显示磁通量为98的两根曲轴中任选一根并切断,测得其硬化层深度为3.8mm。由于该曲轴的硬化层深度和磁通量之间存在着线性的对应关系,因此,我们可以用两根破坏后的曲轴所测得的硬化层深度值来表示另外两根未被破坏曲轴的硬化层深度,即一根未被破坏的曲轴硬化层深度为2.4mm,称它为1号样件,另外一根未被破的曲轴硬化层深度为3.8 mm,称它为2号样件。找到了样件,就可以进入下一步的分选工作了。
(8)选择分选的方法并进行分选。
A方法:进入硬度分选程序,用数字显示被测曲轴的硬化层深度并判断曲轴是否合格。确定门限值:上门限6.0、上限3.8、下限2.2、下门限1.5
操作步骤:
第1步:按“→”键使“硬度”灯亮起。
第2步:按“↓”键使“限值”灯亮。
第3步:按“↓”键,出现“H 1 0 0 0.0”。
第4步:输入上门限0 0 6.0。
第5步:按“↓”键,出现“- - 0 0 0.0”
第6步:输入上限值0 0 3.8。
第7步:按“↓”键,出现“_ _ 0 0 0.0”
第8步:输入下限值0 0 2.2。
第9步:按“↓”键,出现“L 0 0 0 0.0”。
第10步:输入下门限值0 0 1.5。
第11步:按“结束”键。
第12步:按右移键“→”,使预值灯亮。
第13步:按“↓”键,出现“0 1 ≡ 0 0 0.0”。
第14步:用探头检测1号样件。
第15步:输入1号标准样件的硬化层深度0 0 2.4
第16步:按“↓”键两次,出现“0 2 ≡ 0 0 0.0”。
第17步:将探头从1号样件处移开,再检测2号标准样件。
第18步:输入2号标准样件的硬化层深度值0 0 3.8。
第19步:按“↓”键。
第20步:按“结束”键。
第21步:按右移键“→”,使运行灯亮。
第22步:按“↓”键。显示“- - 3. 8”,表示2号标准样件的硬化层深度为3.8。
第23步:将探头从2号件处移开,再检测1号件,观察数码管数字显示值是否是2.4左右(由于放入探头内的工件位置前后有所差别,数据显示也许可能是2.3或者2.5等均属正常),如果显示数据和2.4的差别较大,则应检查工件每次和探头接触位置是否一致,操作程序是否正确。
第24步:依次用探头检测每根曲轴,所显示的数据即表示每根曲轴的硬化层深度。
第25步:根据每一根曲轴深度数据的大小,将曲轴分类存放,也可以根据报警指示灯的颜色和声音判断工件的合格与否。
提示:由于数字显示速度较慢,在实际生产中一般不被采用。
B方法:B方法是通过观察光标图的位置高低来快速判断硬化层深度是否合格。
此方法需要通过A方法先找出硬化层深度范围的上限和下限的位置。
具体操作方法如下:
①按A方法调试好仪器后,调整补偿旋纽,使光标图下限的位置对应在数据“- - 2.2”处,按“设置下限”按钮确定“L”线的位置,再调整补偿旋钮,使光标图的位置对应在数据“- - 3.8 ”处,按“设置上限”按钮确定“H”线的位置。
②逐一用探头检测曲轴,当光标图顶端落在“H”和“L”两线之间表示曲轴的硬化层深度合格,反之则不合格。也可以根据报警灯和声音来判断曲轴是否合格。
提示:由于B方法分选的速度比A方法要快,因此,在实际生产中一般采用B方法。
注意事项:
只有在被测工件的材料,热处理状态、炉号、规格尺寸、表面状态良好,无缺陷的情况下,才能对淬硬层深度进行分选。
在进行硬化层深度分选之前,应先用仪器检查被测工件硬化层深度是否和它们在仪器上的磁通量有着一定的逻辑对应关系。
(四)材质混料分选实例
1、二种材质混料分选
某厂新进一批规格为L×d=6000×φ50(mm)的20Cr材料,进厂验收时,发现其中混入了不知数量的同规格的45号钢材料,需要通过无损分选的方法将其中混入的45号去除。
A方法(在有20Cr和45钢各3根标样的情况下):
分选步骤
(1)做好分选前的准备工作。
(2)选择φ55的套筒探头和仪器连接好。
(3)调“0”。
(4)选择电流8档,频率70Hz。
(5)将6根样件依次标号、1、2、3为20Cr,4、5、6为45号钢。
(6)用V形支撑架作为检测材料时的支架。
(7)取l号件放在V形支撑架上,用φ55探头从材料的头部套入,并使探头离开材料端面30cm处,使探头端面垂直于材料轴表面自由的放下并直接挂在材料上。
(8)按下“界面切换”按钮,使界面显示为材料分选界面(光标图)。
(9)调整补偿旋钮使光标在横坐标刻度线的—40处左右。
(10)依次用探头检测2、3、4、5、6五根材料,观察光标的位置并记录下来。如下表:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
光标位置 |
-40 |
-45 |
-80 |
45 |
55 |
70 |
在靠近0线最近的1号和4号件之间数据差值为[45-(-40)]=95,因此在20Cr和45钢之间有明显分隔区域。
(11)以“0”线为分界线,调整补偿旋钮使光标的位在“0”处,按动“设置上限”按钮和“设置下限”按钮,使“H”和“L”线与“0”线重合。将探头套进2号件材料,调整补偿旋钮,使光标位置处于负方向[45-(-40)]÷2=47.5处
(12)将原钢逐一放进探头内,当光标落在“0”线的左边即为20Cr材料,光标落在“0”线的右边即为45钢材料。
B方法(在无标准样件的情况下)。
分选步骤:
(1)做好分选前的准备工作。
(2)选择φ55的套筒探头和仪器连接好。
(3)调“0”
(4)选择电流8档,频率70Hz。
(5)用V形支撑架作为检测材料时的支架
(6)在该批材料中任选1件,将探头套进材料的头部约30cm处,调整补偿旋纽,使光标位置和纵坐标的“0”线重合。
(7)被测材料放入探头内,观察光标位置。
(8)分选一定的数量后,发现一些材料所对应的光标位置超过+80以上,其余均在“0”线位置附近。
(9)+80以上位置的材料经取样化验确定为20Cr材料,在“0”线处的材料经取样化验是45钢。
(10)在20Cr材料和45号钢材料中各取一根,编号为1号和2号。用分选仪测得它们所对应的光标的位置分别为+2和+138。
(11)调整分割线,可取“0”线为它们分割线,将探头套进2号件材料,调整补偿旋纽使光标落在坐标负方向的(138—2)÷2=68位置处。
(12)依次将探头套进被测材料,在“0”线左边为45钢,在“0”线右边的为20Cr。
2、三种材质的混料分选
某厂生产一批φ50的轴承外圈,热处理后,经化验确定发生了三种材料混料的事故,这三种材料分别是轴承钢、45钢和20号钢,要求用无损分选的方法解决上述混料问题。
A分选方法 (在有三种材料样件的情况下)
分选步骤:
(1)做好仪器分选前的准备工作。
(2)选择平面探头来进行检测,为了保证检测时被测工件位置一致,在平面探头检测面上制作一个V型夹具。
(3)连接仪器和探头。
(4)调“0”。
(5)选择电流“0”档,频率230Hz。
(6)按动“界面切换”按钮,选择材料分选界面(光标图)。
(7)在轴承钢、20号钢、45钢三种材料的轴承外圈的样件中各取2件并编号:轴承钢为1、2号,2 0号钢为3、4号,4 5号钢为5、6号。
(8)将1号件放到平面探头检测面上,调整补偿旋纽,使光标落在“0”线附近。
(9)依次将其余5件分别放到平面探头上,得出以下检测结果,现列表如下:
工件号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
光标位置 |
0 |
+6 |
-40 |
-48 |
+72 |
+80 |
(10)根据上表数据,可以看出三种材料有明显的间隔带,即同种材料,光标的位置相差较小,而不同材料之间的光标位置相差较大,因此可以分选。
(11)确定分隔线的位置。
上限线“H”取45钢和轴承钢光标位置相邻的2号和5号中间,即横坐标正方向(72—6)÷2=33处。
下限“L”取20号钢和轴承钢光标位置相邻的1号和3号中间,即横坐标负方向[0—(—40)]÷2=20处。
(12)将1号件放在探头上,调整“补偿”旋钮,当光标的位置显示+33时,按动“设置上限”按钮,使“H”线位置对应在相应的光标处,再调整“补偿”旋钮,当光标的位置显示—2 0时,按动“设置下限”按钮,使“L”线位置对应在相应的光标处。
(13)再调整补偿旋钮使光标位置落在“0”处。
(14)依次将被测工件逐一的放在检测探头上,并观察光标的所在的区域,光标落在“H”线的右边为45号钢,落在“H”和“L”线之间的即为轴承钢,在“L”线的左边即为20号钢。
B方法:(在无样件的情况下进行分选)
在无样件的情况下可采用排除法进行分选,三种材料可分二步进行排除分选。所谓排除法,即从混杂的材料中任挑一件放入探头中,调整光标,使其位置落在“0”处附近,然后逐一将工件放入探头内,观察光标的位置,将光标的位置落在“0”线附近位置工件放入一堆,落在“0”线以外且和“0”线有较大的间隔,不管它有几种材料先放入另一堆。直到将该批材料分选结束后,然后再将“0”线位置以外的另一堆材料,重新按上述步骤再分选一次,直到将材料全部分选出来为止。
注意事项:
①在材料分选中,被测工件的热处理状态,规格、尺寸、表面状态必须相同。
②在材料分选中,如果是碳素结构钢且碳含量相近。如20和25号,需要用定碳的方法才能分选,在其含碳量交叉的部分,客户可根据自身的习惯加以判别。
③如果有4种以上钢种需要分选,可采用逐一排除法,即多步分选法。
(五)不同的热处理状态分选
如:某热处理公司对一批20Cr材料的高强度螺栓进行热处理后,发现部分螺栓硬度较高,经检验确定有部分未经调质的螺栓混入了正常调质的螺栓中,要求将未经调质的螺栓用无损检测的方法分选出去。
分选方法: 由于不同热处理状态的同种材料的组织结构是完全不同的,这就好象不同的材料发生混料一样。因此,可参照混料分选的方法对热处理状态混料进行分选。此例可参照七.(四).1节中的混料分选的方法进行分选,在此不在赘述。
八 注意事项
1、探头的选配。根据工件的规格尺寸、表面状况、分选的项目等选配合适的探头是分选是否能够成功的关键。
2、“电流”和“频率”的选择。应根据不同检测对象和分选项目选择适当的“电流”和“频率”。
3、标准样件的选取。标准样件是否能准确的选好,也是能否进行正确分选的关键。
4、被测工件在探头中的位置。被测工件在探头中的位置非常重要,为了保证检测的准确性,可以根据工件的形状,探头的种类制作夹具。
5、仪器所测得的数据都是通过标准样件来进行间接测量,受到各种影响因素较大,因此不属于计量器具范畴。请用户在选购该仪器时不要误将该仪器视做计量器具。仪器的检定工作,用户可通过对标准样件的检测来自行判定,如用户检定有困难,可直接送寄生产厂家进行检验。
6、避免与高频、电焊机、腐蚀性气体同时使用。
7、仪器可连续工作,不受使用时间限制,在长时间测试同一种类工件时,每隔半小时复测一下调机时使用的样件,用补偿旋钮校对其原指示值一次。对于使用平面探头和笔式探头等高灵敏度的探头一般要求分选一定数量的工件时就要校验一次。
8、分选仪的准确性和被测材料的品种、热处理工艺状态、炉号的批次、工件的表面状态等有一定的关系。因此,用户在购买时,应按供方要求准备一定数量的的工件,并用其它检测方法,测出某一项指标(如硬度、含碳量、硬化层的深度、材料混料、裂纹等)的具体数据,然后和分选仪所测得的数据进行比较,如果达到用户所需要的分选精度,客户方可购买。
9、仪器在使用过程中往往会出现误差现象,请客户不要着急,应仔细研究你的分选方法以及分选条件是否合适等因素,然后再确定一个比较行之有效的分选方法。
10、仪器应放在非铁磁物质的工作台面上检测分选,在被测探头0.3米范围内不应有除正被测这一工件之外的其它导磁性物体。
11、仪器可开发的检测项目非常广泛,需要使用者具备一定的物理学、材料学、热处理学、无损检测技术的知识,才能熟练的使用仪器,更好的为生产服务。
九 仪器硬件故障的排除
1、插上交流电源,仪器无显示。
查看仪器后面板上控制电源的开关是否拨向交流档位,如果已拨向交流档位,查看仪器后面上在交流电源插座处的保险丝是否损坏,如未损坏,请和生产厂家联系。
2、接通电源,显示屏上无显示内容,请和生产厂家联系。
3、在数字区出现“8 8 8 8 8 8 8”现象,请和生产厂家联系。
4、接通电源,插上探头(空载),数字显示区的数字不稳定并逐渐在变大或变小,说明仪器已有漂移现象。检查探头内部是否已浸油和水浸,如无油浸和浸水现象,请和生产厂家联系。如有浸油和浸水现象,请将探头内的油和水清干后再试,仍不能解决上述问题,请和生产厂家联系。
5、接通电源,插上探头,调整补偿旋钮磁通量的大小应变大或变小。否则,请检查探头和仪器是否已连接好。如经重新连接后,不能排除上述现象,请换一副探头重试,如果仍然不能排除上述现象,请和生产厂家联系。如果能排除上述现象,证明前面一副探头已经损坏。