表面特性評價裝置及表面特性評價方法
2023-09-19 00:58:40 3
專利名稱：表面特性評價裝置及表面特性評價方法
技術領域：
本發明涉及一種表面特性評價裝置及表面特性評價方法，尤其是，涉及一種對被檢對象的殘餘應力、硬度等表面特性進行評價的表面特性評價裝置及表面特性評價方法。
背景技術：
在使用於汽車零件等的齒輪、軸等鋼材產品中，為了提高耐磨性、提高疲勞強度等，進行有利用熱處理、氮化處理等的表面固化、噴丸處理等表面處理。以往，這些產品的表面處理後的殘餘應力、硬度等表面特性的評價是通過以抽取方式進行破壞檢測來進行的。因此，存在有下述問題:不能夠直接檢測所有產品、由於是破壞檢測因此進行了檢測的產品不能使用等。因此，能夠無損地檢測產品的表面特性的裝置的開發請求正在增加。作為這種裝置，例如，在日本特開2008 — 2973號公報中，公開有如下的噴丸處理面的無損檢測裝置:一邊使具備配置在噴丸處理面上方的線圈的檢測電路的頻率發生變化，一邊向檢測電路輸入交流信號，並使用檢測電路上的阻抗的頻率響應特性來檢測在檢測對象中的殘餘應力的產生狀態。
發明內容
發明要解決的問題但是，如上述的技術，存在下述這樣的問題:由於在將開磁路結構的線圈配置在噴丸處理面的上方的檢測裝置中，被檢對象與傳感器之間的磁性的衰減、洩漏較大，因此檢測靈敏度和測量值的再現性降低。另外，還存在下述這樣的問題:由於使用一邊改變頻率一邊輸入交流信號來求得阻抗的頻率響應特性的方法，因此磁性對被檢對象的滲透深度變化，而不能夠準確地掌握在深度方向上具有分布的表面特性。因此，本發明的目的在於提供一種能夠無損且高精度地對進行了熱處理、氮化處理、噴丸處理等表面處理的被檢對象的表面特性進行評價的表面特性評價裝置及表面特性評價方法。用於解決問題的方案為了達成上述的目的，本發明是一種對被檢對象的表面特性進行評價的表面特性評價裝置，其特徵在於，該表面特性評價裝置具有:磁傳感器，其包括由磁性體構成的芯體和卷繞於該芯體的線圈，該磁傳感器用於檢測被檢對象的表面的磁特性；電力供給部件，其用於向該磁傳感器的線圈供給交流電力；信號檢測部件，其用於檢測與利用磁傳感器檢測出的被檢對象的表面的磁特性相對應的表面特性信號；存儲部件，其用於存儲表示被預先設定的表面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值；以及表面特性計算部件，其用於根據存儲在該存儲部件中的值和利用信號檢測部件檢測出的表面特性信號計算被檢對象的表面特性，電力供給部件向磁傳感器的線圈供給恆定頻率的交流電力，由此，磁傳感器的芯體被勵磁並且與被檢對象的表面形成閉磁路。
採用這樣構成的本發明，能夠利用從電力供給部件供給交流電力的磁傳感器來檢測被檢對象的表面的磁特性，在信號檢測部件中檢測與利用磁傳感器檢測出的被檢對象的表面的磁特性相對應的表面特性信號，利用表面特性計算部件，根據存儲在存儲部件中的表示被預先設定的表面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值和表面特性信號，計算被檢對象的表面特性。磁傳感器的芯體與被檢對象的表面形成閉磁路，因而能夠防止被檢對象與磁傳感器之間的磁性的衰減、洩漏。由此，能夠增強表面特性信號的強度，能夠提高磁傳感器的磁特性的檢測靈敏度，因而能夠無損且高精度地對被檢對象的表面特性進行評價。另外，由於通過向線圈供給恆定頻率的交流電力，從而對被檢對象的表面特性進行評價，因此能夠使磁性對被檢對象的滲透深度保持恆定，因而還能夠準確地掌握在深度方向上具有分布的表面特性。在此，「計算表面特性」是包括不僅通過計算殘餘應力、硬度等的絕對值，還通過計算表面特性信號是否相對於基準值處於規定的範圍內從而對表面特性進行評價的情況的概念。在本發明中，優選的是，表示被預先設定的表面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值為表示表面特性信號與被檢對象之間的對應關係的標準曲線。採用如此構成的本發明，能夠計算被檢物的表面特性(例如，實施了氮化處理時的氮化層的厚度、實施了噴丸處理時的壓縮殘餘應力的深度等)。在本發明中，優選的是，表示被預先設定的表面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值為具有規定的表面特性的基準試樣中的表示表面特性信號的基準值。採用如此構成的本發明，通過計算測量出的表面特性信號與該基準值之間的差值，從而能夠進行被檢物的好壞判定(例如，實施了氮化處理時的氮化層的厚度、實施了噴丸處理時的壓縮殘餘應力的深度等是否充足)。在本發明中，優選的是，磁傳感器的芯體能夠沿著被檢對象的表面形狀與被檢對象接觸。採用如此構成的本發明，由於磁傳感器的芯體能夠沿著被檢對象的表面形狀與被檢對象接觸，因此能夠通過使芯體與被檢對象的表面相接觸從而防止被檢對象與磁傳感器之間的磁性的衰減、洩漏。由此，能夠增強表面特性信號的強度，能夠提高磁傳感器的磁特性的檢測靈敏度。在本發明中，優選的是，磁傳感器的芯體能夠配置為該芯體與被檢對象的表面之間的距離呈3.0mm以下。採用如此構成的本發明，如被檢對象為強磁性體的情況，在利用磁傳感器檢測出的磁特性的檢測信號較強的情況下，能夠配置為芯體與被檢對象的表面之間的距離呈
3.0mm以下，因而能夠由磁傳感器和被檢對象的表面來形成閉磁路，獲得強度充足的磁檢測信號，因而能夠無損且高精度地對被檢對象的表面特性進行評價。在本發明中，優選的是，磁傳感器的芯體能夠配置為該芯體與被檢對象的表面之間的距離呈0.3mm以下。採用如此構成的本發明，能夠配置為芯體與被檢對象的表面之間的距離呈0.3mm以下，因而即使在測量磁特性的檢測信號較弱的被檢對象的情況下，也能夠無損且高精度地對被檢對象的表面特性進行評價。在本發明中，優選的是，磁傳感器的芯體由強磁性體形成。採用如此構成的本發明，磁傳感器的芯體由強磁性體形成，因而能夠提高芯體內部的磁通密度,能夠提高S/N比(S:滲透至被檢對象的磁性，N:漏磁)，因而能夠提高磁傳感器的磁特性的檢測靈敏度。在本發明中，優選的是，磁傳感器的芯體形成為中央的腿部供線圈卷繞的E字型芯體。採用如此構成的本發明，線圈被芯體夾住，因而能夠有效地抑制磁性的洩漏，易於形成閉磁路。在本發明中，優選的是，磁傳感器的芯體包括:圓柱部，其被線圈卷繞；以及圓管部，其圍繞該圓柱部配置且其一端被基部封閉，圓柱部配置在圓管部的軸心且圓柱部的一端與圓管部的基部相連接。採用如此構成的本發明，線圈被芯體包圍，因而能夠有效地抑制磁性的洩漏，易於形成閉磁路。另外，芯體的製造比較容易且成本較低。為了達成上述的目的，本發明是一種對被檢對象的表面特性進行評價的表面特性評價方法，其特徵在於，該表面特性評價方法具有以下工序:準備包括由磁性體構成的芯體和卷繞於該芯體的線圈並檢測被檢對象的表面的磁特性的磁傳感器；向該磁傳感器的線圈供給恆定頻率的交流電力，由此對磁傳感器的芯體進行勵磁並且與被檢對象的表面形成閉磁路；檢測與利用磁傳感器檢測出的被檢對象的表面的磁特性相對應的表面特性信號；存儲表示被預先設定的表面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值；以及根據該被存儲的關係和利用信號檢測部件檢測出的表面特性信號，計算被檢對象的表面特性。
圖1是表示本發明的實施方式的表面特性評價裝置的框圖。圖2是表示本發明的實施方式的表面特性評價裝置的磁傳感器的說明圖。圖3是分別表示本發明的實施方式的表面特性評價裝置的磁傳感器的多個變更例的立體圖。圖4是表示在本發明的實施例1中進行了噴丸處理的鋼材中的殘餘應力的深度方向上的分布的圖表。圖5是表示本發明的實施例1中進行了噴丸處理的鋼材中的殘餘奧氏體量的深度方向上的分布的圖表。圖6是表示本發明的實施例2中的硬度與表面特性信號的電壓值之間的關係的圖表。圖7是表示本發明的實施例4中的氮化層的厚度與表面特性信號的電壓值之間的關係的圖表。
具體實施例方式以下，參照附圖，說明本發明的實施方式的表面特性評價裝置。如圖1所示，本發明的實施方式的表面特性評價裝置I包括:磁傳感器10，其用於檢測被檢對象的表面的磁導率變化、反磁致伸縮效應等磁特性並輸出磁檢測信號；電力供給部件20，其用於向該磁傳感器10供給交流電力；信號檢測部件21，其用於從利用磁傳感器10檢測出的磁檢測信號中提取和檢測與被檢對象的表面的磁特性相對應的表面特性信號；表面特性計算部件22，其用於根據利用該信號檢測部件21獲得的表面特性信號計算殘餘應力、硬度等被檢對象的表面特性；以及存儲部件23，其用於存儲表示被預先設定的表面特性信號與利用信號檢測部件檢測出的表面特性之間的關係的值，具體地說，用於存儲表示表面特性信號與表面特性之間的關係的標準曲線以及使用硬度、殘餘應力等表面特性已知的基準試樣來預先獲得的表面特性信號(基準值)。另外，還包括用於顯示利用表面特性計算部件22計算出的表面特性的顯示畫面、聲音輸出裝置等顯示部件24。此外，表面特性評價裝置I例如能夠包括放大器等其他結構部件。在此，「表面特性」是指被檢對象的表面附近且到達受到表面處理的影響的規定深度的特性，「表面的磁特性」是表示被磁傳感器10激勵的磁性滲透至被檢測的被檢對象的規定深度的區域處的磁特性。信號檢測部件21包括:同步檢波器21a，其同步檢測從磁傳感器10輸出的磁檢測信號；以及低通濾波器21b，其從同步檢波器21a的檢波輸出中提取與被檢對象的表面的磁特性相對應的表面特性信號。磁傳感器10呈能夠由磁傳感器10和被檢對象的表面來形成閉磁路的形狀。在此，作為這種磁傳感器的一個例子，說明具備E字型芯體的磁傳感器。E字型芯體的製造比較容易且成本低。如圖2所示，磁傳感器10由E字型芯體11和線圈12構成，其中，該E字型芯體11由磁性體構成。芯體11由以下部分構成:中央的腿部Ila ;腿部llb、llc，其配置在腿部Ila的兩側；以及基部I ld，其面對被檢對象30的表面30a地配置。腿部I la、I lb、I Ic的一端各自連結於基部lid。芯體11以從基部Ild朝向表面30a呈E字型的方式豎立設置。線圈12被卷繞於腿部11a。在此，芯體11優選由強磁性體形成，在該情況下，能夠提高芯體11內部的磁通密度，能夠提高S/N比(S:滲透至鋼材的磁性，N:漏磁)，因而能夠提高磁傳感器10的磁特性的檢測靈敏度。作為強磁性體，能夠列舉出例如鐵、超導磁合金、坡莫合金、矽鋼、鐵素體(Mn — Zn類、Ni — Zn類)、羰基鐵粉、鑰坡莫合金、山達斯特合金等。磁傳感器10以腿部I la、I lb、I Ic各自的前端部能夠與被檢對象30的表面30a相接觸的方式形成。例如，在被檢對象30為平板的情況下，磁傳感器10以腿部11a、lib、Ilc的頂端部處於同一個平面的方式形成。接著，說明利用表面特性評價裝置I來評價被檢對象的表面特性的表面特性評價方法。在此，以利用氮化處理在表面30a附近形成了化合物層30b的鋼材作為被檢對象30的例子進行說明。首先，以使腿部I la、I lb、I Ic與被檢對象30的表面30a相接觸的方式配置磁傳感器10。此外，在本實施方式中的「接觸」還包括腿部lla、llb、llc中的至少一部分與被檢對象30的表面30a相接觸的情況(例如，由於該表面30a的形狀、磁傳感器10的製造上的誤差等，該腿部lla、llb、llc的整體與該表面30a未緊貼的情況等)。通過以使磁傳感器10與被檢對象30的表面30a相接觸的方式配置該磁傳感器，從而能夠防止在被檢對象30與磁傳感器10之間的磁性的衰減、洩漏。由此，能夠增強表面特性信號的強度，能夠提高磁傳感器10的磁特性的檢測靈敏度。若能夠由磁傳感器10和被檢對象30的表面(化合物層30b)來形成閉磁路，獲得強度充足的磁檢測信號，則也可以不使磁傳感器10與被檢對象30的表面30a相接觸。在此，磁傳感器10與被檢對象30的表面之間的距離優選為3.0mm以下，更優選的是0.3mm以下。在磁檢測信號較弱的材料的情況下，為了獲得充足的磁檢測信號的強度優選將該距離設為0.3mm以下。在被檢對象30例如是像強磁性體那樣磁檢測信號較強的材料的情況下，能夠利用磁傳感器10獲得充足的磁檢測信號的強度，因而能夠將該距離設為3.0mm以下。此外，也可以與被檢對象物30的形狀相匹配地變更磁傳感器10相對於被檢對象物30的配置方向。具體地，在被檢對象物30為曲面的情況下，例如，如後述的圖3的(D)所示，在被檢對象物30為圓柱形狀的情況下，沿著圓柱形狀的長度方向配置磁傳感器10較好。通過將磁傳感器10與被檢對象30的表面之間的距離設定得與獲得了標準曲線、基準值時的距離相同，從而能夠排除由提離導致的表面特性信號的變動誤差。通過以非接觸的方式進行評價，從而，例如能夠一邊輸送被檢對象30 —邊在不需要使該被檢對象30停止的情況下進行測量，因而能夠縮短檢測所需的時間。接著，若利用電力供給部件20向線圈12供給規定頻率的交流電力，則在芯體11產生交流磁場H，根據頻率，磁性滲透至被檢對象30的化合物層30b的規定深度，由腿部IlaUlc及到達被檢對象30的化合物層30b的規定深度處的區域形成閉磁路。由於與線圈12交鏈的交流磁場H根據滲透了磁性的化合物層30b的磁特性而變化，因此能夠利用線圈12檢測與化合物層30b的特性(表面特性)相對應的磁特性。而且，將根據表面特性而變化的磁導率、根據反磁致伸縮效應產生的磁量變化作為磁檢測信號從線圈12向信號檢測部件21輸出。在表面特性與磁特性之間的關係中，例如，若表面進行了固化、或者形成了化合物層則磁導率降低。在利用噴丸處理等施加了壓縮的殘餘應力時，由於反磁致伸縮效應而導致磁導率降低。由於當磁導率降低時磁電路中的磁量減少，因此磁檢測信號的強度降低。根據被檢對象30的材料、評價的特性、評價的深度等適當設定交流電力的頻率。例如，能夠設定為對從鋼材的最表層面至100 μ m 200 μ m的深度集中滲透磁性。在信號檢測部件21中，根據從磁傳感器10輸入的磁檢測信號，將與被檢對象30的表面30a的磁特性(化合物層30b的磁特性)相對應的表面特性信號作為電壓信號進行檢測。從磁傳感器10輸入的磁檢測信號被輸入到同步檢波器21a中，在同步檢波器21a中，根據與利用電力供給部件20向線圈12供給的交流電力相同頻率的載波來進行檢波。同步檢波器21a的檢波輸出被輸出至低通濾波器21b，在低通濾波器21b中將與被檢對象30的表面30a的磁特性相對應的表面特性信號作為電壓信號從檢波輸出中提取,輸出至表面特性計算部件22。表面特性計算部件22根據利用信號檢測部件21獲得的信號，計算殘餘應力、硬度等被檢對象30的表面特性。表面特性計算部件22能夠根據作為電壓與表面特性之間的關係存儲在存儲部件23中的標準曲線，計算硬度、殘餘應力值等。在此，在作為管理被檢對象30的表面特性的值而僅使用表面特性信號的電壓值就足夠的情況下，也可以不進行根據標準曲線的表面特性的計算。表面特性計算部件22也能夠根據計算出的表面特性是否在規定的範圍內來進行好壞判定。另外，還可以根據表示規定的表面特性的基準試樣的表面特性信號(基準值)與測量出的表面特性信號之間的差值來進行好壞判定。在該情況下，首先，準備表示規定的表面特性的基準試樣並預先測量表面特性信號，將其作為基準值存儲在存儲部件23中。表面特性計算部件22計算該基準值與測量出的表面特性信號之間的差值，根據表面特性信號是否在規定的範圍內來進行好壞判定。例如，在欲將被檢對象30的表面的硬度管理為H土 α時，作為基準試樣使用硬度H的試樣來設定基準值，將與α相對應的表面特性信號的差值設定為閾值，在計算出的差值超過了閾值時判定為不良。利用表面特性計算部件22計算出的表面特性、判定結果被輸出至顯示部件24，顯示部件24通過畫面、聲音輸出等來顯示表面特性、判定結果。例如，能夠顯示硬度、殘餘應力等表面特性的值。另外，還能夠只顯示表面特性信號的電壓值。在表面特性計算部件22中，在進行被檢對象的好壞判定時，也能夠利用警告音、警告燈來警告顯示不良。採用表面特性評價裝置1，由磁傳感器10和從被檢對象30的表面30a至規定的深度的區域來形成閉磁路，因而能夠防止在被檢對象30與磁傳感器10之間的磁性的衰減、洩漏。由此，能夠增強表面特性信號的強度，並能夠提高磁傳感器10的磁特性的檢測靈敏度，因而能夠無損且高精度地對被檢對象30的表面特性進行評價。另外，檢測中通過向線圈12供給恆定頻率的交流電力，從而對被檢對象30的表面特性進行評價，因而能夠使磁性對被檢對象30的滲透深度保持恆定，因而也能夠準確地掌握在深度方向上具有分布的表面特性。由此，能夠進行氮化層的厚度的評價等。在本實施方式中，說明了作為被檢對象30的、通過氮化處理形成了化合物層30b的鋼材的表面特性評價，但是也能夠準確地對伴隨硬度、殘餘應力等表面的磁特性變化的表面特性進行評價。通過利用電力供給部件20改變向線圈12供給的交流電力的頻率，從而能夠改變磁性的滲透深度。由於頻率越高，磁性的滲透深度就越淺，因此能夠對距離表面淺的區域的表面特性進行評價。通過如此改變交流電力的頻率,從而能夠對殘餘應力的深度方向上的分布、化合物層的厚度等進行評價。接著，利用圖3說明磁傳感器的變形例。在上述實施方式中，使用了具有E字型芯體11的磁傳感器，但是並不限定於此，只要是由磁傳感器和從被檢對象的表面至規定深度的區域來形成閉磁路，就能夠使用具有各種形狀的芯體的磁傳感器。如圖3的(A)所示，能夠使用如下的磁傳感器40，該磁傳感器40包括:圓柱部41a，其供線圈42卷繞；以及圓管部41b，其圍繞該圓柱部41a配置且其一端被基部41c封閉，圓柱部41a配置在圓管部41b的軸心且圓柱部41a的一端連接在圓管部41b的基部。採用該磁傳感器40，由於線圈42整周被圓管部41b圍繞，因此能夠有效地抑制磁性的洩漏，易於形成閉磁路。
另外，還能夠使用如圖3的(B)所示的在U字型芯體51上卷繞了線圈52的磁傳感器50、如圖3的(C)所示的在L字型芯體61上卷繞了線圈62的磁傳感器60等。而且，如圖3的(D)所示，還能夠使用磁傳感器10，該磁傳感器10使用了以使腿部I la、I lb、I Ic的形狀能夠沿著被檢對象30的形狀與被檢對象30進行接觸的方式構成的芯體11。接著，說明上述本發明的實施方式的表面特性評價裝置的效果。(I)採用本實施方式的表面特性評價裝置1，由磁傳感器10和被檢對象30的從表面30a至規定深度的區域來形成閉磁路，因而能夠防止被檢對象30與磁傳感器10之間的磁性的衰減、洩漏。由此，能夠增強表面特性信號的強度，能夠提高磁傳感器10的磁特性的檢測靈敏度，因而能夠無損且高精度地對被檢對象30的表面特性進行評價。另外，通過向線圈12供給恆定頻率的交流電力，從而對被檢對象30的表面特性進行評價，因此能夠使磁性對被檢對象30的滲透深度保持恆定，因而還能夠準確地掌握在深度方向上具有分布的表面特性。(2)通過以使磁傳感器10的芯體11與被檢對象30的表面30a相接觸的方式配置該芯體11,從而能夠防止被檢對象30與磁傳感器10之間的磁性的衰減、洩漏。由此，能夠增強表面特性信號的強度，能夠提高磁傳感器10的磁特性的檢測靈敏度。另外，能夠排除由提離導致的表面特性信號的變動誤差。(3)在被檢對象為強磁性體時，在磁傳感器10的芯體11不與被檢對象30接觸、且芯體11與被檢對象30的表面30a之間的距離為3.0mm以下的方式配置的情況下，能夠由磁傳感器10與被檢對象30的表面來形成閉磁路，獲得強度充足的磁檢測信號，因而能夠無損且高精度地對被檢對象30的表面特性進行評價。即使在測量所獲得的磁檢測信號較弱的被檢對象時，也能夠配置成芯體與被檢對象的表面之間的距離為0.3mm以下，從而無損且高精度地對被檢對象的表面特性進行評價。另外，通過以非接觸的方式進行評價，例如能夠一邊輸送被檢對象30 —邊不需要使其停止地進行測量，因而能夠縮短檢測所需的時間。(4)在由鐵素體等強磁性體形成了芯體11時，能夠提高芯體11內部的磁通密度，能夠提高S/N比(S:滲透至鋼材的磁性，N:漏磁)，能夠提高磁傳感器10的磁特性的檢測靈敏度。實施例以下，表示本發明的表面特性評價裝置的表面特性測量的實施例。實施例1在本實施例中，對進行了噴丸處理的鋼材的表面的殘餘應力進行評價。作為評價試樣，使用了對SCH420H氣體滲碳材料的表面進行了噴丸處理的表面處理材料。作為比較材料使用了未進行表面處理的未處理材料。噴丸處理使用顆粒徑為100 μ m、硬度為Hv900 Hv950的噴射材料，並在噴射壓力為0.2MPa的條件下進行。殘餘應力的評價是使E字型芯體的磁傳感器與表面相接觸而進行的。芯體由強磁性體的Mn — Zn類鐵素體構成,4mmX4mmX 3mm的角柱狀的腿部以3mm間隔配置形成。將向線圈供給的交流電流設為20kHz、3.5mA。利用表面特性評價裝置檢測出的表面特性信號的電壓在未處理材料中為0.79V，而在表面處理材料中降低至0.71V。圖4中表表面處理材料的殘餘應力在深度方向的分布。殘餘應力是一邊利用電解研磨來對表面處理材料每數μm地進行研磨一邊利用X射線應力測量法來進行測量的。如圖5所示可知，在表面處理材料中以深度15 μ m為峰值地施加有比未處理材料大的壓縮殘餘應力。在SCH420H氣體滲碳材料中存在殘餘奧氏體，由於通過噴丸處理進行馬氏體相變，因此殘餘奧氏體量減少。圖5中表示殘餘奧氏體量的深度方向的分布。如圖5所示可知在表面處理材料中，與未處理材料相比殘餘奧氏體量較大地減少。在施加有壓縮的殘餘應力的情況下，與由殘餘奧氏體量的減少導致的磁導率變化相比，由反磁致伸縮效應導致的磁特性變化佔支配地位,表面處理材料整體的磁導率變化減少。表面特性信號的電壓變化與磁導率變化相對應，從而確認了利用本發明的表面特性評價裝置，能夠高精度地評價殘餘應力的情況。實施例2在本實施例中，使用利用熱處理而改變了硬度的鋼材(SKS3)進行相對於鋼材硬度的表面特性信號的評價。硬度的評價是使E字型芯體的磁傳感器與表面相接觸而進行的。將向線圈供給的交流電流設為20kHz、3.5mA。圖6中表示維氏硬度與表面特性信號的電壓(裝置輸出)之間的關係。確認了維氏硬度越變高，相對應地表面特性信號的電壓越低的傾向，確認了利用本發明的表面特性評價裝置，能夠高精度地進行評價的情況。實施例3在本實施例中，對使磁傳感器與被檢對象相接觸的效果進行評價。評價試樣和條件與實施例1相同。在配置為芯體不與評價試樣表面相接觸，芯體距離評價試樣表面的距離為Imm的情況下，表面特性信號是0.2V的充足的信號強度，但是在使芯體與評價試樣表面相接觸的情況下的表面特性信號大幅度地增強為0.8V。由此，確認了通過使磁傳感器的芯體與被檢測對象相接觸而增強表面特性信號的強度，能夠提高檢測靈敏度的情況。實施例4在本實施例中，使用利用氮化處理而設置了氮化層的鋼材，進行相對於氮化層的厚度的表面特性信號的評價。通過在見13氣氛中以500°C 600°C的溫度對鋼材(SKD61)進行加熱，從而設置了厚度為1.5 μ m 10.0 μ m的氮化層。評價是使E字型芯體的磁傳感器與表面相接觸而進行的。將向線圈供給的交流電流設為 20kHz、3.5mA。利用表面特性評價裝置檢測出的表面特性信號的電壓如圖7所示隨著氮化層的厚度增加而增加。由此，確認了能夠高精度地評價氮化層的厚度的情況。
權利要求
1.一種對被檢對象的表面特性進行評價的表面特性評價裝置，其特徵在於， 該表面特性評價裝置具有: 磁傳感器，其包括由磁性體構成的芯體和卷繞於該芯體的線圈，該磁傳感器用於檢測被檢對象的表面的磁特性； 電力供給部件，其用於向該磁 傳感器的線圈供給交流電力； 信號檢測部件，其用於檢測與利用上述磁傳感器檢測出的被檢對象的表面的磁特性相對應的表面特性信號； 存儲部件，其用於存儲表示被預先設定的表面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值；以及 表面特性計算部件，其用於根據存儲在該存儲部件中的值和利用上述信號檢測部件檢測出的表面特性信號來計算被檢對象的表面特性， 上述電力供給部件向上述磁傳感器的線圈供給恆定頻率的交流電力，由此，上述磁傳感器的上述芯體被勵磁並且與被檢對象的表面形成閉磁路。
2.根據權利要求1所述的表面特性評價裝置，其中， 表示上述被預先設定的表面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值為表示表面特性信號與被檢對象之間的對應關係的標準曲線。
3.根據權利要求1所述的表面特性評價裝置，其中， 表示上述被預先設定的表面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值為具有規定的表面特性的基準試樣中的表示表面特性信號的基準值。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的表面特性評價裝置，其中， 上述磁傳感器的芯體能夠沿著被檢對象的表面形狀與被檢對象接觸。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的表面檢測特性評價裝置，其中， 上述磁傳感器的芯體能夠配置為該芯體與被檢對象的表面之間的距離呈3.0mm以下。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的表面檢測特性評價裝置，其中， 上述磁傳感器的芯體能夠配置為該芯體與被檢對象的表面之間的距離呈0.3mm以下。
7.根據權利要求1至3中任一項所述的表面特性評價裝置，其中， 上述磁傳感器的芯體由強磁性體形成。
8.根據權利要求1至3中任一項所述的表面特性評價裝置，其中， 上述磁傳感器的芯體為中央的腿部供線圈卷繞的E字型芯體。
9.根據權利要求1至3中任一項所述的表面特性評價裝置，其中， 上述磁傳感器的芯體包括:圓柱部，其被線圈卷繞；以及圓管部，其圍繞該圓柱部配置且其一端被基部封閉，圓柱部配置在圓管部的軸心且圓柱部的一端與圓管部的基部相連接。
10.一種對被檢對象的表面特性進行評價的表面特性評價方法，其特徵在於， 該表面特性評價方法具有以下工序: 準備包括由磁性體構成的芯體和卷繞於該芯體的線圈並檢測被檢對象的表面的磁特性的磁傳感器； 向該磁傳感器的線圈供給恆定頻率的交流電力，由此對上述磁傳感器的上述芯體進行勵磁，並且使該磁傳感器與被檢對象的表面形成閉磁路；檢測與利用上述磁傳感器檢測出的被檢對象的表面的磁特性相對應的表面特性信號; 存儲表示被預先設定的表 面特性信號與被檢對象的表面特性之間的關係的值；以及 根據該被存儲的關係和檢測出的表面特性信號，計算被檢對象的表面特性。
全文摘要
本發明提供一種能夠無損且高精度地對進行了熱處理、氮化處理、噴丸處理等表面處理的被檢對象的表面特性進行評價的表面特性評價裝置。本發明的表面特性評價裝置(1)包括磁傳感器(10)，其用於檢測被檢對象的表面的磁特性並輸出磁檢測信號；電力供給部件(20)，其用於向磁傳感器(10)供給恆定頻率的交流電力；信號檢測部件(21)，其用於從磁檢測信號中提取、檢測與被檢對象的表面的磁特性相對應的表面特性信號；表面特性計算部件(22)，其用於根據表面特性信號來計算表面特性；以及存儲部件(23)，其用於存儲表示表面特性信號與表面特性之間的關係的標準曲線、使用表面特性已知的基準試樣來預先獲得的基準值。磁傳感器(10)包括由磁性體構成的芯體(11)和線圈(12)，並由磁傳感器(10)和被檢對象的表面來形成閉磁路。
文檔編號G01N27/80GK103119432SQ201180045278
公開日2013年5月22日 申請日期2011年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者牧野良保 申請人:新東工業株式會社