Способ контроля термической обработки стальных изделий Советский патент 1990 года по МПК C21D1/78 

Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении валов.

.Цель изобретения - повьппение точности.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно акустическому способу контроля качества закалки изделий путем регистрации и анализа спектра акустических сигналов, эмиссирован- ных при фазовых превращениях в системе термообрабатьгааемое изделие - закалочная среда в процессе закалочного охлаждения, из акустического спектра выделяют сигнал, С9ответству ощий частотам пузырькового кипения, по наличию которого судят о продолжи-- тельности процесса охлаждения, необходимой для получения высокого ка- чества закалки изделий.

I Использование предлагаемого акустического способа контроля качества закалки позволяет определить период пузырькового кипения путем его прямого Измерения, что обеспечивает существенное повьшение качества контроля.

Пример 1. В качестве закаливаемого изделия использовали стальной цилиндрический эталонный образец из стал и 12Х18К,9Т размером ( 30x150 мм. На поверхности образца устанавливали хромель-алюмелевую термопару. Образец нагревали в печи до Tj . затем его погружали в бак с водным раствором CaCl.i (с 16%).В этом же баке был установ

лен акустический датчик волноводно- го типа с чувствительным элементом с- из пьезокерамики ЦТС-21. Для увеличения чувствительности датчика и согла- сования его с вторичной электронной аппаратурой использовали согласующее устройство, представляющее собой дифференциальный усилитель, вьтолненный По микросхеме К284УД1А.10

В момент погружения начиналось ки- п|ение закалочной среды на поверхно -с с|ти образца, сопровождающееся акусти- х еским сигналом, фиксируемьм акусти- фским датчиком. Полоса пропускания . ijaлчикa обеспечивала прохождение аку- о тического сигнала с частотами, со- О тветствующими звуковой эмиссии при п|узырьковом кипении. Выбор полосы про- пускания достигался фильтром низких JQ Частот, встроенным в усилитель и настроенным на .частоту среза 10 кГц. Сигнал регистрировался при помощи самописца типа Н071.2 и визуально кон- Тролировался при помощи квадратич- -- 25 Него милливольтметра ВЗ-42. хУ

В процессе охлаждения интенсив-.. Ность сигнала пузырькового кипения достигала максимума, после чего умень-| ш;алась вплоть до полного исчезнове- Q ния . В этот момент образец извлекали из закалочного бака для дальнейшей обработки. Одновременно на тот же самописец Н071.2 подавался сигнал от термопары, расположенной на поверхности образца. По характерному излому на полученной кри:вой охлажде- йия ТС) определяли момент окончания гузырькового кипения.

Сопоставительный анализ сигналов Термопары Т(С) и акустического датчика иС Г) показал, что акустический датчик фиксировал момент окончания Пузырькового кипения, точность определения этого момента определя- лась инструментальной погрешностью примененных электронных приборов и была равна 5%.

Приме р 2. Закалке подвергали, Iвалы из стали 40Х размером 0 60к750 мм, нагретые до TO 820°С В закалочном 1 баке размером 5000х4500хЗОООмм, заполненном на 3/,4 водным -раствором HJaCli (С 15%) рН9, размещали акустй-, чёс кий датчик волновоДного типа с --- чувствительным элементом из пьезоке- рамики ЦГС-21, Датчик был конструктивно сов14ещен с дифференциальным усилителем с полосой пропускания, соответ-40

45

0

5

ствующей частбтам пузырькового кипения, а выход был связан с исгнализй- рующим устройством, выполненным в виде сирены и светового маяка. В процессе пузырькового кипения маяк находился во включенном состоянии. В момент прекращения кипения маяк отключался, а сирена включалась, что служило сигналом крановщику на подь- ем изделия из закалочного бака. В результате опытной закалки партии из 7 валов брака по трещинам обнаружено не было, твердость - удовлетворительная (HRC 58), а деформация - в пределах нормы. Параллельно проводили контроль качества закалки по,максимуму сигнала акустической эмиссии, возникающей при фазовых превращениях в изделии. Из двух закаливаемых деталей обе были забракованы по причине образования трещин. Дальнейшую закалку по способу-прототипу прекратили.

В качестве контрольной была закалена партия деталей по технологии, в - который момент окончания пузырькового кипения определялся по эмпирическим соотношениям террии теплообмена при кипении. В трех случаях из восьми были зафиксированы трещины на поверхности деталей.

Таким образом, опытная прюверка на натурных изделиях подтвердила повышение качества контроля закалки предлагаемым способом.

Упрощение измерения периода пузырькового кипения бьщо достигнуто за счет исключения трудоемкого расче- та приближенной продолжительности пузырькового кипения.по эмпирическим соотношениям. При этом отпала необхо-. димость измерений геометрических размеров, теплофизических свойств натурных изделий,

Точность определения периода пузырькового кипений согласно предла- . гаемому способу повьщ1ается в 6-10 раз, так как погрепшость эмпирических со- отношений находится в пределах 30-50% и больше, а погрешность электронных приборов, измеряющих момент окончания пузырькового кипения, равна 5%. Кроме того, закалка .стальных изделий при помощи предлагаемого способа контроля повышает, выход готовой продукции и улучшает эксплуатационные характеристики термообрабатываемых изделий.

Предлагаемый способ прост, дешев регистрацию спектра акустйчес ких гит- при реализации, позволяет вести ди- г налов заданной часто™ коле б ан Г станционный контроль измерений и по- процессе охлаждения при лучать практически мгновенную информа- пузырьковьм кипением в жидкости и

.„...,г. : :позволяет исключить трещинообразова-ма акустического сигнала о т Г

ние, увеличить прокаливаемость, за-чающийся тем. что с иел1

10 повьшения точности, регистриру;;

,«---:с:ii:E i s - r

ботки стальных изделий, включающий-

Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении валов. Цель изобретения - повышение точности. Сущность изобретения заключается в том, что в известном акустическом способе контроля закалки изделий, включающем регистрацию и анализ акустических сигналов, возникающих в процессе охлаждения в закалочной жидкости выделяют сигнал, соответствующий частотам пузырькового кипения.