Обнаружение поверхностных дефектов на тонкой металлической проволоке методом индуцированной эмиссии катода

Авторы и источники / Правообладателям

Предложенный специалистами компании Jefferson  Associates, LLC (США) испытательный метод обнаружения поверхностных дефектов на тонкой проволоке стал возможным благодаря новому изобретению и предназначен для применения в тех областях, где требуется исключительно гладкая поверхность проволоки. Этот новый метод обладает несколькими существенными преимуществами по сравнению с существующими технологиями.

Разработчики испытательного метода построили специальную камеру для проведения испытаний по проверке качества поверхности проволоки в лаборатории компании Jefferson. Основной принцип нового метода достаточно прост. Подсоединение проволоки к высокому отрицательному напряжению создаёт излишек электронов на проволоке. Отталкиваясь друг от друга, электроны равномерно распространяются над поверхностью проволоки. Если имеются какие-либо острые точки или выступы, электроны возле этих точек вытесняются силой отталкивания своих соседей к краю этой точки. Если напряжение достаточно высокое, эти электроны выталкиваются с поверхности.

Итак, поверхностные дефекты - это места, где электроны отталкиваются от поверхности, когда средняя плотность соседних электронов достаточно высока. Чем серьёзнее дефект поверхности, тем больше электронов выталкиваются с поверхности. Во время экспериментального исследования те электроны, которые вытесняются с поверхности испытываемой проволоки, притягивались к одной из шести проволок («датчик»), которым придавалось положительное смещающее напряжение. Достигнув участка очень высокой напряжённости электрического поля вокруг проволок датчика, каждый притягиваемый электрон приобретает достаточную энергию для ионизации атомов газа, и, таким образом, один электрон превращается в два, два становятся четырьмя и т. д.

Испытательное устройство предоставляет собой газовую ионизирующую камеру с испытываемым образцом проволоки, образующим центральную поверхность катода. Шесть анодных проволок расположены равномерно возле центральной испытываемой проволоки и передают сигнал на электронное устройство, находящееся на камере. Вокруг проволок датчика расположены образующие поле проволоки. Проволока, подвергаемая испытанию, пропускалась по оси устройства и окружалась шестью проволоками датчика с положительным смещением, которые выявляли электроны, излучаемые с поверхности испытываемой проволоки. Плохое качество поверхности проволоки характеризуется более высокой, чем номинальная, интенсивностью эмиссии при заданной напряжённости электрического поля на поверхности и/или асимметричной скоростью счёта у шести проволок датчика.

Компактное испытательное устройство пригодно для использования в качестве монитора, установленного на технологической линии после фильер конечного волочения или узлов конечной отделки. Устройство также может быть использовано для отбраковки изделия. Электрическое поле поддерживается на уровне, при котором скорость счёта низкая при хорошем качестве проволоки, а увеличение скорости счёта до высокой означает плохое качество поверхности проволоки.

Основные преимущества нового испытательного метода:

• Этот метод можно использовать для проверки ультратонкой проволоки диаметром менее 0,05мм;
• Это количественный метод испытания, при котором конкретный образец проволоки может быть охарактеризован цифровым показателем качества, при этом исключается субъективность и усталость оператора;
• Метод может быть адаптирован для непрерывной процедуры испытания;
• Метод достаточно быстрый, плохое качество поверхности определяется за считанные секунды;
• Простая и недорогая аппаратура для испытания.