一 仪器特点
1. ZTX-Ⅲ型智能化无损分选仪是系列化升级换代产品。主心脏由英特尔公司的单片计算机作为主要信号数据处理与控制,外围器件采用COMS中小规模集成电路,具有功耗低,抗干扰能力强等优点。
2.仪器采用电磁检测的原理,利用被检测件和标准件进行比较的方法来间接检查工件质量的好坏。
3. 仪器操作智能化。选择任一功能时,都有选择状态灯指示,所需输入数位有明暗跳动。当把标准样件值通过键盘输入给仪器进行相关的程序设定后,仪器进行正常的工作,快速准确显示被测值。
4. 一机多用。在一定的条件下,适用于钢种混料分选、定碳分选、热处理状态混料分选、钢铁件热处理后硬度分选、硬化层深度分选、缺陷分选等。
5. 分选速度快。800-1500件/小时(视工件的大小)
6. 非破坏性检查。对被检测件无损伤,不留痕迹。可对零部件进行100%检测。
7. 对工件表面粗糙度无特殊要求,对工件形状无特殊要求。
8. 直观性强。可用数据显示被测工件的硬度值、含碳量、钢种、硬化层的深度等。
9. 在超上限、合格、超下限时有声音报警的三种不同颜色灯显示。
10. 可采用套圈式矩形、笔式、平面式探头,也可根据客户需求配接为特殊工件设计的专用探头。
11. 仪器小型化,重量轻(9Kg),便于携带。
12. 具有交直流两用功能。机内设备有7AH可反复充放电数千次的免费维护电池,充电方法简单,在使用220V交流电时可给机内电池充电,机内设有恒压自动充电装置。若直流电池电压不足时,直流电池电压批示表自动指示,低于10V电池电源自动切断,电池充足电后自动停止充电,不必担心损坏电池。
13. 使用机内电池时,可避免因交流电网的污染而产生的干扰,适合在野外使用。
14. 仪器可供选用频率范围宽,共有99中频率可供选择,频率每档相差10Hz,提高了仪器检测的范围和灵敏度。
15. 仪器后面板设有超上限、合格、超下限输出插孔,为连接自动检测生产线提供方便。(此项为选择件)
二 使用范围
1. 不同钢种的混料分选及钢种鉴别
使用条件:同一规格尺寸、同一热处理工艺状态。
碳素结构钢之间的混料分选。
例如:35号、40号与45号三种钢种混料,可分成三堆,并可定碳。
含碳量相同,而合金元素含量不同的合金结构钢之间的混料分选。
例如:35号、35Cr、35CrMo三者相混,可分为三堆。又如GCr15、GCr15SiMn;45Cr与45号钢、20号钢、20 Cr和20MnTi,65号、65Mn与65 Si2Mn等等。判断具体钢号需要已知钢号的标准样件。
含合金元素相同,含碳量不同的钢种混料分选。
如20 Cr、40 Cr和50Cr,15Mn、25Mn和40Mn、65Mn等材料的分选。
判断具体钢号需要已知钢号的标准样件。
对含碳量不同,合金元素也不同的混料分选。
如:20Ct与45号钢,GCr15与Ts,W6Mo5Cr4V;与W9Mo3Cr5V等可准确分选。判断具体钢号需要已知钢号的标准样件。
2. 同一热处理工艺,同一规格尺寸的碳素结构钢原材料的碳含量超标的分选
如:45号钢,发现含碳量范围为0.35-0.55%C,要求去除超过0.42-0.50%C的不合格件,需要两件已知含碳量,且有明显差别的标准件。
3. 同一种钢材料、同一规格尺寸、同一热处理状态的分选及各自状态的鉴别同一钢种,不同热处理状态之间的分选。
如:未退火件混入已退火件中,未淬火件混入已淬火件中,未回火件混入已回火件中等,仪器可准确分选。
4. 同一钢种材料、同一规格尺寸、同一热处理状态和炉号的工件硬度检测与分选
(1)铸铁件。如球墨铸铁,耐磨铸铁和可锻铸铁件等硬度的分选。
(2)粉末冶金。
(3)钢铁件。
①任何钢种的正火及退火件硬度检测与分选。
②任何钢种的淬火,淬火+低温回火件的硬度检测与分选。
③任何钢种的淬火+中、高温回火件的硬度检测与分选。
④调质件的硬度分选。
5. 在一定条件下,对钢铁件“过热” 、“过烧”及严重脱碳工件的分选
6. 在一定条件下对工件的缺陷(裂纹、气孔、夹杂等)的分选。
三 检测原理和仪器结构
1.检测原理
“ZTX-Ⅲ型仪”是检测钢铁材料与零部件的相对导磁率的一种电子仪器,用ZTX-Ⅲ型仪器进行钢铁材料混料分选、硬度分选、缺陷分选等无损检测的依据是:在一定条件下,钢铁件的导磁率与其成分、组织结构等之间存在着紧密的直接相关性,而钢铁件的机械性能如材料、硬度等与其成分,组织结构之间也存在相关性,因此钢铁的导磁率与硬度、材料、缺陷等之间也存在间接相关性,即仪器对硬度、材料混料、裂纹等进行分选的原理。
2. 仪器结构及各功能器件的简介
“ZTX-Ⅲ型仪”设计原理方框流程图(如图1)。主要由单片机作为主心脏控制仪器工作,并协调其他各部分电路,其他部分电路有自动恒流恒压充电;探头会信号Ⅰ与Ⅱ的合成、检波、放大、信号处理;多路稳压电流激励频率选择:上限、合格、下限,输出信号电路;由七位数字显示,七位状态功能显示,三只限值报警灯组成计算机输出窗口;而十六只按键作为计算机的输入窗口。
ZTX-Ⅲ型仪器前面板(图2)及后面板(图3)各器件功能和作用如下:
微安表
用来观察灵敏度的高低,即表示各种检测项目中工件与工件之间的导磁率(硬度、材料、含碳量、硬化层的深度、缺陷大小等)差值的高低。
2. 用于显示电池电压的高低。
3. 补偿旋扭。用于调整微安表指针位置。
4. “电流”拨码盘
用于选择探头功率的强度,共分十档,依次排序为1、2、3、4、5、6、7、8、9、0,1档电流最小,0档电流最大。电流档位越高,检测的灵敏度就越高。当硬度、材料等差值在微安表上或数据上反映不够明显时,可增加电流的档次,以便选择最佳的检测灵敏度。
5.复位。
在调试仪器或正常运行时,按此按钮,仪器处于重新予值状态。
6. 七位数码显示(a b c d e f g)
在不同的状态下,分别用于显示检测频率、感应电流值、工件号、符号、硬度值、含碳量值、钢种、硬化层深度等。
● a、b位在不同的分选功能下所显示内容表示的含义不同,可归纳为如下几种:
①表示检测频率的大小
打开仪器电源后,a、b位出现数据1.0,表示开机时的检测频率,频率值为1.0×100;a、b位的数据可以通过键盘上的数字进行改变,改变了数据也就改变了检测频率的大小,频率的大小可根据实际需要进行改变;在a或b右下方的光点不表示小数点,只起光标作用,当圆点在a或b数字的右下方时可通过数字键改变此位置处的数据。
② 表示工件号码
在进入钢种分选或硬度分选需要输入标准样件时,a、b出现的数据表示样件的号码。
③显示“限值”符号
显示“H 1”,表示上门限。
显示“--”,表示上限。
显示“__”,表示下限。
显示“L O”,表示下门限。
④在显示硬度值、钢号、含碳量、硬化层的深度时,a、b位无显示内容。
c位为符号位,正号不显示,负号显示为“-”
d、e、f、g四位在不同的分选功能下显示内容所表示的含义不同,可归纳为如下几种:
开机时,在末位接入探头的情况下,d、e、f、g四位数字显示0000.
开机后,在已连接好探头,且探头内无工件的情况下,d、e、f、g四位数字表示的是探头在空载状态下的感应电流值,显示0000或其他数据(如0012)。
开机后,当探头内放入工件时,d、e、f、g四位共同显示的是被测工件磁通量的感应电流值,如0162。
进入分选程序限值状态,d、e、f、g四位可输入被测工件的硬度、钢种、含碳量的显示和超标的报警范围。
所有的分选程序设定完成,进入正常的分选工作后,d、e、f、g四位如有数据则表示被测工件的硬度、钢种、含碳量等,如d、e、f、g四位无数据显示,出现“----”,则表示被测工件不合格或超限值范围。
7. 十六只输入键。
“0-9”十个数字键,用于输入数字。“0”和“1”是双功能键,在输入位选择到需要输入“+”“-”符号时,数字键“0”代表“+”,数字键“1”代表“-”号(此功能只有在进行钢种分选时才起作用)。
“←”为左移键;“→”为右移键,用于移动需要改变数据的位置(当移动到有明显数据跳动的位置时,就可以改变此处的数据),改变检测项目和进入限值、预值和运行状态。
“↑”为上翻阅键,用于向上检查所输入的数据。
“↓”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、检查项目、限值和预值状态的确认。
“DEL”为删除键,用于删除输错的标准样件的数据。
“结束”键用于对限值、预值过程完成的确认,以及对结束分选工作的确认。
8. A “频率”指示灯
用于表示进入频率状态显示,频率指示灯颜色为红色,该灯为长亮灯,开机即亮。
频率调节范围:10Hz-990 Hz。
频率调节:频率最小调节单位为10 Hz。对于不同的工件、不同的检测项目、不同的工件表面状态应选择适当的检测频率,通过对频率的调整可以提高仪器检测的准确性和灵敏度。选择频率一般遵循以下原则:检测表面硬度一般采用较高频率(300XHz以上),分选钢种、定碳、硬化层的深度等一般采用低频(300 Hz以下)。
B.“硬度”指示灯
用于表示进入“硬度分选”状态显示,硬度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。
可进行硬度分选的种类:根据标准样件的硬度值,可显示和标准样件同样的任意一种硬度值。如:洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度等。
硬度分选程序
按右移键“→”,硬度灯亮,再按“↓”键,限值灯亮,再按“↓”(进入设定硬度显示的范围和硬度超标报警范围),当出现“H 1”时,输入上门限值,再按“↓”确认;当出现“--”输入上限值,按“↓”确认;出现“__”输入下限值,按“↓”确认,当出现“L O”时 ,输入下门限值,按“结束”键完成限值过程。
再按右移键“→”,预值灯亮,按“↓”键确认;当出现“0 1 ≡”时,输入1号标准样件的实际硬度值,按“↓”键确认,再按“↓”键一次,当出现“0 2 ≡”时,将1号件取出,放入2号标准样件,输入2号标准样件的实际硬度值,按“↓”键确认;再按“结束”键(完成硬度显示范围和报警范围的设定)。
按右移键“→”,运行灯亮,按“↓”键确认,这时显示的就是2号标准样件的硬度值。
将被测工件逐一地放入探头内,开始进行分选工作。根据屏幕上所显示的符号、数据大小或报警指示,将工件分类存放。
“钢种”指示灯
用于表示进入“钢种分选”状态的指示,该灯的颜色为绿色,只有在进入钢种分选程序时,此灯才亮起。
钢种分选可用观察电流表指针落点位置和进入钢种分选程序两种方法,应用钢种分选程序进行分选需要通过观察混料工件在探头内被感应的电流值大小规律,找出分选的界限范围。
钢种分选程序:
按右移键“→”两次,使钢种灯亮,再按“↓”键,限值灯亮,再按“↓”键,进入钢种分选的界限范围的设定,当出现“H1”时,输入上门限值,按“↓”键确认;出现“- -”时,输入上限值,按“↓”键确认;出现“_ _”输入下限值,按“↓”确认;出现L O”时 ,输入下门限值,按“结束”键完成限值过程。
再按右移键“→”,运行灯亮,按“↓”键确认。
将被测工件放入探头内,开始进行分选工作。根据屏幕上显示的符号、数据大小或报警指示,将工件分类存放。
具体的分选方法,在下一章中将举例详细介绍。
D.定碳指示灯
用于表示进入“定碳分选”状态的指示,该灯的颜色为绿色,只有在那进入“定碳分选”程序时,此灯才亮起。
“定碳分选”只有在被测工件全部是碳素结构钢,而且是原材料的情况下才可应用。
“定碳分选”的程序:
(1) 按右移键“→”两次,使“定碳”灯亮,再按“↓”键,限值灯亮,再按“↓”键,进入定碳分选的合格范围设定,当出现“H1”时,输入上门限值,按“↓”键确认;出现“- -”时,输入上限值,按“↓”键确认;出现“__”输入下限值,按“↓”确认;出现L O”时 ,输入下门限值,按“结束”键完成限值过程。
(2)再按右移键“→”,预值灯亮,按“↓”键确认,当出现“0 1≡”时,输入1号标准样件的实际含碳量值,按“↓”键确认;再按“↓”键一次,当出现“0 2 ≡”时,将1号件取出,放入2号标准样件,输入2号标准样件的含碳量值,按“↓”确认;再按“结束”键(完成硬度显示范围和报警范围的设定)。
(3)再按右移键“→”运行灯亮,按“↓”键确认。
(4)将被测工件逐一放入探头内,开始进行分选工作。根据屏幕上所显示的数据将工件分类存放。
E 限值指示灯
用于表示进入标定工件合格范围或分选界限的设定。该灯的颜色为绿色,只有在确认进入所需分选的项目时,此灯才亮起。
当进入限值程序时,依次会出现以下的符号:
显示“H 1 000.0”表示需要输入上门限值。
显示“ˉˉ000.0”表示需要输入上限值。
显示“- - 000.0”表示需要输入下限值。
显示“L O 000.0”表示需要输入下门限值。
输入限值数据的大小应遵循如下原则:上门限≥上限≥下限≥下门限。
9. 下限报警输出接口。(选用)
10. 合格报警输出接口。(选用)
11. 上限报警输出接口。(选用)
12.探头插孔I,连接探头。
13. 探头插孔Ⅱ,连接探头。
14. 交流电源插座,连接220V,50Hz,接地电源(内置保险丝及备用1A保险丝一支)。
15. 交流、直流、关闭电源(可选择供电方式或开关机)。
四 技术性能
(一)分选精度
1. 钢种分选
碳素钢结构:0.03%C
合金结构钢:如35CrMo与40Cr,42CrMo与40Cr, GCr15与G20CrMo等在一定条件下可准确分选。
碳素结构钢与合金结构钢:在一定条件下准确分选。
其他导磁钢铁材料:在一定条件下准确分选。
2. 硬度分选
布氏硬度:±10HB; 洛氏硬度:±1HRC。要达到以上精度需满足一定的检测条件。
3. 热处理状态的分选
在满足检测条件的情况下,可准确分选。
4. 过热、过烧、裂纹、组织结构差异分选准确率视被测条件及客户所要求的标准而定。
5. 硬化层深度
在一定条件下,精度可达到±0.2mm。
(二)分选速度
800-1500件/小时。
(三)工作电源及功耗
1. 交流50Hz、220V、 ±10%。
2. 直流电源,直流电池充电一次可连续工作10 小时以上。
3.功耗:200W
(四)使用环境
1. 环境温度:﹣10℃-40℃
2. 相对湿度:<75%
3. 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。
五 分选前的准备工作及分选实例
(一)分选前的准备工作
1. 选用合适的探头
根据被测工件的规格尺寸、形状及表面状态,选择不同的检测探头。探头选用的合适与否非常重要,将会直接影响到测试结果(见目录六)。
2. 将仪器置于非金属桌面上,选好的两只探头可分别插入探头Ⅰ插座和探头Ⅱ插座中。注意将探头插头和仪器插座上的凸槽口对齐并插入。
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。使用交流电时将仪器后面板上电源开关拨到交流位置,此时仪器接通电源。如用机内电池供电需将仪器后面板上电源开关拨到直流位置。
3. 仪器通电后,在两只探头中可任选一只为检测探头,另一只则为对称探头,在两只探头中都放入被测工件,对称探头中所放入的工件在检测过程中不要挪动探头的位置或改变工件在探头中的位置。每次放入检测探头中工件的位置相对探头位置应一致,必要时需做夹具,以确保工件在探头中位置的同一。
笔式探头和平面探头为单探头,无检测和比较探头之分。在检测时需将工件的位置相对探头的位置保持一致,根据工件的形状和大小需做夹具。
4. 选择检测频率的大小。
在检测中对于不同的工件,为了使仪器的灵敏度和检测精度最佳,通常需要改变检测频率。
方法如下:如需将频率调整为170 Hz,可按数字键“1”,再按数字键“7”,在“a、b”位置即显示“17”,此时检测频率就变成了170 Hz,频率设定数值的大小取决于被测工件所需检测的项目和工件的表面状态而定。一般而言,分选材料频率用低频率“30Hz-170 Hz”为佳,分选硬度一般用200 Hz左右,裂纹用高频。
5. 选择检测电流值
检测电流的大小直接影响到检测的灵敏度,如何选择最佳的检测电流,应视被测工件的具体条件而定。如:要将30#钢和45#钢分开,如果电流档次选1档,这时两根样件30#钢和45#钢在微安表上的差值为3小格150uA左右,用眼睛观察并不明显,这时可将电流档次增加为5档,在微安表上两根样件分别对应于“-250”和“250”处,这时灵敏度就增加了,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。
6.当探头中被放入工件后,仪器前面板上微安表的指针可能会偏转于微安表的左侧或右侧。旋转补偿旋扭,使微安表的指针指向微安表中间位置“0”处。
7. 选择好适当的电流和频率后,调整好补偿旋钮,就可以进入分选的下一步工作了。
以上操作,不论硬度、钢种、定碳、裂纹、淬硬层深度的分选,都是进入分选前的一项必须准备的工作。