Способ дефектоскопии металлических изделий при их поверхностной обработке Советский патент 1993 года по МПК G01N21/88 

Изобретение относится к дефектоскопии и может быть использовано для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов, например пор, трещин, волосовин, раковин, непроплава и т.д.

Цель изобретения - обнаружение подповерхностных дефектов при одновременном улучшении качества изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дефектоскопии металлических изделий при их поверхностной обработке, заключающемся в нагреве поверхности изделий высокоэнергетическим источником тепла и визуальном ее осмотре, (нагрев поверхности производят движущимся по ней лазерным лучом плотностью мощности, выбираемой из условия расплавления дефектных участков изделия, При этом нагрев ведут лазерным лучом плотностью мощности25)

108-109 Вт/см2 со скоростью (.

Способ осуществляется следующим образом,

В исходном положении включают приводы вращения (либо перемещения) изделия и перемещения лазерного луча. Далее

подают лазерное излучение на обрабатываемое изделие. При лазерной обработке изделия происходит нагрев поверхности изделия до 1000-1200°С с резким охлаждением за счет теплоотвода в объем изделия и получением структуры повышенной твердости (55-65 НРС) мартенситного типа, При этом в зоне дефектов (трещины, поры) резко снижается интенсивность теплоотвода, поверхность перегревается с раскрытием дефекта. Острые кромки дефектов оплавляются, и происходит их очистка от загрязнений. Визуальная оценка поверхности позволяет оценить ее состояние и сделать вывод о пригодности изделия и последующей эксплуатации.

При отсутствии дефектов в поверхностных слоях изделия происходит закалка с повышением эксплуатационных характеристик при сохранении чистоты поверхности не хуже 8 класса.

Проведение лазерной обработки лазерным лучом плотностью мощности 10 -109 Вт/см и скоростью (5-25) м/с позволяет избежать оплава поверхности изделия, что улучшает качество изделия, и исключить

in

с о

GJ С

N

обработку без упрочнения и вскрытия подповерхностных дефектов.

Пример, Контролировали качество наплавки шеек коленчатого вала двигателя ЗМЗ-53 проволокой НпЗОХГСА при одновременном термоупрочнении поверхностей шеек. Перед лазерным термоупрочнением (после шлифования) визуальный контроль позволил установить ряд дефектов на поверхностях первых трех коренных шеек. В соответствии с требованиями на приемку вала из ремонта, качество поверхности удовлетворительное, и вал может быть направлен на сборку двигателя в таком состоянии.

После лазерной термообработки количество вскрытых дефектов существенно увеличилось.

В соответствии с требованиями на приемку вала из восстановления по числу и размеру пор, такой вал не может быть принят для сборки двигателя и должен быть выбракован.

Лазерную обработку коленчатого вала производили по следующим режимам: мощность излучения 780 Вт, диаметр сфокусиро- ванного луча 3 мм, линейная скорость перемещения луча относительно обрабатываемой поверхности 25 мм/с. Для термообработки и, соответственно, обнаружения дефектов использовали непрерывный CU2- лазер типа ЛГН-702 номинальной мощностью до 800 Вт.

Таким образом, термообработка движущимся сфокусированным лазерным лучом позволяегпроизводить одновременное обнаружение дефектов в металле детали с высокой степенью вероятности такого обнаружения. При этом увеличение плотности энергии в сфокусированном луче позволяет повысить число обнаруживаемых дефектов, к которым, в данном случае, относятся очищаемые поверхностные дефекты и вскрываемые (за счет проплавления тонкой

0

стенки) подповерхностные дефекты (поры, раковины), находящиеся на глубине 0,1-0,6 мм. Так, в приведенном примере при уменьшении скорости перемещения луча в 2 раза количество обнаруженных дефектов (пор и раковин) составило: на первой шейке 14; на второй 12; на третьей 14.

При обработке сменной программы валов двигателя ЗМЗ-53 было установлено, что существующие методы контроля пропускают 40% наплавленных шеек с раковинами, которые выбраковываются при лазерной термообработке.

Проведенные измерения показывают,

5 что предлагаемый метод обнаружения дефектов позволяет производить выбраковку очень ответственных деталей при низком качестве их изготовления даже в том случае, когда до лазерной обработки деталь счита0 лась годной. При незначительном приложении теплового луча реальные размеры дефекте в оказываются существенно больше наблюдаемых или регистрируемых известными методами.

5

0

5

0

Формула изобретения

1. Способ дефектоскопии металлических изделий при их поверхностной обработке, заключающийся в нагреве поверхности изделий высокоэнергетическим источником тепла и визуальном ее осмотре, отличающийся тем, что, с целью обнаружения подповерхностных дефектов при одновременном улучшении качества изделий, нагрев поверхности производят дви- жущимся по ней лазерным лучом плотностью мощности, выбираемой из условия расплавления дефектных участков изделия.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что нагрев ведут лазерным лучом плот 8.

,9 г

ностью мощности 10-10 Вт/м/ со скоро,-з

стью(5-25) .

Использование: контроль качества изделий в машиностроении. Сущность изобретения: поверхность изделия нагревают лазерным лучом плотностью мощности 108- 109 Вт/м2, движущимся со скоростью (5- 25)- . 1 з.п. ф-лы.