Способ изготовления образца с дефектом типа трещина Советский патент 1990 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для метрологического обеспечения дефектоскопической аппаратуры при капиллярном и магнито- порошковом неразрушающем контроле изделий в различных областях машиностроения .

Целью изобретения является расширение области применения за счет получения трещин малой ширины раскрытия в заданном месте.

На фиг.1 показана заготовка образца с пазом и поверхностным азотированным слоем толщиной Ь, поперечное сечение; на фиг.2 - то же.

с прорезью, перпендикулярной пазу; на фиг.З - электрод для изготовления прорези электроэрозионным способом; на фиг.4 - образец в центральной части продольного паза после сошлифо- нывания поверхностного слоя на величину, равную глубине 1 прорези в цент ральной части заготовки образца, по- 1|1еречное сечение1, на фиг,5 - готовый Образец, вид сверху.

Образец содержит заготовку 1 . В центральной части заготовки 1 образца выполнен продольный паз 2 шириной а и глубиной h. Ширина а паза 2 фавна длине задаваемого дефекта. Глубина паза h должна быть не менее Глубины b азотированного слоя 3, На заготовке 1 образца симметрично и Перпендикулярно пазу 2 выполнена Прорезь 43 глубина которой ступенчато увеличивается к боковым поверхностям заготовки 1, а глубина 1 Меньшей ступеньки, прилегающей к Пазу 25 выбрана из соотношения 1 « (0,7-0,9) h.

Прорезь 4 выполняют с помощью электрода 5 в виде плоской пластины толщиной (0,2-0,5) 1 и длиной не менее ширины А рабочей поверхности заготов- ки 1 со сквозным Т-образным пазом 6 в его средней части, выполненным так, что широкая часть паза 6 выходит на ра- боную поверхность электрода 5 и имеет

длину С и высоту Н , определяемые со ответственно из соотношений С 2а - 0,7А и Н45 (1-2)1, а длина d и высота Нг узкой части Т-образного паза выбирается соответственно из соотношений d а и Н2-г(2-4)1.

Способ осуществляется следующим образом

На рабочей поверхности протяженной заготовки 1 образца выполняют продольный паз 2 глубиной h и шири- ной а , равной длине .задаваемого дефекта, азотируют рабочую поверхность заготовки 1 на глубину Ь, не превышающую h паза 2. После этого электроэрозионным методом с помощью электро да 5 с Т-образным пазом б выполняют прорезь 4 по всей рабочей поверхности заготовки 1 перпендикулярно и симметрично относительно паза 2 и осуществляют деформацию заготовки 1 изгибом до появления трещины в азотированном пазе 2, Затем шлифуют рабочую поверхность заготовки 1 на глуби ну 1 (0,/-0,9)h.

0 5

„

5

0

5

Пример. Изготавливают трепщ- ну длиной 2 мм и шириной раскрытия не более U,001 мм. Трещину изготавливают на заготовке 1 в виде протяженной полосы с размерами 4 х 20 х х 150 мм. На одной из широких сторон образца, являющейся рабочей, в ее центральной части изготавливают продольный паз 2 длиной 20 мм, шириной 2 мм и глубиной 0,4 мм. Далее -азотируют поверхность образца на глубину 0,3 мм. После этого прорезают прорезь 4 глубиной 0,3 мм, расположенную симметрично и перпендикулярно относительно продольного паза 2. Прорезание прорези 4 осуществляют, электроискровым методом с помощью электрода 5, закрепленного в держателе электроэрозионной установки типа А207.23.141. Электрод 5 выполнен из латунной фольги толщиной 0,05 мм в виде прямоугольной пластины (фиг.З). На одной из сторон пластины длиной 20 мм выполнен Т-образный паз 6, Длина широкой части паза 6 равна 14 мм, длина центральной узкой части паза 6-2 мм. Превышение высоты Н боковых частей электрода над его центральной частью равно 0,5 мм. Высота узкой части па- за 6-1,5 мм. Перед прорезанием узкой прорези 4 электрод 5, закрепленный в держателе электроэрозионной установки, располагается симметрично и перепендикулярно продольному пазу 2 так, чтобы края электрода 5 точно совпали с боковыми сторонами заготовки 1 образца. При этом центральная узкая часть паза 6 точно расположена над продольным пазом 2. При электроискровом изготовлении фиксируют показание А, индикатора, контролирующего вертикальное перемещение электроцд, в момент появления искры под широкой частью Т-образного паза 6. Наблюдая показания А индикатора, отключают электроискровую установку, когда разность ДА будет равна величине А2-А1 0,9 мм. При этом глубина узкой прорези 4 1 будет равна 0,3 мм. Затем образец подвергается деформации изгибом до образования трещины на азотированной поверхности продольного паза 2. После этого образец подвергается юли- фованИю таким образом, глубина продольного паза был 0,05-0,1 мм. Это необходимо для того, чiобы при

шлифовании не коснуться азотирован- ной поверхности продольного паза 2, содержащего трещину 7. Поверхность образца с продольным пазом 2 подвергается полированию, в результате чего сполировывается металл, затянувший краевые щели 8 при шлифовании и они становятся хорошо визуально видимыми.

Возможность получения единичной трещины малой ширины раскрытия обеспечивается, если концентратор выполнен в виде узкой прорези, ширина ко- |Торой не превосходит половины ее глу .бины. Изготовление такой прорези возможно только электроэрозионным методом. Для обеспечения нахождения места расположения дефекта 7 на образце изготавливают метки в виде узких щелей - краевых меток 7, расположенных у боковых сторон образца, получаемых после шлифования. Поиск дефекта и измерение его ширины раскрытия осуществляют с помощью электронного микроскопа, поле зрения которого составляет сотые доли миллиметра, что чрезвычайно затрудняет нахождение дефекта 7. В процессе поиска отсчет микроскопа устанавливают относительно краевых меток 8. Если дефект 7 расположен строго между краевыми метками 8, то это существенно облегчает нахождение его местоположения. Необходимо учитывать, что дефект 7 при деформации изгибом располагается на линии, совпадающей с линией, проходящей через прорезь 4 (концентратор) . Поэтому необходимо, чтобы краевые метки 8 также располагались на этой линии. Данное требование обеспечивается, если узкую прорезь 4 ,и краевые метки 8 изготавливать одновременно с помощью плоского электрода в виде тонкой пластины толщиной (0,2-0,5)1. Обычно глубина щели 1 не превосходит 0,3-0,5 мм, а ее толщина в основном определяется толщиной электрода. Стремятся получить прорезь 4 возможно меньшей ширины, минимальная величина которой определяется жесткостью материала электрода, применяемого для ее изготовления. Наименьшая толщина металлического электрода 0,05 мм. С учетом разжигания прорези 4 в процессе ее изготовления минимальная ширина раскрытия в лучшем случае не превысит 0,06 мм при глубине прорези 4 0,3 мм.

10

15 62835 . 6

С возрастанием глубины прорези 4 ширина раскрытия ее увеличивается. Таким образом, применение электрода толщиной менее 0,2 невозможно, Нес

целесообразным является также применение, электродов толщиной более 0„5 1, так как при этом прорезь 4 не является уже концентратором и точно не определяет то место, где может образоваться трещина.

Наличие Т-образного паза 6 на электроде 5 позволяет одновременно

0

5

0

изготовить и концентратор в виде

узкой прорези 4 глубиной 1 и краевые метки 8 с помощью одного плоского электрода 5. При этом краевые метки 8 располагаются строго по одной ли- линии (фиг.2). Широкая часть Т-образного паза 6 должна быть не менее двух значений ширины q продольного паза 2 и не превышать 0,7 ширины образца А. Длина широкой части Т-образного паза 6 определяет длину цент5 ральной части узкой прорези 4. Чем больше длина прорези 4 и чем больше ее глубина, тем ближе при деформации образца изгибом дефект в виде трещины будет располагаться к линии, проходящей через прорезь 4. Поэтому длина прорези 4 в центральной части образца должны быть н менее двух значений ширины а продольного паза. Для получения краевых меток 8 достаточной длины длина прорези 4 в центральной части образца должна быть не более 0,7 ширины образца А. Дополнительное узкое углубление длиной а в центральной части электрода 5 необходимо для того, чтобы исключить прожигание прорези 4 в азотированном слое поверхности паза 2. Азотированный слой 1 на дне продольного паза 2 (фиг.2) не будет затронут

5 при электроискровом методе изготов- - ления, если предварительно установить электрод таким образом, чтобы узкая часть Т-образного паза 6 длиной а точно располагалась над про0 дольным пазом 2, и прорезь 4 не будет доходить до его дна на величину (0,1-0,3)h.

Для получения прорези 4 глубиной 1 высоты углубления Н, узкой части

электрода должна быть не менее (2 - 4)1. Это объясняется расходованием электрода при электроискровом изготовлении щели. С увеличением глубины щели расход электрода на единицу

5

0

ее глубины увеличивается. При изготовлении узкой щели 2 малой глубины (порядка 0,1-0,2 мм) на единицу ее глубины расходится не более двух единиц высоты электрода 5, при изготовлении прорези 4 большей глубины (порядка 0,5-1,5 мм) расход электрода 5 к получаемой глубине достигает четырехкратного отношения.

Наличие боковых частей электрода 5, имеющих большую высоту по сравнению с высотой его центральной части, обеспечивает получение большей глубины прорези 4 по ее краям у боковых сторон образца.

Формула изобретения

1. Способ изготовления образца с

дефектом типа трещина, заключающийся в том, что на рабочей поверхности протяженной заготовки образца выполняют продольный паз глубиной h и Шириной а, равной длине задаваемого дефекта, выполняют на заготовке концентраторы напряжений, азотируют рабочую поверхность заготовки на глубину Ь, не превышающую глубину h паза, шлифуют эту поверхность,, осуществляют деформацию заготовки образца изгибом до появления трещины в азотированном пазе, о т л и ч a rant и и с я тем, что, с целью расширения области применения за счет получения трещин малой ширины раскрытия в заданном месте, после азотирования концентраторы напряжений выполняют электроэрозионным методом в виде прорези по всей рабочей поверхности заготовки образца перпендикулярно и симметрично относительно продольного паза, глубину прорези ступенчато увеличивают if боковым

поверхностям заготовки, а глубину 1 меньшей ступеньки, прилегающей к пазу,- выбирают из соотношения 1 (0,7-0,9)h, деформадикг заготовки образца изгибом осуществляют после

выполнения прорези, а шлифование рабочей поверхности заготовки выполняют на глубину 1,

2. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю - ш и и с я тем, что для выполнения прорези используют электрод в виде плоской пластины, толщиной (0,2- 0,5)1 и длиной не менее ширины А рабочей поверхности заготовки образца со сквозным Т-образным пазом в средней части его рабочей поверхности, выполненным так, что широкая часть Т-образного паза выходит на рабочую поверхность электрода и имеет длину С и высоту Н, , определяемые соответственно из соотношений С 2а - 0,7 А и Н , & (1-2)1, а длина d и высота Н2 узкой части Т-образного паза выбираются соответственно из соотношений d а и Н2ь (2-4)1-,

Изобретение касается неразрушающего контроля и может быть использовано для метрологического обеспечения дефектоскопической аппаратуры при капиллярном и магнитопорошковом неразрушающем контроле изделий в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения - расширение области применения за счет получения трещин малой ширины раскрытия в заданном месте. Способ заключается в том, что на рабочей поверхности заготовки образца изготавливают продольный паз глубиной H, имеющий ширину, равную длине A задаваемого дефекта, и азотируют поверхность образца на глубину не более глубины паза. После азотирования поверхности заготовки образца на его рабочей поверхности изготавливают прорезь электроэрозионным методом с применением электрода в виде плоской пластиины толщиной (0,2- 0,5) L и длиной не менее ширины A широкой грани образца, имеющего Т-образный паз 6 и устанавливаемого углублением к поверхности образца перпендикулярно и симметрично относительно азотированного паза, при этом прорезь образца под широкой частью Т-образного паза выполняют на величину L, равную 0,7 - 0,9 глубины паза. После этого проводят деформацию заготовки образца изгибом до появления трещины в азотированном пазе, а затем шлифуют поверхность образца с пазом на глубину прорези. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

J га-o.iA

Ho,7-0,9)h

Фиг. 2

Фиг.з

2a-0,iA

ФигМ

Составитель И.Рекунова Редактор Л.Гратилло Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Заказ 1061

Тираж 508

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Подписное