[发明专利]淬火深度测定方法以及淬火深度测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及对实施了淬火加工的工件中的淬火深度进行非破坏性检查的方法以及淬火深度测定装置。

背景技术

为了提高金属的强度，有时对钢材等工件实施高频淬火使其硬化。由于机械特性会随着淬火硬化层的深度而变化，因此一直以来，在预先设定的处理条件下进行淬火，进而执行制造后的质量检查。一直以来，作为检查对工件是否进行了恰当的淬火加工的方法，有切断任意抽取的工件来进行检查的方法。在该方法的情况下，不仅检查需要时间，而且还存在检查对象的工件将无法作为产品来使用、以及无法进行全数检查的问题。因此，一直在研究非破坏性地检查工件淬火状态的方法。

专利文献1采用了这样的方法：使由具有轴对称形状的碳素钢构成的工件穿过环形线圈来测定磁导率，从而算出工件的各剖面中的淬火深度，同时用表面硬度计测定表面硬度，通过检测出表面硬度极端地增大的位置，来确定淬火范围的端点，从而检查工件的淬火模式。

专利文献2是关于非破坏性地测定钢材的淬火硬化层的深度的方法，其采用了这样的方法：通过由励磁线圈产生的低频交流磁场，使钢材在沿表面的方向上磁化以产生涡电流，用检测线圈检测由该涡电流引发的感应磁场，并通过将检测线圈的输出电压与已知的数据作比较，算出对称钢材的淬火硬化层的深度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-109358号公报

专利文献2：日本特开2002-14081号公报。

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1公开的淬火模式的测定方法仅限于测定对象的工件为轴对称形状的工件。另外，由于是使工件穿过感应线圈的内侧的构成方式，因此对可测定的工件的大小有限制。或者，需要调整感应线圈的大小和工件的大小，从而效率低。进而，该方法需要通过实验等，预先对多个测定位置的每一位置求得校准曲线，而且还要用表面硬度计确定淬火范围，对涡电流测定进行补充，以测定实际淬火模式的整体概貌，在这样的方法中用于非破坏性检查的工序数很多。

专利文献2公开的测定方法，用等效正弦波交流非线性分析法，对将圆柱形高频淬火材料插入探测器（probe）内时，在检测线圈处得到的输出电压进行评估。因此，由分析得到的淬火深度成为轴对称的值，该技术仅能适用于测定对象物为轴对称形状的工件，而且测定精度差。另外，通过专利文献2公开的分析方法，无法恰当地获取磁导率和外加磁束密度的相互关系，会发生与实测值的偏差，不适合充当非破坏性检查。进而，专利文献2公开的测定方法，是假定从钢材的表面开始，在深度方向上依次有四个级别的硬度，并将各硬度的初始磁化曲线以及导电率作为已知数据进行简化的技术，并不适用于高精度的测定。

因此，本发明的目的在于，提供能迅速且高精度地测定淬火加工材料的淬火深度的非破坏性检查方法。

用于解决问题的方法

从而，本发明人进行潜心研究，其结果是通过采用以下的淬火深度测定方法以及淬火深度测定装置，实现了上述目的。

本发明的淬火深度测定方法，该方法是测定工件的淬火深度的方法，其特征在于，在工件附近配置具有励磁线圈的磁化器以对工件进行磁化，用检测线圈检测由磁化产生的感应磁场，并作为该检测线圈的输出电压来进行测定，根据已知电磁特性信息和由检测线圈测定的输出电压值来确定工件的淬火硬化层的厚度，所述已知电磁特性信息是由与工件构成材料同等的材料构成的未实施淬火加工的非淬火材料以及实施了淬火加工的完全淬火材料的已知电磁特性信息。

在本发明的淬火深度测定方法中，所述电磁特性信息进一步优选含有，利用与所述工件构成材料同等的材料中的非淬火材料以及完全淬火材料的初始磁化曲线以及导电率、并通过根据有限元素法的分析而得到的检测线圈的估算输出电压值。

本发明的淬火深度测定装置，其特征在于，具有对工件进行磁化的磁化器，用检测线圈检测由磁化产生的感应磁场，并作为该检测线圈的输出电压来进行测定的装置，根据所测定的检测线圈的输出电压值、以及与工件同等的材料相关的已知电磁特性信息来导出工件的淬火深度的淬火深度确定装置，该淬火深度确定装置根据已知电磁特性信息和检测线圈的输出电压值来确定工件的淬火深度，所述已知电磁特性信息含有，利用未实施淬火加工的非淬火材料和实施了淬火加工的完全淬火材料的初始磁化曲线以及导电率、并通过根据有限元素法的分析而得到的检测线圈的估算输出电压值。

发明的效果