Способ контроля термической обработки стальных изделий

 

Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении валов. Цель изобретения - повышение точности. Сущность изобретения заключается в том, что в известном акустическом способе контроля закалки изделий, включающем регистрацию и анализ акустических сигналов, возникающих в процессе охлаждения в закалочной жидкости выделяют сигнал, соответствующий частотам пузырькового кипения.

(19) 111)

А1 (51)5 С 21 Э 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машинострое-, нии при изготовлении валов. Цель изоб ретения — повышение точности. Сущность изобретения заключается в том, что в известном акустическом способе контроля закалки изделий, включающем регистрацию и анализ акустических сигналов, возникающих в процессе охлаждения в закалочной жидкости, выделяют сигнал, соответствующий частотам пузырькового кипения.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4605186/31-02 (22) 14. 11. 88 (46) 30.09.90. Бюл. Ю- 36 (71) Институт технической теплофизи-. . ки АН УССР . (72) А.М.Кичигин, Н.И.Колбаско, С.Г.Повстень, А.А.Тылтин и Н.П.Тимченко (53) 621.785.79(088.8)

1(56) Авторское свидетельство СССР

У 797243, кл, С 21 D 1/19, 1978.

Авторское свидетельство СССР

11 457920, кл. Г 01 И 29/04, 1973.

Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении валов.

Цель изобретения — повышение точности.

Сущность изобретения заключается в том что согласно акустическому.

Ф способу контроля качества закалки изделий путем регистрации и анализа спектра акустических сигналов, эмиссированных при фазовых превращениях в системе термообрабатываемое иэделие -"эакалочная среда в процессе закалочного охлаждения, из акустического спектра выделяют сигнал, соответству)ощий частотам пузырькового кипений, по наличию которого судят о продолжи-тельности процесса охлаждения, необходимой для получения высокого качества закалки изделий. Использование предлагаемого акустического способа контроля качества закалки позволяет определить период пузырькового кипения путем его прямого измерения, что обеспечивает существенное повышение качества контроля.

Пример 1. В качестве закаливаемого иэделия испольэовали стальноч цилиндрический эталонный образец из стали 1?Х18Н,9Т размером pr

30х150 мм. На поверхности образца устанавливали хромель-алюмелевую термопару. Образец нагревали в печи до Т = 800 С.затем его йогружали в бак с водным раствором СаС1 (С = 16X) . В этом же баке был установ1595928 лен акустический датчик вопноводного типа с чувствительным элементом =-" из пьезокерамики ЦТС-, 21. Для увеличения чувствительности датчика и согласования его с вторичной электронной аппаратурой испольэовали согласующее устройство, представляющее собой дифференциальный усилитель, выполненный по микросхеме К284УД1А.

В момент погружения начиналось кип)ение закалочной среды на поверхно-.: сти образца, сопровождающееся акустическим сигналом, фиксируемым акустическим датчиком. Полоса пропускания датчика обеспечивала прохождение акустического сигнала с частотами;, соответствующими звуковой эмиссии при пузырьковом кипении. Выбор полосы про- пускания достигался фильтром низких частот, встроенным в усилитель и настроенным на .частоту среза 10 кГц.

Сигнал регистрировался при помощи самописца типа Н071.2 и визуально кон(тролировался при помощи квадратич-, 25 ного милливольтметра ВЗ-4?.

В процессе охлаждения интенсив-,ность сигнала пузырькового кипения достигала максимума, после чего умень-I шалась вплоть до полного исчезновения; В этот момент образец извлекали из закалочного бака для дальнейшеч обработки. Одновременно на тот же самописец НО71 2 подавался сигнал от термопары, расположенной на поверхности образца. По характерному излому на полученной кривой охлаждения Т(Д определяли момент окончания йузырькового кипения.

Сопоставительный анализ сигналов

40 термопары T(i) и акустического датчика U(i) показал, что. акустический датчик фиксировал момент окончания пузырькового кипения, причем точность определения этого момента определя †лась инструментальной погрешностью

45 примененных электронных приборов и была равна 5%.

Пример 2, Закалке подвергали, валы из стали 40Х размером ф 60х750 мм, нагретые до Т0 = 820 С, В закалочном баке размером 5000х4500х3000мм, заполненном на 3/4 водным раствором СаС1 (С = 15%) рН9, размещали акусти-, ческий датчик волноводного типа с -- — . чувствительным элементом из пьезокерамики ЦГС-21. Датчик был конструктивно совмещен с дифференциальным усилителем с полосой пропускания, соответ- ствующей частотам пузырькового кипения, а выход был связан с исгнализирующим устройством, выполненнйм в виде сирены и светового маяка. В процессе пузырькового кипения маяк находился во включенном состоянии. В момент прекращения кипения маяк отключался, а сирена включалась, что служило сигналом крановщику на подьем иэделия из закалочного бака. В результате опытной закалки партии из 7 валов брака по трещинам обнаружено не было, твердость — удовлетворительная (HRC = 58), а деформация - в пределах нормы. Параллельно проводили контроль качества закалки по максимуму сигнала акустической эмиссии, возникающей при фазовых превращениях в изделии. Из двух закаливаемых деталей обе были забракованы по причине образования трещин, Дальнейшую закалку по способу-прототипу прекратили.

В качестве контрольной была закалена партия деталей по технологии, в который момент окончания пузырькового кипения определялся по эмпирическим соотношениям теории теплообмена при кипении. В трех случаях из восьми были зафиксированы трещины на поверхности деталей

Таким образом, опытная проверка на натурных изделиях подтвердила повышение качества контроля закалки предлаrаемым способом.

Упрощение измерения периода пузыРькового кипениЯ быцо достигнУто за счет исключения трудоемкого расчета приближенной продолжительности пузырькового кипения по эмпирическим соотношениям. При этом отпала необхо-. димость измерений геометрических размеров, теплофизическнх свойств натурных изделий, Точность определения периода пузырькового кипениЯ согласно предлагаемому способу повышается в 6-10 раз, так как погрешность эмпирических со-, отношений находится в пределах 30-50% и больше, а погрешность электронных приборов, измеряющих момент окончания пузырькового кипения, равна 5%. Кроме того, закалка .стальных изделий при помощи предлагаемого способа контроля повышает выход готовой продукции и улучшает эксплуатационные характеристики термообрабатываемых изделий.

1 595928

Составитель А, Кулемин

Техред М.Ходанич Корректор Т. Палий

- ФРедактор А.Лежнина

Траж 512

Подписное

Заказ 2890

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

Предлагаемый способ прост, дешев при реализации, позволяет вести ди- г станционный контроль измерений и получать практически мгновенную информацию о процессе закалки. ; Внедрение предлагаемог6 способа позволяет исключить трещинообразова ние, увеличить прокапиваемость, закаливаемость и долговечность иэделий íà 20Х.

Фррмула изобре тения

Способ контроля термической обра- ботки стальных изделий, включающий

I регистрацию спектра акустических сиг налов заданной частоты колебаний в процессе охлаждения при закалке с пузырьковым кипением в жидкости и определение продолжительности процесса охлаждения по достижении максиму-ма акустического сигнала, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, регистрируют акустические сигналы, соответствующие частотам колебаний пузырькового кипения жидкости.