144904. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémes anyagokra felvitt, vagy azokon előállított (hőkezelés, edzés, nitridálás stb.) rétegek vastagságának roncsolásmentes mérésére
2 144.904 ség és a koercitív erő a hőkezeléssel nagymértékben változnak, s e változások szokatlan nagyságúak, nagyobbak, mint a fizika más területein. Az edzés a permeabiiitást igen nagymértékben csökkenti, s e csökkentési arány 1 : 2 és 1 :10 között változik, legkifej ezettebb a (maximális permeabilitás értékében mutatkozó csökkenés. Miután azonban a permeabilitás-váltózás értéke anyagonként más, sőt azonos anyagok esetében is függ a gyártási technológiától és az edzési eljárástól, mágneses mérési módszereknél tehát összehasonlítható eljárást alkalmazunk és a műszerkitérés értékelése diagrammal történik. Mérési módszerünk tehát a felületi réteggel bíró és az alapanyag mágneses ellenállásának összehasonlítása. Felületi réteggel bíró anyagokra a mágneses ellenállás értéke a permeabilitás és a villamos vezetőképesség értékeinek különbsége folytán különbözik az alapanyag mágneses ellenállásától. A mérés váltakozó áramú mérőhíddal történik, melynek két oldala a két, egymásközt egyenlő mérőfej, másik két oldala változtatható inpedancia; az áthidaló műszer lehet csővoltmérő vagy katódsugár-oscillográf, áramforrás egy hang- vagy nagyfrekvenciás generátor. A mérőfejek egyikét a rétegnélküli, másikát a vizsgált darabra téve, a műszerkitérés a rétegvastagság, vagy a hőkezelés értékeiben hitelesíthető. Ismert rétegvastagságú anyagokhoz a műszerkitéréseket felvéve és ezeket diagramba felvíve egy hitelesítő görbét nyerünk, melynek ahol y, és y2 az anyag és a réteg vezetőképességei, /t, és v-2 a permeabilitások, f a mérőáram frekvenciája és d a réteg vastagsága, j = ]f—1. Egy-egy adott anyagra és ezen ismert rétegvastagságokra a műszerkitérést felvéve, görbét (a továbbiakban karakterisztikát) veszünk fel, mely erre az anyagra és erre a fajta rétegre (pl. CrNi 25-ös acél edzési rétegeire) mindig alkalmazható, ismeretlen vastagságú rétegek vastagsága pedig a görbéből leolvasható, különösen, mert a karakterisztika iparilag legfontosabb szakasza közel lineárisnak mutatkozott. A jel/zaj viszony javítása céljából bizonyos esetekben a készülék bemenő kapcsai és a generátor közé rezonanciatranszformátort iktatunk be, azonban ez csak fix frekvencián dolgozó berendezéseknél jelent lényeges előnyöket. A mérőberendezés tehát áll két mérőfejből, egy váltakozó áramú hídból, egy váltakozó áramú műszerből (melynek skálája a karakteriszr tika alapján közvetlen rétegvastagságban kalibrálható) és egy frekvenciagenerátorból (esetlég egy rezonanciatranszformiátorból). segítségével nem ismert rétegvastagságok az illető anyagra a görbe alapján megállapíthatók. A találmány szerinti berendezés működése azon a tényen alapszik, hogy egy vasmagos tekercs impedanciája, ha annak mágneses terébe ferromágneses, vagy más, vezető anyagot viszünk, megváltozik s ez a változás más akkor, ha ez az anyag homogén és más, ha rétegezett. Az 1. ábrán látható módon kiképzett vasmagos tekercs impedanciája (Z0 ) tehát az a/ esetben (homogén anyag) más lesz, mint a b/ esetben, mikor az anyag rétegezett (Zr) ZJO Z== Zir E különbség az impedanciákban mindig jelentkezik, ha az alapanyag és a felületi réteg permeabilitása és vezetőképessége különbözik. Ha tehát két, egymással elektromágneses adatokban és kivitelben megegyező vasmagos tekercset (a továbbiakban: mérőfejet) egy váltakozó, hang- vagy nagyfrekvenciás árammal táplált mérőhíd két oldalába iktatunk be (2. ábra 1 és 2) s a mérőfejek terébe ferromágneses, vagy vezető homogén alapanyagot helyezve a hidat kiegyenlítjük, utána az egyik mérőfej mágneses terébe ugyanezen alapanyagot, de felületi (edzési, nitridálási, vagy korrózióvédő stb.) réteggel borítva helyezünk, a híd egyensúlya felborul s a hídműszer kitér. A kitérés nagysága — amennyiben minden más adat változatlan — a réteg vastagságától függ. A matematikai egyszerűsített levezetés eredménye szerint az impedanciák hányadosa, amelytől a műszermutató kitérése függ: Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás fémes anyagokra különféle módokon felvitt, vagy azokon előállított (hőkezelés, edzés, nitridálás stb.) rétegek vastagságának roncsolásmentes mérésére, azzal jellemezve, hogy egy edzett vagy hőikezelt és egy, ugyanazon alapanyagból készült edzetlen vagy hőkezeletlen darab elektromos és mágneses eloszlási függvénye változásai különbségének összehasonlításával határozzuk meg a réteg vastagságát, vagy a fém hőkezelési állapotát. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a villamos, ül. mágneses tér eloszlásában mutatkozó különbségeket önindukciós tekercsek induktivitásának, ill. impedanciájának összehasonlításával észleljük. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy az önindukciós tekercsek induktivitását ill. impedanciáját váltakozó áramú mérőhídban hasonlítjuk össze. 4. Berendezés az előző igénypontok bármelyike szerinti eljáráshoz azzal jellemezve, hogy Zr 2L-ec V~f~ + b-e-c V7 — = g ^ — ahol 7i y2 ;b = 7l V2_ ;c = (l -f-j) d fjT-yirt.; g 7l P-2
