Способ определения наличия и размера инородных включений в массе металлических гранул
Владельцы патента RU 2347209:
Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)
Использование: для определения наличия и размера инородных включений в массе металлических гранул. Сущность: заключается в том, что определяют наличие и размер инородных включений в массе металлических гранул, размещая на подложке монослой гранул, после чего осуществляют освещение подложки источниками света, формирование оптического изображения подложки с гранулами, выравнивание яркости световых потоков, анализ распределения яркости изображения и определение наличия инородных включений, при этом монослой гранул непрерывно размещают на подложке, цвет которой соответствует цвету металлических гранул, освещение подложки ведут источниками рассеянного света, регулируя их мощность, выравнивают яркости отраженных световых потоков от гранул и подложки, по отклонению от выровненной яркости определяют наличие и размер инородных включений. Технический результат: обеспечение более точного определения количества включений.
Изобретение относится к оптическим методам контроля и может быть использовано для проведения количественного анализа чистоты массы гранул от инородных включений и для определения их материала.
Известен способ для разделения предметов, заключающийся в освещении контрольного участка, улавливании отраженного предметами потока лучей с определенной длиной волны, преобразовании их в электрические сигналы, определении значительности этой части потока и отделении ее из общего потока (Заявка ФРГ №3844497, G01N 21/84, 21/55, 1990 г.).
Недостатком этого способа является невысокая достоверность и низкая производительность контроля.
Известен также способ контроля инородных включений в массе металлических гранул, заключающийся в освещении монослоя гранул, формировании его оптического изображения с равномерным распределением яркости гранул в зеркально отраженном свете, выравнивании этой яркости с яркостью подложки, определении инородных включений по наличию участков изображения с минимальной яркостью (Авторское свидетельство СССР №1805338, G01N 15/02, 1990 г.) - прототип.
Недостатком этого способа является невысокая достоверность контроля.
Предлагаемый способ определения наличия и размера инородных включений в массе металлических гранул включает непрерывное размещение монослоя гранул на подложке, цвет которой соответствует цвету металлических гранул, освещение подложки источниками рассеянного света, формирование оптического изображения подложки с гранулами, регулируя их мощность, выравнивание яркости отраженных световых потоков от гранул и подложки и по отклонению от выровненной яркости определение наличия и размера инородных включений.
Предлагаемый способ определения наличия и размера инородных включений в массе металлических гранул отличается от прототипа тем, что монослой гранул размещают на подложке, цвет которой соответствует цвету металлических гранул, освещение подложки ведут источниками рассеянного света, регулируя их мощность, выравнивают яркости отраженных световых потоков от гранул и подложки и по отклонению от выровненной яркости определяют наличие и размер инородных включений.
Технический результат - повышение достоверности определения количества включений за счет получения цветного изображения всех имеющихся инородных включений, своевременное установление и устранение источника включений и, как следствие, повышение качества получаемых изделий и их срока службы, в частности, за счет увеличения сопротивления металла малоцикловой усталости.
Предлагаемый способ позволяет расширить возможности определения количества и размера включений в массе гранул, что обеспечивает повышение достоверности контроля чистоты массы гранул, своевременное установление и устранение источника включений, улучшение фактических механических характеристик, в частности увеличение сопротивления малоцикловой усталости и, как следствие, повышение качества получаемых изделий и их срока службы.
Пример
Брали от промышленной партии гранул пробу 20 г жаропрочного никелевого сплава размером гранул до 140 мкм. Непрерывным потоком размещали гранулы монослоем на подложке стального цвета, включали источники рассеянного света, регулируя мощность, добивались выравнивания яркости видеоизображения, т.е. выравнивания яркостей отраженных световых потоков от гранул и подложки, передавали видеоизображение в оцифровывающее и анализирующее устройство, в котором по специальной программе обнаруживали включения по отклонению от выровненной яркости изображения и определяли размер включений.
Было обнаружено 82 включения.
Обнаруженные включения имели размеры в интервале от 50 до 200 мкм, т.е. они не превышали норматив на максимально допустимый размер включения.
Проверка полученных результатов, проведенная методом оптической микроскопии, позволила установить, что точность определения количества включений повышена на 41%.
По итогам контроля партия гранул была признана годной и из нее изготовили партию дисков турбин для газотурбинного двигателя. После испытаний образцов, вырезанных из каждого диска, установили удовлетворительные механические характеристики материала дисков.
Проконтролировали пробу от партии гранул массой 20 г по способу-прототипу. Было обнаружено 48 включений, размеры которых находились в интервале от 50 до 150 мкм.
Установили, что общее количество включений и распределение их по размеру соответствует нормативным значениям, следовательно, результаты контроля подтвердили удовлетворительную степень чистоты гранул от включений и стабильное в целом состояние процесса производства гранул. Изготовили из гранул партию дисков турбин для газотурбинных двигателей. По итогам испытаний образцов на сопротивление малоцикловой усталости один диск был забракован. Образцы, вырезанные из этого диска, имели фактические значения сопротивления малоцикловой усталости ниже нормативного значения. На основе анализа изломов образцов установили, что причиной преждевременного разрушения стали включения. Данные включения на этапе производства гранул не были обнаружены контролем по способу-прототипу.
Таким образом, предлагаемый способ контроля гранул позволяет повысить достоверность контроля включений за счет более точного определения их количества. Все это повышает качество изделий, получаемых из гранул, за счет более высокой чистоты массы гранул.
Способ определения наличия и размера инородных включений в массе металлических гранул, включающий размещение на подложке монослоя гранул, освещение подложки источниками света, формирование оптического изображения подложки с гранулами, выравнивание яркости световых потоков, анализ распределения яркости изображения и определение наличия инородных включений, отличающийся тем, что монослой гранул непрерывно размещают на подложке, цвет которой соответствует цвету металлических гранул, освещение подложки ведут источниками рассеянного света, регулируя их мощность, выравнивают яркости отраженных световых потоков от гранул и подложки и по отклонению от выровненной яркости определяют наличие и размер инородных включений.
