Способ ультразвукового контроля пористости порошковых изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

симости скорость УЗ - пористость, поскольку для каждых материала и формы изделий требуется изготовление образцов с разной пористостью и последующие многочисленные измерения скорости УЗ и пористости для получения нелинейной характеристики в широком диапазоне изменения пористости. Кроме того, отсутствие учета направления рапространения УЗ как на стадии построения градуировочной зависимости, так и при контроле изделий по отношению к осям прессования изделий приводит к снижению точности контроля пористости.

Целью изобретения является упрощение и повышение точности контроля пори- стости порошковых изделий, имеющих оси прессования.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу ультразвукового контроля порпсгости порошковых изделий, заключа- ющемуся в том, что измеряют скорости распространения ультразвука в эталоне и о изделии и по параметрам, характеризующим эталон и изделие, судят о пористости, в качестве эталона выбирают одно из контролируе- мых изделий, дополнительно измеряют его пористость методом, не зависящим от анизотропии изделия, а скорость изтлеряют в контролируемом изделии и в эталоне в продольном и поперечном направлениях отно- сительно j-оси прессования (где ,2,3), a пористость определяют из соотношения

ь

3f,,n ,,i-n 3f..n |Лп +р у

Аи1 V -ууУц +гц

V

11

(ч/v .

Л UL V-ikJ

х kVwn .u3 n --f/wn .

WVUl VUi VVUI VU /

где PI - пористость изделия, измеряемая ультразвуковым методом;

Ри - пористость эталона, измеренная методом, не зависящим от его анизотропии;

vi, Vjj, - соответственно скорости ультразвука в контролируемом изделии в продольном и поперечном направлениях относительно j-оси прессования, м/с;

VM. Vnt - скорости ультразвука в этзло- не, измеренные соответственно з продольном и поперечном направлениях относительно - оси прессования при тех же условиях, что и о контролируемом изделии, м/с;

п - количество эквивалентных осей прессования.

Скорость УЗ в порошковых материалах связана с условиями их прессования. При одноосном прессовании скорость УЗ вдоль направления прессования выше скорости

распространения УЗ в поперечных направлениях и т.д. Оценка пористости изделий по скорости УЗ только в направлении прессования приводит к заниженному результату, а только в поперечном направлении - к завышенному. Для получения точного значения пористости необходимо усреднять значения скоростей УЗ, распространяющегося по разным направлениям по отношению к осям прессования. Поэтому скорость УЗ (например, в изделии с одной осью прессования), наиболее отвечающая реальной пористости, равна

5

0 5 0

5

0

5

0

5

где ч/, скорость УЗ в направлении оси прессования;

v, - скорость УЗ в поперечном к оси прессования направлении.

При наличии эквивалентных трех осей прессования скорость УЗ, отвечающая реальной пористости, равна V VKI V2ii van Vvu V2i V3i v - скорости УЗ в изотропном материале. Выраже- ние для усредненной скорости УЗ относительно j-оси прессования в общем

виде равно v п , где п - количество эквивалент ных осей прессования, а соотношение для УЗ определения контролируемой пористости представляется в виде выражения (1).

Использование в качестве эталона одного из контролируемых изделий позволяет повысить точность способа, так как эталон изготовлен при тех же технологических режимах, что и контролируемые изделия. Кроме того, способ упрощается, поскольку исключена операция изготовления эталонов, Предварительное измерение на эталоне пористости не зависящим от его анизотропии методом повышает точность контроля, так как этот показатель входит в математическое выражение при определении пористости изделий.

Способ осуществляют следующим образом.

Выбирают одно из контролируемых изделий в качестве эталона, при этом учитывают, чтобы оно было представительным (характерным по форме, структуре пор и т.п.) для всей партии контролируемых изделий. На эталоне дополнительно измеряют пористость не зависимым от его анизотропии методом, затем измеряют скорость УЗ в контролируемом изделии и в эталоне в продольном и поперечном направлениях

относительно j-оси прессования, а пористость определяют по соотношению (1).

Пример. Изготовлена серия образцов из АЬОз и Ni с различными условиями прессования, включающими наличие 1,2 и 3 осей прессования. Пористость в образцах изменяют в интервале 5-70%.

1.Один из образцов из А1аОз (размер 15x15x40 мм) с одной осью прессования выбирают в качестве эталона. Измеряют его плотность методом гидростатического взвешивания, не зависящим от анизотропии образца, она равна 3,58 г/см3, что дает пористость ,1. Затем с помощью прибора фирмы Krautkremer-Branson измеряют скорость УЗ в продольном и поперечных (их два эквивалентных) направлениях относительно одних и тех же осей прессования в изделиях с измеренной (эталог) и контролируемой пористостями. Получают следую- щие скорости УЗ: уи/,9650 м/с, , vi;, 2400 м/с, vij. 1950. По соотношению (1)для получают ,695. Оценка пористости только по скорости УЗ вдоль оси прессования (т.е. по VM« и vi(/, как по извест- ному способу) дает величину ,66, а по УЩ и vi j - величину .71 при случайном измерении скорости УЗ по отношению к оси прессования. Таким образом, пренебрежение влиянием направления распростране- имя УЗ относительно оси прессования, приводит к заниженной оценке пористости при измерении скорости УЗ вдоль оси прессования, и к завышенной - поперек оси прессования, тогда как реальная пори- стость, определенная с применением гидростатического метода, оказалась равной 0,695, как и при оценке предлагаемым способом.

2.Для образцов с двумя осями прессе- вания (условия те же, что и в случае 1) ,

Pi -0,66. Оценка пористости с применением гидростатического взвешивания дает величину, равную 0,66. Расчет же только по VHW и дает величину пористости 0.644, а расчет Р| только по v и уц - величину 0,695, т.е. оценка пористости, как и по известному способу, только по одному из направлений изделия относительно его осей прессования дает или заниженный (0,644), или завышенный (0,695) результат. Результаты же измерения пористости предлагаемым способом и с применением гидростатического метода совпадают.

3.Для пористых образцов из Ni с тремя осями прессования оценка Р равносильна измерению пористости изотропного материала. Измерение пористости с применением гидростатического метода дает величину

PI -0,584, а измерения v,,. VIL 1450 м/с.

Расчет пористости по формуле (1) с использованием справочных данных для изотропного плотного образца NI, взятого в качестве эталона, по скорости УЗ (т.е. м/с, и плотность 8,9 г/см3) дает величину ,58, практически совпадающую с результатом, полученным гидрос1а- тическим методом.

Разница в скоростях v/t и vx для А120з, который отличается при спекании значительным уплотнением, не столь велика. Для других порошковых материалов она мо жет быть существенно выше. Однако и в случае АЬОз эффект анизотропии вдоль и поперек оси прессования (по скорости УЗ) надежно фиксируется и заметен при УЗ измерениях.

В таблице приведено сравнение условий, при которых производят экспрессный и массовый контроль пористости разнообразных (по форме и материалам) изделий рассмотренными способами.

Анализ таблицы говорит в пользу предлагаемого способа УЗ контроля пористости порошковых изделий, который существенно упрощает контроль, исключая все операции, связанные с построением градуировочной кривой, и повышает его точноть, учитывая условия прессования изделий. Таким образом, предлагаемый способ позволяет точнее, проще и экспрессно производить массовый контроль разнообразных (по материалам и форме) порошковых изделий, что может найти широкое применение в порошковой металлургии.

Формула изобретения

Способ ультразвукового контропя пористости порошковых изделий, заключающийся в том, что измеряют скорость распространения ультразвука в эталоне и в изделии и по параметрам, характеризующим эталон и изделие, судят о пористости, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения и повышения точности контроля пористости изделий, имеющих оси прессования, в качестве эталона выбирают одно из контролируемых из- лелий, дополнительно измеряют его пористость методом, не зависящим от анизотропии изделия, а скорость измеряют в контролируемом изделии и в эталоне в продольном и поперечном направлениях относительно j-оси прессования, где ,2,3, a пористость определяют из соотношения

Р +iv

(. .i/i I l

№ vi ущ /

где Pi - пористость, измеряемая ультразвуковым методом;

Ри - пористость эталона, измеренная методом, не зависящим от его анизотропии;

vi,,, VHJ - соответственно скорости ультразвука в контролируемом изделии в продольном и поперечном направлениях относительно J-оси прессования;

vin. УЩ,- соответственно скорости ультразвука в эталоне, измеренные в продольном и поперечном направлениях относительно J- оси прессования при тех же условиях, что и в контролируемом изделии;

п - количество эквивалентных осей прессования.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при определении пористости порошковых материалов. Цель изобретения - повышение точности контроля изделий, имеющих оси прессования. Способ заключается в том, что эталоном выбирают одно из контролируемых изделий, измеряют пористость эталона методом, не зависящим от его анизотропии, и затем измеряют скороИзобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано, например, в порошковой металлургии для массового контроля пористости изделий сравнительно простой геометрической формы типа стержень, штабик, пластина, диск, шар и т.д. Известен способ ультразвукового (УЗ) контроля пористости порошковых изделий, включающий измерения скорости распространения УЗ ряда изделий с разной пористо- стью. сть распространения УЗ в продольном и поперечном направлениях относительно одних и тех же осей прессования каждого изделия, а пористость определяют из соот3/ ношения ЗД.п wJ-nJ /i/n.i/3ri .p р jVuirVui УЧИ Уц +Ч (Щ п ,/3-п .,3/1/п /3-п UH-VUJL +vWu ) ( л/3 .t/-3 №i vm vVyi Vu / rux где PI - пористость, контролируемая УЗ; Ри - пористость эталона, измеренная не зависящим от его анизотропии методом; vi,,, vi, - соответственно скорости УЗ в контролируемом изделии в продольном и поперечном направлениях относительно одной из осей прессования; уи,„ vm- скорости УЗ в эталоне, измеренные для тех же условий, что и для контролируемых изделий; п - количество эквивалентных осей прессования. Способ повышает точность контроля пористости, поскольку учитываются условия прессования изделий. 1 табл. Однако указанный способ трудоемок и малопроизводителен, поскольку связан с измерением скорости УЗ при двух различных температурах, что при массовом контроле изделий делает его малопригодным. Наиболее близким к изобретению является спосоОУЗ контроля пористости порошковых изделий, связанный, с измерением скорости распространения УЗ в эталоне и в изделии. Однако известный способ трудоемок на стадии установления градуировочной завиХ| СП О 00 Ј

Предварительная подготовка для контроля пористо- сти

Известный

редлагаемый

идростатический

Дополнительное изготовление пористых ) образцов для каждых материала и формы изделий, измерения на них скорости УЗ и пористости для построения гра- дуировочной кривой Выбирают одно из контролируемых изделий в качестве эталона, измеряют на нем пористость, измеряют скорости УЗ вдоль и поперек осей прессования изделия

Принимают меры предотвращения появления пузырьков воздуха на подвеске и изделии, а также проникновение жидкости в поры изделия перед его взвешиванием, что исключает экспрессность контроля и усложняет возможность его автоматизации

Учет анизотропии изделий

Точность контроля в соответствии с ГОСТ

Обеспечена только для изотропных эталонов м изделий

Не зависит