СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРИЖОГОВ НА МЕТАЛЛАХ, НАПРИМЕР НА ТИТАНЕ И ЕГО СПЛАВАХ, И ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для выявления прижогов и других поверхностных дефектов на изделиях из металлов и сплавов.

В различных областях техники находят широкое применение изделия из высокопрочных низколегированных сталей, титана и его сплавов. В процессе механической обработки изделий из металлов и сплавов, например шлифования, не исключается локальный нагрев, приводящий к структурным изменениям материала поверхностным дефектам. Одной из разновидностей поверхностных дефектов являются прижоги. Они имеют форму пятен или штрихов на поверхности изделий с глубиной нарушения структуры 5-10 мкм. В сталях типа ВКС-1 и других прижоги связаны с фазовыми превращениями в поверхностном слое мартенсита в трооcтит или сорбит. Плотности троостита и сорбита выше плотности мартенсита. В результате в поверхностном слое изделия возникают значительные растягивающие напряжения, приводящие к ухудшению механических свойств и водородному растрескиванию изделия.

Известен оптический способ выявления прижогов, включающий сканирование поверхности контролируемого изделия световым лучом и регистрацию светового потока, отраженного на углы, отличающиеся от угла падения.

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет определить структуру поля прижога и требует больших затрат времени на получение информации о прижоге.

Известно вещество, химически не реагирующее с металлом, содержащее 2% паратерфенила + 0,02% 1,4-ди-(5-фенил)-2 -оксазолилбензол в полистироле, которое люминесцирует под действием ультрафиолетового излучения. Спектр свечения этого вещества приходится на область 3800-4800 .

Недостатком этого вещества является несовпадение его спектра свечения с чувствительностью глаза человека.

Наиболее близким по решаемой задаче и выбранным в качестве прототипа является способ выявления прижогов и вещество для его осуществления, включающий подготовку повеpхности изделия из металла и обработку поверхности веществом, способствующим проявлению поверхностного дефекта прижога. Обработка поверхности изделия из металла производится травлением, а выявление прижогов производится освещением в растворе.

Недостатком этого способа является то, что поля прижогов выявляются в процессе химического воздействия реактивов с материалом контролируемого изделия, что значительно снижает механические свойства изделия и фактически исключает использование травленых изделий по назначению.

Предлагаемый способ лишен указанных недостатков.

Цель изобретения повышение чувствительности способа и сохранения механических характеристик поверхности изделий, использование этого способа для обработки поверхности изделий из сталей, титана и сплавов.

Цель достигается тем, что в способе выявления прижогов на поверхность контролируемого изделия наносят вещество, химически не реагирующее с ним, электризуют его частицы и поверхности полей прижогов, удаляют избыточное вещество, освещают ультрафиолетовым светом, а прижоги выявляют по свечению в видимой области спектра оставшихся на поверхностях полей прижогов частиц вещества.

Вещество, которое наносят на поверхность изделий из металлов для осуществления способа, содержит паратерфенил + 1,4-ди-(5-фенил)- 2-оксазолилбензол в полистироле и дополнительно родамин В при следующем соотношении, Паратерфенил 2
1,3-ди-(5-фенил)-2- оксазолилбензол 0,02 Родамин В 0,01-0,02 Полистирол основа
Предлагаемое изобретение отвечает условиям патентоспособности: обладает новизной, имеет изобретательский уровень, так как явным образом не следует из существующего уровня техники и не вызывает технических затруднений при реализации в промышленности.

На чертеже приведено графическое изображение поврехностных дефектов на титане, где а поле прижога; б сетка трещин; в одиночная трещина.

Способ поясняется следующим. Поверхность контролируемого изделия очищают от пыли и загрязнений. На поверхность наносят вещество, которое химически не реагирует с металлом, электролизуется при растирании и светится в ультрафиолетовом свете. В качестве вещества использовали следующий состав: 2% паратерфенила + 0,02% 1,4-ди-(5-фенил)-2-оксазолилбензола + родамин В 0,01-0,02% в полистироле. Введение родамина В в количестве 0,01-0,02% в состав обуславливает смещение спектра свечения вещества в область максимальной чувствительности человеческого глаза, что повышает, в свою очередь, чувствительность способов. Вещество растирают тампоном по всей поверхности изделия. В процессе растирания частицы вещества электризуются и одновременно с ними электризуются поверхности полей прижогов, так как поверхностный слой поля прижога покрыт оксидной пленкой.

Наэлектризованные частицы вещества оседают на электризованной поверхности поля прижога. Поверхность изделия, не содержащая оксидных пленок, не элетризуется, и частицы вещества в ней не оседают. Затем с поверхности изделия удаляют избыточное вещество и освещают ультрафиолетовым светом. Поле прижога ярко светится на темном фоне поверхности изделия. Свечение состоит из дискретных светящихся точек, отображающих геометрию прижога. Прижог выявляют визуально по свечению поля дефекта и изображают его форму графически в виде точек.

Испытания веществ, содержащий 2% паратерфенила + 0,02% 1,4-ди-(5-фенил)-2-оксазолилбензола + родамин В при концентрации 0,01% 0,015% 0,02% в полистироле, показали, что поверхностные дефекты на изделиях из металлов выявляются при указанных концентрациях. Увеличение содержания родамина В более 0,02% нецелесообразно в связи с плохой растворимостью его в стироле. Уменьшение содержания родамина В менее 0,01% проводят к ухудшению яркости свечения поверхностных дефектов.

Эффективность выявления прижогов зависит от геометрических и оптических особенностей поля дефекта. При яркости свечения поля прижога, превышающей яркость фона вблизи дефекта, эффективность выделения дефекта близка к 100%
Лабораторные испытания, проведенные на однотипных изделиях из титана, сплава ВТ-22 и стали 12ХН3А с искусственно созданными поверхностными дефектами, показали, что методом двукратных совпадений выявляются поля прижогов, сетки трещин и одиночные трещины с шириной раскрытия 10-70 мкм. Эффективность выявления составила 96±6% Время, затрачиваемое на выявление дефектов в десяти контролируемых изделиях, составило около 1 ч.

Использование: для выявления прижогов и других поверхностных дефектов на изделиях из металлов и сплавов. Сущность изобретения: способ выявления прижогов на металлах, например на титане и его сплавах, состоит в том, что на поверхность изделия наносят вещество, химически не реагирующее с ним, электризуют частицы вещества и поверхности полей прижогов. Удаляют избыток вещества, освещают ультрафиолетовым светом, а прижоги выявляют по свечению в видимой области спектра оставшихся на поверхности полей прижогов частиц вещества. Для осуществления способа используют вещество следующего состава, паратерфенил 2; 1,4-ди- (5-фенил)-2- оксазолилбензол 0,02; родамин в 0,01-0,02; полистирол основа. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ выявления прижогов на металлах, например на титане и его сплавах, включающий подготовку поверхности изделия и ее обработку веществом, способствующим выявлению дефекта прижога, отличающийся тем, что при обработке поверхности изделия из металла используют вещество, химически не реагирующее с ним, наносят вещество на поверхность изделия и электризуют частицы вещества и поверхности полей прижогов, удаляют избыток вещества, освещают ультрафиолетовым светом, а прижоги выявляют по свечению в видимой области спектра оставшихся на поверхности полей прижогов частиц вещества. 2. Вещество для выявления прижогов на металлах, например, на титане и его сплавах, содержащее паратерфенил, 1,4-ди-(5-фенил)-2-оксазолилбензол в полистироле, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит родамин В при следующем соотношении компонентов,
Паратерфенил 2,0
1,4-ди-(5-фенил)-2-оксазолилбензол 0,02
Родамин В 0,01 0,02
Полистирол Основа