Метод и средства допускового контроля толщины немагнитных покрытий изделий на ферромагнитной основе

• Автор: Щекотихин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Глава 1. Аналитический обзор методов контроля толщины
немагнитных покрытий
1.1. Сравнительный обзор методов контроля толщины покрытий
1.2. Особенности неразрушающего контроля методом вихревых токов
1.3. Специфика объектов вихретокового контроля
1.4. Сравнительный анализ частотных способов отстройки
от влияния мешающих факторов
1.5. Особенности применения аддитивной коррекции погрешностей в аппаратуре вихретокового контроля
Выводы по первой главе
Глава 2. Разработка математических моделей процесса
контроля толщины покрытия
2.1. Математическая модель процесса измерения
толщины немагнитных покрытий
2.2. Модель процесса контроля фазовых характеристик
при до пусковом контроле толщины покрытия
2.3. Разработка алгоритмов оценки фазовых параметров
при развертке частоты возбуждающего сигнала
2.4. Оценка возможности применения двухчастотного способа контроля толщины покрытий в резонансном режиме
Выводы по второй главе
Глава 3. Разработка резонансных способов вихретокового
контроля толщины покрытий
3.1. Двухпараметровый способ контроля толщины покрытия
с разверткой частоты возбуждающего сигнала
3.2. Двухпараметровый контроль толщины покрытия
со следящей разверткой частоты возбуждающего сигнала
3.3. Двухчастотный контроль толщины покрытия
с автоподстройкой частоты возбуждающего сигнала
3.4. Высокочастотные приборы контроля толщины покрытия
с аддитивной коррекцией фазовой погрешности
Выводы по третьей главе
Глава 4. Разработка и исследование характеристик
приборов контроля толщины покрытия
4.1. Разработка функциональных узлов экспериментальной установки для допускового контроля толщины покрытия
4.2. Разработка высокочастотного блока прибора допускового контроля толщины покрытий малогабаритных деталей
4.3. Особенности реализации двухпараметрового устройства резонансного контроля толщины немагнитных покрытий
4.4. Многоканальное устройство контроля толщины покрытия
с развертывающим частотным преобразованием
Выводы по четвертой главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Актуальность темы. Современная тенденция развития промышленного производства характеризуется повышением требований к качеству выпускаемой продукции, выполнение которых позволяет обеспечить ее высокую конкурентоспособность по сравнению с зарубежными образцами аналогичного назначения. Особая роль в этом плане отводится контролю толщины немагнитных покрытий, применяемых как для защиты изделий от коррозии, так и для получения надежных соединений электрических контактов в различном электротехническом и электронном оборудовании (намоточных проводах, электромагнитных реле, разъемах, штекерах и т. п.).
Необходимость контроля, проводимого для повышения качества толщины немагнитных покрытий, обусловлена тремя основными причинами:
- расширением номенклатуры промышленных изделий и товаров народного потребления с антикоррозийным покрытием, применяемым для увеличения износостойкости деталей и в декоративных целях;
- введением 100%-го контроля качества изделий в процессах автоматизированного производства конкурентоспособной продукции;
- повышением стоимости цветных металлов, используемых для немагнитных покрытий, что приводит к необходимости минимизации производственных затрат и совершенствования технологических процессов нанесения покрытий с неразрушающим контролем их толщины.
В настоящее время для неразрушающего контроля толщины покрытий различных материалов применяются, в основном, вихретоковые методы, позволяющие измерять толщину покрытий в диапазоне от 1 до 500 мкм с помощью накладных или проходных датчиков. Принцип действия большинства вихретоковых приборов контроля основан на измерении амплитудных и фазовых характеристик высокочастотных сигналов, снимаемых с датчиков или с первичных измерительных преобразователей. При этом значения измеряемых параметров зависят от электропроводности, магнитной проницаемости,

Для вихретоковых преобразователей накладного типа фаза отраженного от исследуемого объекта сигнала в случае воздействия одним высокочастотным возбуждающим сигналом на однослойное покрытие с ферромагнитной основой определяется выражением общего вида [46]:
2(А,1&9 — )
Ф12 = аг<% - ? у-. (2.8)
(А,] + к ) - (А,2 + к-2 )
При этом коэффициент отражения электромагнитной волны от объекта контроля зависит от отношения квадратов четырех расчетных постоянных:
(X, -х2)2 +(*! -х2)2
12 о
(А-1 + А.2 ) + (^1 +
где киХх- фазовая постоянная и коэффициент затухания электромагнитных волн в первом слое среды (в немагнитном покрытии);
к2, А-2 — фазовая постоянная и коэффициент затухания электромагнитных волн во втором слое среды (в ферромагнитной основе изделия).
В случае, когда контролируемый объект имеет многослойную структуру, изменение фазы сигнала будет зависеть от электропроводности каждого слоя и результирующей электропроводности всех слоев изделия. При уменьшении мощности сигнала в зависимости от увеличения глубины проникновения в материал, изменение фазы сигнала будет зависеть от коэффициента затухания каждого материала к, к2. Глубина проникновения возбуждающего сигнала в материал объекта контроля зависит от частоты возбуждающего сигнала СОвь <т>В2 и обобщенных параметров рь (32 вихретоковых датчиков, на которые частично влияют свойства исследуемых материалов изделия [47].
Изменением мощности и частоты возбуждающего сигнала можно регулировать глубину проникновения высокочастотного электромагнитного поля в контролируемое изделие. По результатам обработки амплитудно-фазовых параметров выходного сигнала вихретокового преобразователя можно оценить толщину немагнитного покрытия на ферромагнитной основе.