[发明专利]金属材料中的裂纹检测的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及金属材料的质量检验，尤其涉及利用电磁感应的金属材料表面中的裂纹检测。

背景技术

一种已知的金属材料的非接触式裂纹测量的方法是利用光学手段。金属材料可以通过光照射，其中的裂纹可以通过诸如照相机的光学传感器来检测。光学方法的缺点是不能够检测出在金属材料表面上的不可见的裂纹，并且金属材料中的颜色变化可能被光学传感器认为是裂纹。已经证明与在其它应用中使用光学方法相比，在完全干净且光滑的金属表面进行检查是困难的，

例如，钢铁生产中的金属材料的检验已经利用感应式技术。当使用感应式技术时，通过由随时间变化的电流供给的发射机线圈产生的同样随时间变化的磁场，在例如板坯或金属片的金属材料中感应电流。当感应电流在金属材料中遇到裂纹，裂纹对感应电流构成障碍。其结果是，相比没有裂纹的金属材料，在裂纹处裂纹改变了感应电流。改变的电流在电流周围的磁场中产生变化。磁场中的变化由接收机线圈所测量，从而可以确定金属材料的被检查的表面部分中存在的裂纹。

如今使用的利用感应式技术在金属材料中进行裂纹检测有多种缺点。例如，与裂纹深度不同的多个参数能够影响磁场中的变化。这样的参数的实例是线圈和被测量对象之间的距离、对象表面上的磁性氧化物、制造对象的材料的物理特性的变化、与线圈有关的裂纹的位置以及裂纹的长度。为此，当由接收机线圈测量到变化时，可能难以确定这种变化是否归因于裂纹深度或者可能发生变化的另一个参数。由于难以对正在影响的参数保持恒定的事实，已经难以对诸如铸造金属表面的不规则表面的裂纹检查使用感应式技术。

发明内容

鉴于上述内容，本发明的一般目的是提供一种用于确定金属材料中的裂纹深度的感应方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于确定金属材料中的裂纹长度的感应方法。

本发明的再一目的是提供金属材料的感应裂纹深度测量，其中其它工艺参数与实际裂纹深度相比，对测量具有最小的影响。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种确定金属材料中裂纹的裂纹深度的方法，所述方法包括：

-向发射机线圈供给用以在金属材料中产生磁场的第一幅度的电流，

-在估计磁场已经渗透到比金属材料中期望测量的最深裂纹深度更深时，控制所述电流使得它获得第二幅度，

-通过所述接收机线圈检测所述磁场，所述检测的磁场从而所述在接收机线圈中产生信号，

-在第一时间范围内确定所述信号的第一特征值，所述第一时间范围开始的时间是：

-在由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的任何干扰被估计已停止时，以及

-由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的在所述金属材料(M)中感应的电流在所述金属材料(M)中已经渗透到比所述金属材料的表面不规则性相对应的深度和不期望测量的裂纹深度更深，

当由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的在所述金属材料(M)中感应的电流在金属材料中已经渗透到与期望测量的最深裂纹深度相对应的深度时，第一时间范围结束，

-确定在所述第一时间范围之后的第二时间范围内的所述信号的第二特征值，以及

-基于所述第一特征值和所述第二特征值，确定可能存在的裂纹及其裂纹深度。

通过根据上述指定的时间范围确定第一特征值和第二特征值，可以无需影响所确定的裂纹深度值的其它工艺参数而独立地确定裂纹深度值。因此，可以提供可靠的裂纹深度测量。

在一个实施例中，在所述供给步骤中，所述电流基本上是恒定的。

在一个实施例中，所述金属材料中的磁场已经渗透到比期望测量的最深裂纹深度更深的估计，是基于当供给所述发射机线圈的电流启动时，期望测量的最深裂纹深度以及金属材料的相对磁导率和电阻率。

在一个实施例中，基于对电流进行控制以便获得其第二幅度(I2)的时间、以及所述金属材料(M)的相对磁导率和电阻率之间的关系，估计所述第一时间范围的开始。

在一个实施例中，基于所述电流获得其第二幅度(I2)的时间、所述期望测量的最深裂纹深度以及所述金属材料(M)的相对磁导率和电阻率，估计所述第一时间范围的结束。

在一个实施例中，所述确定第一特征值的步骤包括在所述第一时间范围期间对所述信号进行积分。

在一个实施例中，所述确定第二特征值的步骤包括在所述第二时间范围期间对所述信号进行积分。

在一个实施例中，所述确定可能存在的裂纹及其裂纹深度的步骤涉及确定所述第一特征值和所述第二特征值之间的关系。