Способ ультразвукового контроля пористости порошковых изделий

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при определении пористости порошковых материалов. Цель изобретения - повышение точности контроля изделий, имеющих оси прессования. Способ заключается в том, что эталоном выбирают одно из контролируемых изделий, измеряют пористость эталона методом, не зависящим от его анизотропии, и затем измеряют скороИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано , например, в порошковой металлургии для массового контроля пористости изделий сравнительно простой геометрической формы типа стержень, штабик, пластина, диск, шар и т.д. Известен способ ультразвукового (УЗ) контроля пористости порошковых изделий, включающий измерения скорости распространения УЗ ряда изделий с разной пористостью. сть распространения УЗ в продольном и поперечном направлениях относительно одних и тех же осей прессования каждого изделия, а пористость определяют из соот3/ ношения ЗД.п wJ-nJ /i/n.i/3ri .p р jVuirVui УЧИ Уц +Ч (Щ п ,/3-п .,3/1/п /3-п UH-VUJL +vWu ) ( л/3 .t/-3 №i vm vVyi Vu / rux где PI - пористость, контролируемая УЗ; Ри - пористость эталона, измеренная не зависящим от его анизотропии методом; vi,,, vi, - соответственно скорости УЗ в контролируемом изделии в продольном и поперечном направлениях относительно одной из осей прессования; уи,„ vm- скорости УЗ в эталоне , измеренные для тех же условий, что и для контролируемых изделий; п - количество эквивалентных осей прессования. Способ повышает точность контроля пористости, поскольку учитываются условия прессования изделий. 1 табл. Однако указанный способ трудоемок и малопроизводителен, поскольку связан с измерением скорости УЗ при двух различных температурах, что при массовом контроле изделий делает его малопригодным. Наиболее близким к изобретению является спосоОУЗ контроля пористости порошковых изделий, связанный, с измерением скорости распространения УЗ в эталоне и в изделии. Однако известный способ трудоемок на стадии установления градуировочной завиХ| СП О 00 Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5() s G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, (Б„"„ч,, +чч;"„Ч") К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852255/28 (22) 16.07,90 (46) 23.08.92. Бюл. N 31 (71) Всесоюзный научно-исседовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов (72) В.И.Кеязев, В.Г.Букатов, Г.Г.Травушкин и В.Е.Аникин. (56) Авторское свидетельство СССР

N 953548, кл. 6 01 N 29/04, 1982.

Техника радиационного эксперимента./Под ред. IQ.В.Милосердина, Вып. 9, M.:

МИФИ, Энергоиздат. 1981, с. 46-55. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ПОРИСТОСТИ ПОРОШКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при определении пористости порошковых материалов. Цель изобретения — повышение точности контроля изделий, имеющих оси прессования. Способ заключается в том, что эталоном выбирают одно из контролируемых изделий, измеряют пористость эталона методом, не зависящим от

его анизотропии, и затем измеряют скороИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, например, в порошковой металлургии для массового контроля пористости изделий сравнительно простой геометрической формы типа стержень, штабик, пластина, диск, шар и т.д.

Известен способ ультразвукового (УЗ) контроля пористости порошковых изделий, включающий измерения скорости распространения УЗ ряда иэделий с разной пористостью. Ы 1756814 А1 сть распространения УЗ в продольном и поперечном направлениях относительно одних и тех же осей прессования каждого изделия, а пористость определяют из соотппшп ип яп -n 3/ п Ч1п р 1 p> Ч1 и+ Я" Ч1 и+ к

UH 0Х Ь ц. где Pl — пористость, контролируемая УЗ; Ри — пористость эталона, измеренная не зависящим от его анизотропии методом; ч „, чн— соответственно скорости УЗ в контролируемом иэделии в продольном"--и поперечном направлениях относительно одной из осей прессования; чп,„ч п< — скорости УЗ в эталоне, измеренные для тех же условий, что и для контролируемых изделий; n — количество эквивалентных осей прессования. Способ Ilp вышает точность контроля пористости,. поскольку учитываются условия прессования изделий. 1 табл. (Л

i @hi

Однако указанный способ трудоемок и малопроизводителен, поскольку связан с измерением скорости УЗ при двух различных температурах, что при массовом контроле изделий делает его малопригодным.

Наиболее близким к изобретению является способ УЗ контроля пористости порошковых изделий, связанный с измерением скорости распространения УЗ в эталоне и в изделии.

Однако известный способ трудоемок на стадии установления градуировочной завие Я и 1-и ДЯЙ .y - ° +p r

ull ut. Ы

3 n,3п 1,п п, l yÄÄ yÄÄ ° y;«y;, ) симости скорость — пори т

УЗ вЂ” ристость поскаль- распространенил УЗ в поперечных направелий па к длл каждых материала и формы и ф рмы иэделий лениях и т.д. Оценка пористости изд у б . азнай . скорости УЗ только в направлении прессотребуется изготовление образцов с разной пористостью и последующие мн огочисл и- ванил приводит к заниженному результату, г ные измерения скорости . и порист

УЧ ости 5 а только в поперечном направлении — к задля получения нелинейнои ха "àêò р

1 характеристики вышенному. Для получения точного эначене изменения пористо- нил пористости необходимо усреднять в широком диапазоне изменения

УЗ асп остраня1ощести. Кроме того, отсут т сутствие учета направле- значения скорастеи УЗ, р р р ния рапространения как н

УЗ к на стадии гася по разным направлениям по отношевочной зависимости, 10 HMlo к осям прессования. Поэтому скорость пастрое " Радуировочнои так и при контроле изделий е изделий по отношению УЗ (например, в изделии с д Р ной к осям прессования изделии привод риводит к сования), наиболее отвечающая реаль снижению точности контроля пористости. пористости, равна

Целью изобретения является упраще/ ние и повышение точности контролл пори- 15

Ч v3 стасти порошковых изделий, име)ащих осМ прессования. где ч — скорость УЗ в направлении оси

//

Указанная цель достигаетсл TGM, что co" прессования; гласно способу ультразвукового контроля v — скорость УЗ в поперечном к оси пористости порошковых иэделий, заключа- 20 прессованил направлении. ющемуся в том, что измеряют скорости рас- При наличии эквивалентных трех н g ультразвука в эталоне и в осей прессования скорость УЗ, отвечаюиз елииипопараметрам,характеризующим щая реальной по истости, равна эталон и изделие, судят о паристости, в каче- k vill Ч2ц чз)) =-" vi v2, чз =v — скостве эталона выбира)от одно иэ контролируе- 25 рости УЗ в изотрапном материале. Выражемых изделий, дополнительно измеря)от его ние для усредненной скорости УЗ пористость методом, не зависящ м от арll< относительно j-оси прессования в общем зотропии изделия, а скорость измеряют в

Я контролируемом изделии и в эталоне в про- виде равно чц ч . где п — количест3 — n дальном и поперечном направлениях атно- ЗО о и сительно j-оси пРесгаваниЯ (где j=1,2,3), а шение длл уЗ определения контролируемой пористость апРеделЯют из соотношениЯ пористости представляется в виде выражения (1).

3Гй s-n )Дп фп +р Использование в качестве эталона одного из контролируемых изделий позволяет

1 V д р U повысить точность способа, так как эталон изготовлен и ри тех же технологических режимах, что и контролируемые изделия. Кроме того, способ упрощаетсл, поскольку

40 исключена операция изготовления эталонов, Предварительное измерение на эталогде Р) — пористость изделил, измерлемал не пористости не зависящим от его ультразвуковым методом; анизотрапии. методом повышает точность

Ри — пористость эталона, измеренная ме- контроля, так как этот показатель входит в тодом, не эависЯщим от его аниэотропии; 45 математическое вь;ражение при определеч3g ч), — соответственно скорости ульт- нии паристости изделиЙ. развука в контролируемом изделии в продольном и попеРечном напРавлениЯх Способ осуществляют следующим оботносительно j-оси прессованил, м!с; разом. чи чйс скорости ультразвука в зтало- 50 рыбирают одно иэ контролируемых изне, измеРенные соответственно в продольном делий в качестве эталона, при этом учитываи попеРечном напРавлениЯх относительно )- ют, чтобы оно была представительным оси прессования при тех же условиях, что и в (характерным по форме, структуре пор и контролируемом изделии, м/с; T,ll.) для всей партии контролируемь.х иэделий. На эталоне дополнительно измеряют прессования. пористость не зависимым от его анизотроСкорост УЗ в поРошковых матеРиалах пии методом, затем измеряют скорость УЗ свЯзана с УсловиЯми их пРессованил. При в контролируемом изделии и в эталоне в оДноосном пРессовании cKoPocib V3 BPoflb gpopopl,Hopg H поперечном HQ)lpzDJ)eù направления прессования выше скорости

1756814 относительно j-оси прессования, а пористость определяют по соотношению (1).

Пример. Изготовлена серия образцов из А!гОз и Ni с различными условиями прессования, включающими наличие 1,2 и 3 осей 5 прессования. Пористость в образцах изменяют в интервале 5-70 g,.

1, Один из образцов из А1 0з (размер

15х15х40 мм) с одной осью прессования выбирают в качестве эталона. Измеряют его 10 плотность методом гидростатического взвешивания, не зависящим от анизотропии образца, она равна 3,58 г/см ° что дает з пористость Р =0,1. Затем с помощью прибора фирмы Krautkremer-Вгапэоп измеряют 15 скорость УЗ в продольном и поперечных(их два эквивалентных) направлениях относительно одних и тех же осей прессования в изделиях с измеренной (эталон) и контролируемой пористостями. Получают следую- 20 щие скорости УЗ: н „=9650 м/с, v =9420;

vi>, =2400 м/c, vt> =1950. По соотношению (1) для п=1 получают Pi=0,695. Оценка пористости только по скорости УЗ вдоль оси прессования (т.е. по чи, и vi„, как по извест- 25 ному способу). дает величину Р „=0,66, а по

v и vt q — величину Р =0,71 при случайном измерении скорости УЗ по отношению к оси прессования, Таким образом, пренебрежение влиянием направления распростране- 30 ния УЗ относительно оси прессования, приводит к заниженной оценке пористости при измерении скорости УЗ вдоль ocin прессования, и к завышенной — поперек оси прессования, тогда как реальная пори- 35 стость, определенная с применением гидростатического метода, оказалась равной

0,695, как и при оценке предлагаемым способом.2, Для образцов с двумя осями прессо- 40 вания (условия те же, что и в случае 1) п-2, Р .=0,66. Оценка пористости с применением гидростатического взвешивания дает величину. равную 0,66, Расчет же Pi, только по чи„и vl» дает величину пористости 0,644, а 45 расчет Pi, только по v< и vi< — величину

0,695, т.е, оценка пористости, KGK и по известному способу, только по одному из направлений изделия относительно его осей прессования дает или заниженный (0,644), 50 или завышенный (u,б95) результат, Результаты >ке измерения пористости предлагаемым способом и с применением гидростатического метода совпадают.

3. Для пористых образцов из Ni с тремя 55 осями прессования оценка Р равносильна измерению пористости изотропного мате- риала. Измерение пористости с применением гидростатичес кого метода дает величину

Р =0,584, а измерения v<,. =v;, =.1450 м/с.

Расчет пористости по формуле (1) с использованием справочных данных для изотропного плотного образца Ni, взятого в качестве эталона, по скорости УЗ (т,е, v =5530 м/с, Pi=0 и плотность 8,9 г/см") дает величину Pi=0,58, практически совпадающую с результатом, полученным гидростатическим методом.

Разница в скоростях vi и v для AigOg, KoT0pblA отличается при спекании значительным уплотнением, не столь велика.

Для других порошковых материалов она может быть существенно выше. Однако и в случае А!20з эффект анизотропии вдоль и поперек оси прессования (по скорости УЗ) надежно фиксируется и заметен при УЗ измерениях.

Б таблице приведено сравнение условий, при которых производят экспрессный и массовый контроль пористости разнообразных (по форме и материалам) изделий рассмотренными способами.

Анализ таблицы говорит в пользу предлагаемого способа УЗ контроля пористости порошковых изделий, который существенно упрощает контроль, исключая все операции, связанные с построением градуировочной кривой, и повышает его точноть, учитывая условия прессования изделий. Таким образом, предлагаемый способ позволяет точнее, проще и экспрессно производить массовый контроль разнообразных (по материалам и форме) порошковых изделий, что может найти широкое применение в порошковой металлургии.

Формула изобретения

Способ ультразвукового контроля пористости порошковых изделий; заключающийся в том, что измеряют скорость распространения ультразвука в эталоне и в изделии и по параметрам, характеризующим эгалон и изделие, судят о пористости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения и повышения т чности контроля порис1 ости изделий, имеющих оси прессования, в качестве эталона выбирают одно из контролируемых изрелий, дополнительно измеряют его пористость методом . не зависящим от анизотропии изделия, а скорость измеряют в контрвлируемЬм изделии и в эталоне в продольном и поперечном направлениях относительно J-оси прессования, .де )=1,2,3, а пористасть определяют из соотношения щ Ч„, д,Р ъ7" Р;"+4%" Ф +p ° дц ц, uä ii ц

1756814 где Р— пористость, измеряемая ультразвуковым методом;

P> — пористость эталона, измеренная методом, не зависящим от его аниэотропии;

v „, чи, — соответственно скорости ультразвука в контролируемом изделии в продольном и поперечном направленияотвоситвльно -оси прессования;

v „. чи — соответственно скорости ультразвука в эталоне, измеренные в продольном и поперечном направлениях относительно Jоси прессования при тех же условиях, что и

5 в контролируемом изделии; и — количество эквивалентных осей прессования, Учет анизотропии изделий

Точность контроля в соответствии с ГОСТ

Предварительная подготовка для контроля пористости

Способ контроля пористости

Известный

Обеспечена только для изотропных эталонов и изделий

Дополнительное изготовление пористых(Р=О-1)образцов для каждых материала и формы изделий, измерения на них скорости УЗ и пористости для построения градуировочной кривой

Выбирают одно из контролируемых изделий в качестве эталона. измеряют на нем пористость, измеряют скорости УЗ вдоль и поперек осей прессования изделия

Принимают меры предотвращения появления пузырьков воздуха на подвеске и изделии, а также проникновение жидкости в поры изделия перед его взвешиванием, что исключает экспрессность контроля и усложняет воэможность его автоматизации т,е. случайное измерение скорости УЗ относительно осей прессования эталонов и изделий

Предлагаемый

Гидростатический

Не зависит

Составитель В. Князев

Редактор Н. Рогулич Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Шароши

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3085 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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