Способ обнаружения трещин и неровностей поверхности в металлических заготовках

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 25/72

ГОС ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕД МСТВО СССР (ГОС АТЕНТ СССР)

О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К, ÏÀT E H TÓ

1 (21).(742751/25 (22) 09.01.90 (46) 30.08.93. Бюл. N 32 (31) 890106 (32) 10.01.89 (33) NQ (71) Элкем Текнолоджи а/с (NO) (72) Хельяр Ховланд, Ян Нильсен и Ингве

Стр M(NO) (56) Патент США N 4,109508, кл. G 01 N

25/ 2, 1978, Патент США N- Re.32.166, кл. В 24 В

1/О, 1986. (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ТРЕЩИН И

НЕ ОВНОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТИ В МЕТАЛЛИ ЕСКИХ ЗАГОТОВКАХ (57 Изобретение относится к способу обнару ения трещин и поверхностных дефектов в м таллических деталях, особенно в деталях из немагнитной стали, Поверхность детал нагревают путем пропускания детали в ее родольном направлении через индукцион ую катушку, сканируя поверхность дета1 Изобретение относится к способу обнаружения трещин в металлическом элементе, таком как болванки или заготовки из стали ил алюминия. В частности, способ по изобр тению пригоден для обнаружения пове хностных трещин в немагнитной стали.

Цель изобретения — повышение эффекти ности за счет обеспечения обнаружения по ерхностных трещин в металлических дета ях, особенно в деталях из немагнитной ст ли.

Изобретение относится к способу обнару ения трещин и поверхностных дефектов в еталлических деталях. особенно в дета4" " ""-"""- " ""-"- ,„,!Ж„„1838779 АЗ ли инфракрасной камерой поперек поверхности движущейся детали непосредственно после индукционного нагрева и записывая температурный профиль с полосчатым узором, повторяющимся в местах, где в поверхности имеются трещины. При этом используют индукционную катушку с частотой тока, которая обеспечивает глубину проникновения индуктированного тока в деталь, превышающую глубину трещин, которые должны быть обнаружены. Трещины. и поверхностные дефекты обнаруживают путем регистрации более низкой поверхностной температуры по сравнению с остальной частью поверхности детали при сканировании температурного профиля непосредственно после индукционного нагрева менее чем через 0,1 с после выхода детали из индукционной катушки. Для деталей из немагнитной стали используют частоту тока до 50000 Гц, а для деталей из магнитной стали от 100 до 1000 Гц, 3 з. и. ф-лы, 1 ил, му поверхность детали нагревают путем пропускания детали в ее продольном направлении через индукционную катушку, санируют поверхность детали инфракрасной камерой поперек поверхности движущейся детали непосред твенно после индукционного нагрева и записывают температурный профиль с полосчатым узором, повторяющимся в местах, где в поверхности имеются трещины, отличающемуся тем, что используют индукционную катушку с частотой тока, которая обеспечивает глубину проникновения индуктированного тока в деталь, превышающую глубину трещин, которые должны быть обнаружены, Трещины

1838779 и поверхностные дефекты обнаруживают путем регистрации более низкой поверхносТНоА температуры по сравнению с остальной частью поверхности детали при сканировании температурного профиля непосредственно после индукционного нагрева.

В способе, соответствующем изобретению, используют частоту тока, которая обеспечивает глубину проникновения индуктированного тока, превышающую глубину трещин, при прохождении детали через индукционную катушку. Таким образом, ток потечет вниз и под трещины в детали.

Было неожиданно обнаружено, что участки поверхности на краях трещин будут нагреваться при этом меньше, чем свободная от трещин часть детали. При сканировании температурного профиля непосредственно после выхода детали из индукционной катушки, в части детали, содержащей трещин ы, будет, таким образом, зарегистрирована более низкая температура, чем в свободной от трещин части детали.

При этом, однако, важно чтобы температурный профиль был записан до того, как температура выровняется, и на практике температурный профиль должен быть сканировэн менее чем за 0,1 с после выхода детали иэ индукционной катушки. Предпочгительно, чтобы температурный профиль был записан менее чем за 0.05 с после выхода детали из индукционной катушки.

Когда способ, соответствующий настоящему изобретению, применяется для обнаружения трещин в немагнитной стали, используют индукционную катушку с частотой до 50000 Гц. Это достаточно для обеспечения надежного обнаружения трещин нормальной глубины. В случае магнитной стали используют частоты в диапазоне от

100 до 1000 Гц, Частоту, требуемую для конкретного материала, можно найти, на основе известных соотношений между глубиной проникновения тока и электрическим удельным сопротивлением и проницаемостью, На чертеже показана схема устройства, которая может быть использована в изобретении.

Устройство содержит путь 1, по которому перемещается в направлении, укаэанном стрелкой, заготовка 2. Заготовка проходит через индукционный нагреватель

3, который работает на частоте от 100 до

50000 Гц, в зависимости от электрических характеристик заготовки.

3а индукционным нагревателем 3 находится размещенная непосредственно вслед за ним инфракрасная термокамера 4, которая сканирует деталь и формирует темпера40

Температурный профиль записывался на расстоянии 5 мм от катушки. Скорость движения детали через катушку составила 0,5 м/с. Для трещин глубиной 0,8 мм в упомянутой стали было обнаружено понижение температуры на 5 С по сравнению с температурой свободной от трещин поверхности, Формула изобретения

1. Способ обнаружения трещин и неровностей поверхности в металлических заготовках, преимущественно в заготовках из немагнитной стали, по которому поверхность заготовки нагревают путем пропускания ее через индукционную катушку, и непосредственно за катушкой сканируют заготовку инфракрасным излучением для определения температурного профиля поперек заготовки, записывают температурный профиль с полосчатым узором в местах расположения трещин, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, выбирают частоту тока индукционной катушки, которая обеспечивает глубину проникновения индуктированного тока в заготовку, превышающую глубину трещин, э турный профиль. При измерении температуры поверхности детали будет обнаружено понижение температуры на участках, примыкающих к неровностям поверхности, таким как трещины. Температурный профиль образует полосчатый температурный узор по поверхности, и неровности поверхности будут обозначены повторяющимися полосчатыми узорами, Данные, полученные из инфракрасной камеры, могут быть записаны в виде копии на однократно используемом носителе, однако предпочтительно, чтобы они подавались непосредственно на процессор 5

"5 данных, который управляет разметочным устройством 6, таким как разметочное перь, или шлифовальным устройством, Поскольку размер, форма и глубины трещины могут быть найдены иэ температурного профиля, 20 то можно обеспечить точное шлифование, необходимое для устранения трещин. После шлифования деталь может быть вновь проверена в устройствах 7, 8 обнаружения трещин, чтобы убедиться в том, что

25 шлифование было осуществлено правиль ным образом, Вышеописанное устройство было применено для обнаружения трещин в немагнитной нержавеющей стали, имеющей

30 следующий химический состав, мас. : 0,08

С, 2 Мп; 0,045 Р, 0,03 S; 1 Si; 18 — 20 Сг; 8 — 10

Ni, остальное Fe.

Использовалась индукционная катушка с частотой 40000 Гц, обеспечивающая проникновение тока в сталь на глубину 2,2 мм, 1838779

Составитель Н. Грищенко

Редактор С, Кулакова Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова, Заказ 2924 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 сканирование заготовки осуществляют спустя менее чем 0,1 с после выхода заготовки из индукционной катушки, причем трещины и неровности поверхности обнаруживают по более низкой температуре поверхности 5 на участках, примыкающих к трещинам, по сравнению с остальной частью поверхности заготовки.

2. Способ по ll. 1, о T ll M ч а lO lg M и C A тем, что сканирование заготовки осуществ- 10 ляют спустя менее чем через 0.05 с после выхода заготовки из индукционной катушки.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что для заготовок из немагнитной стали частоту тока индукционной катушки выбирают до 50000 Гц.

4. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что для заготовок из магнитной стали частоты тока индукционной катушки выбирают от 100 до 1000 Гц.