Способ контроля качества упрочнения стальных изделий Советский патент 1986 года по МПК C21D11/00 

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к контролю качества упрочнения машиностроительных изделий методами, изменянмцим структуру их металла.

Цель изобретения - повышение качества контроля и расширение области применения,

Предлагаемый способ контроля качества упрочнения изделий осуществляют следующим образом,

Для металла конкретных упрочняемых изделий предварительно определяют оптимальное значение контролирующего параметра. С этой целью исследуют микроструктуру, механическую прочность металла и эксплуатационные свойства изделий из него при различных режимах упрочнения тем или иным методом. По результат-ам указанных исследований определяют.оптимальное структурное состояние металла, удовлетворяющее требованиям к изделию.

К изделию, металл которого находится в указанном оптимальном С77рук- турном состоянии, подводят электрическое напряжение и-пропускают импульс тока, при этом значения параметров импульса тока - напряжение, время приложения напряжения и мощность источника тока, выбирают из условия нагрева изделия за время приложения напряжения до температуры, не превышанидей температуру начала термического разупрочнения металла изделия. Одновременно измеряют одним из известных методов температуру изделия и фиксируют ее максимальную величину в течение времени приложения к нему электрического напряжения Величину максимального значения температуры принимают в качестве контролирующего параметра.

В процессе контроля упрочненных изделий через каждое из них пропускают импульс тока тех же параметров, что и при определении значения контролирующего параметра и фиксируют тем же методом максимальную температуру изделия за время приложения к нему электрического напряжения.

Сравнивая измеряемое значение максимальной температуры контролируемого изделия с оптимальным значением контролирующего параметра, опре дёляют степень упрочнения конкретного изделия.

Если измеряемое максимальное значение температуры изделия равно оптимальному значению контролируемого параметра, изделие упрочнено оптимально, если измеряемое максимальное значение температуры меньше оптимального значения, то требуемой степени упрочнения не достигают.

Допустимое отклонение измеряемого максимального значения контролирующего параметра от его оптимального значения определяют дополнительными исследованиями свойств металла, структурное состояние которого соответствует найденному отклонению. Выбор в качестве параметра, контролирующего степень упрочнения металла, температуры упрочненного изделия в указанных условиях обосновывается следуюпщм.

Следствием таких методов упрочнеНИН машиностроительных изделий, как термическая обработка, электроимпульсная обработка и др., является изменение структурного состояния их металла. Оптимальному упрочнению

соответствует некоторое конкретное структурное состояние металла. В свою очередь, различное структурное состояние металла характеризуется строго определенным значением теплоемкости.

Если в два одинаковых изделия, металл которых находится в различном структурном состоянии, ввести в одинаковых условиях одно и то же количество тепла, то их температура различается во столько раз, во сколько раз различна их теплоемкость. В частности, температура изделий в этих условиях обратно пропорциональна их теплоемкости.

Таким образом, температура уп- прочненного изделия в стабилизиро- ваннызс условиях его нагрева, указан- ьзых вьш1е, является объективньи критерием качества упрочнения.

Пример, Контролируют качество заготовок сверл диаметром 5,0 мм из быстрорежущей стали Р6М5, упроч- ненньк электроимпульсной обработкой, предварительно подвергнутых закалке от 1220 С и двукратному отпуску при ЗбО С по 1 ч.

Метод электроимпульсного упрочнения основан, как и термообработка с нагревом в соляных ваннах или печах, ка растворении карбидной фазы, что снижает теплоемкость быстрорежущей стали. Таким образом, предла

гаемый способ контроля применим и для этого способа упрочнения.

Предварительными исследованиями структуры (микроскопия), прочностных характеристик (механические испыта- ния) и стойкости сверл (испытания резанием) определяют оптимальньш режим электроимпульсного упрочнения заготовок сверл указанного диаметра длиной 50 мм: длительность импульса то- ка 0,04 с, величина (сила) тока 12 кА, охлаждение заготовки свободное на воздухе. После данной обработки получают MRC64, HRC 61, S 410 кг/мм.

Для заготовок, упрочненных на указанном оптимальном режиме, определяю значение контролирующего параметра - максимальную температуру нагрева образца в условиях контроля качества на лабораторной установке мощностью 30 кВт при величине прилагаемого напряжения 10 В и длительности прило жения напряжения 0,08 с. При этом максимальная температура (средняя при контроле 10 образцов) составляет 430 С с колебаниями для различных образцов не более 2%.

Затем, две партии заготовок (по 10 шт. в каждой) подвергают электро- импульсному упрочнению на режимах, отличающихся от оптимального меньшей силой тока (10 кА) и большей силой тока (14 кА), т.е. умышленно организовывают отклонения режима упрочнения от оптимального для оценки чувствительности предлагаемого способа контроля к отклонениям качества упронения изделий.

Контроль указанных двух партий за готовок в тех же условиях, в которых определяют значение контролирующего параметра, оптимально упрочненной заготовки, показывает следуюпще результаты: максимальная темпера- тура заготовок первой партии (ток 10 кА) 180°С, второй партии (ток 14 кА) 450 С.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет оценить степень упрочнения изделий, т.е. контролировать качество упрочнения.

5

0 5

Q j

0

Современные методы и аппаратура позволяют измерять такие уровни температуры с погрешностью ± , т.е. погрешность измерения контролирующего параметра по предлагаемому способу не превьшает 0,7%.

Относительно низкое качествб контроля по известному способу объясняется тем, что измеряемая величина чрезвычайно мала и соизмерима с неучитываемыми изменениями электросопротивления переходных контактов измерительного устройства и изделия. При фактическом сопротивлении заготовки сверла диаметром 5 и длиной 50 мм, равном 1,2-10 Ом-м, определенном усреднением результатов 100 измерений, разброс значений сопротивления достигает +20%.

В отличие от лаборато рного способа контроля (известного) предлагаемый может применяться непосредствен. но на производственном участке упрочнения изделий, что обеспечивает возможность организовать более тщательный контроль качества посредством контроля представителя меньшей по численности партии изделий, способствует существенному снижению выпуска изделий пониженного качества, кроме того, он менее трудоемок.

Контроль по известному способу требует участия нескольких специалистов для подготовки образца и выполнения измерений и занимает несколько часов, контроль по предлага% мому выполняется одним специалистом и занимает 1-2 мин.

Для некоторых методов упрочнения, например для электроимпульсной обработки, контроль качества упрочнения осуществляется непосредственно на установке электроимпульсной обработки самим оператором этой установки. Более того, для этого метода контроль качества легко автоматизируется путем введения в цикл электроимпульсной обработки операции периодического контроля непосредственно в контактны зажимах установки.