基本信息
- 项目名称：
- 渗碳层深度淬火硬度电磁无损检测仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 无损检测设备的最大特点就是能在不损坏试件材质、结构的前提下进行检测，所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。 本项目结合国内外无损检测领域的相关研究，经过多次试验测试确定矫顽力与渗碳层深度、淬火硬度之间的关系，设计出基于矫顽力的渗碳层深度电磁无损检测仪。该无损检仪器能够对钢铁材料进行渗碳层深度测试，填补同类型无损检测仪器在国内市场上的空白，具有广泛的应用前景。
- 详细介绍：
- 热处理是通过改变材料的组织、成分以改变材料性能的加工工艺。在热处理生产过程中必须进行材料的混料分选、硬度检测、淬硬层深度检测、渗碳层深度检测等。目前渗碳层深度的测量方法主要有断口法、显微硬度法和金相法等三种方法。上述方法需要破坏零件、检查速度慢、精度低、不易实现自动化和计算机处理。 无损检测设备的最大特点就是能在不损坏试件材质、结构的前提下进行检测，所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。 本项目结合国内外无损检测领域的相关研究，经过多次试验测试确定矫顽力与渗碳层深度之间的关系，设计出基于矫顽力的渗碳层深度电磁无损检测仪。该无损检仪器能够对钢铁材料进行渗碳层深度测试，填补同类型无损检测仪器在国内市场上的空白，具有广泛的应用前景。 本作品的基本设计思路：设计电路完成对热处理材料矫顽力的测试，通过试验确定矫顽力与渗碳层深度的关系，尝试用矫顽力来表征两者的大小。利用PLC及相应模块完成励磁和矫顽力数据采集，通过组态软件构建实时监控画面。 创新点： (1)能够对热处理的工件进行渗碳层深度的无损检测，填补国内渗碳层深度无损检测领域的空白。 (2)确定钢铁材料矫顽力与渗碳层深度的关系，用钢铁材料矫顽力表征其渗碳层深度值。 (3)本作品在指导教师原开发项目的基础上，利用测试线圈和电子积分器完成磁感应强度的测量，测量结果稳定可靠。克服原有系统利用霍尔传感器测量时测量范围窄，容易饱和的缺点。 （4）利用高可靠的PLC和组态软件构成新的上下位机监控系统。 主要技术指标：能够根据所提供样本数据准确测出同类工件的渗碳层深度或淬火硬度，测量精度3%以内。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计目的：实现钢铁材料热处理后渗碳层深度的无损检测。 基本思路：设计电路完成对热处理材料矫顽力的测试，通过试验确定矫顽力与渗碳层深度的关系，尝试用矫顽力来表征两者的大小。利用PLC及相应模块完成励磁和矫顽力数据采集，通过组态软件构建实时监控画面。 创新点：(1) 能够对热处理的工件进行渗碳层深度的无损检测，填补国内渗碳层深度无损检测领域的空白。(2)确定钢铁材料矫顽力与渗碳层深度的关系，用钢铁材料矫顽力表征其渗碳层深度值。(3) 本作品在指导教师原开发项目的基础上，利用测试线圈和电子积分器完成磁感应强度的测量，测量结果稳定可靠。克服原有系统利用霍尔传感器测量时测量范围窄，容易饱和的缺点。（4）利用高可靠的PLC和组态软件构成新的上下位机监控系统。 主要技术指标：能够根据所提供样本数据准确测出同类工件的渗碳层深度或淬火硬度，测量精度3%以内。
科学性、先进性
- 在热处理生产过程中必须进行材料的混料分选、硬度检测、淬硬层深度检测、渗碳层深度检测等。目前渗碳层深度的测量方法主要有断口法、显微硬度法和金相法等三种方法。上述方法需要破坏零件、检查速度慢、精度低、不易实现自动化和计算机处理。目前市场上的超声波散射效应探测钢材的淬硬层深度的无损检测仪，由于超声波在各种媒质中传播时，媒质要吸收掉它的一部分能量，所以，随着传播路程的增加，声波的强度会逐渐减弱，其检测的范围小。基于涡流效应的无损检测仪受制于集肤效应的影响，深度测试范围有一定限制。 本作品是基于矫顽力与热处理材料渗碳层深度关系研制的电磁无损检测仪，与传统的破坏检测方法和现在市场上的其他无损检测仪器相比，能够有效完成热处理材料的渗碳层深度的无损测试，具有检测速度快，精度和自动化程度高，生产成本低等优点。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 适用范围：钢铁材料热处理后的渗碳层深度无损检测。例如齿轮厂经过淬火或渗碳处理的齿轮齿面渗碳层深度无损检测，以及汽车行业中轮毂热处理后相关参数的无损检测，轴承生产企业轴承淬火后的无损检测等。 市场分析和经济效益预测：我国齿轮产品制造业拥有1000多家上规模的制造企业，轴承企业有500多家上规模企业，还有汽车行业中的部分配套企业，这些企业都是潜在的用户。所以该项目的研制成功具有显著的经济和社会效益。
同类课题研究水平概述
- 国内市场上供应的用于钢铁材料热处理性能测试的无损检测仪器有超声波硬度检测仪、超声波测厚仪、涡流硬度检测仪、涡流测厚仪、涡流混料分选仪，而没有专门的电磁无损检测仪，尤其是淬硬层和渗碳层深度检测仪。哈尔滨理工大学万国庆教授研制的电磁无损检测仪只能进行材料硬度检测和混料分选而不能进行材料淬硬层深度、渗碳层深度的检测。从原理上万国庆教授研制的电磁无损检测仪是基于涡流理论，检测过程中的由于集肤效应（趋肤效应）的影响使得该仪器在测试深度上受到一定的限制。常州信息职业技术学院贾健明，颜鹏等人研制成功DWY-1型检测仪，采用数控电源励磁，利用霍尔元件测量磁场强度，存在容易饱和，测量范围窄等缺点，本作品采用电子积分器来完成磁路系统的测量，并设计了新的励磁系统，克服原系统中的不足，具有稳定性好的优点。 国外，俄罗斯乌拉尔交通科学研究院1999年研制的K-61矫顽力-金相检测仪现已定型，并通过了乌拉尔标准计量鉴定中心鉴定。日本神钢检查服务所研制超声波表面淬硬层深度测厚仪 ——神钢HARD ECHO(SH-65)已经投入使用。优华金属材料（上海）有限公司国内代理销售该产品，但是价格昂贵每台售价达65万人民币。只能完成热处理工件表面淬硬层深度的测试，无法完成渗碳层深度的测试。
