Способ обнаружения трещин и неровностей поверхности в металлических заготовках Советский патент 1993 года по МПК G01N25/72 

I Изобретение относится к способу обнаружения трещин в металлическом элементе, таком как болванки или заготовки из стали илч алюминия. В частности, способ по изобретению пригоден для обнаружения поверхностных трещин в немагнитной стали.

Цель изобретения - повышение эффек- ТИЕ ности за счет обеспечения обнаружения поверхностных трещин в металлических дета/ях, особенно в деталях из немагнитной стали.

Изобретение относится к способу обнаружения трещин и поверхностных дефектов в # еталлических деталях, особенно в дета- ля из немагнитной стали, согласно которому поверхность детали нагревают путем пропускания детали в ее продольном направлении через индукционную катушку, санируют поверхность детали инфракрасной камерой поперек поверхности движущейся детали непосредственно после индукционного нагрева и записывают температурный профиль с полосчатым узором, повторяющимся в местах, где в поверхности имеются трещины, отличающемуся тем, что используют индукционную катушку с частотой тока, которая обеспечивает глубину про- никновения индуктированного тока в деталь, превышающую глубину трещин, которые должны быть обнаружены. Трещины

00 СО 00 ч| VJ Ю

00

и поверхностные дефекты обнаруживают путем регистрации более низкой поверхностной температуры по сравнению с остальной частью поверхности детали при сканировании температурного профиля не- посредственно после индукционного нагрева.

В способе, соответствующем изобретению, используют частоту тока, которая обес- печиаает глубину проникновения индуктированного тока, превышающую глубину трещин, при прохождении детали через индукционную катушку. Таким образом, ток потечет вниз и под трещины в детали. Было неожиданно обнаружено, что участки поверхности на краях трещин будут нагреваться при этом меньше, чем свободная от трещин часть детали. При сканировании температурного профиля непосредственно после выхода детали из индукционной ка- тушки, в части детали, содержащей трещи- ны, будет, таким образом, зарегистрирована более низкая температура, чем в свободной от трещин части детали. При этом, однако, важно чтобы температур- ный профиль был записан до того, как температура выровняется, и на практике температурный профиль должен быть сканирован менее чем за 0,1 с после выхода детали из индукционной катушки. Предпоч- тительно, чтобы температурный профиль был записан менее чем за 0,05 с после выхода детали из индукционной катушки.

Когда способ, соответствующий настоящему изобретению, применяется для обна- ружения трещин в немагнитной стали, используют индукционную катушку с частотой до 50000 Гц. Это достаточно для обеспе- чения надежного обнаружения трещин нормальной глубины. В случае магнитной стали используют частоты в диапазоне от ТОО до 1000 Гц, Частоту, требуемую для конкретного материала, можно найти, на основе известных соотношений между глубиной проникновения тока и электрическим удель- ным сопротивлением и проницаемостью.

На чертеже показана схема устройства, которая может быть использована в изобретении.

Устройство содержит путь 1, по которо- му перемещается в направлении, указанном стрелкой, заготовка 2. Заготовка проходит через индукционный нагреватель 3, который работает на частоте от 100 до 50000 Гц, в зависимости от электрических характеристик заготовки.

За индукционным нагревателем 3 находится размещенная непосредственно вслед за ним инфракрасная термокамера 4, которая сканирует деталь и формирует тёмпер а-

турный профиль. При измерении температуры поверхности детали будет обнаружено понижение температуры на участках, примыкающих к неровностям поверхности, таким как трещины. Температурный профиль образует полосчатый температурный узор по поверхности, и неровности поверхности будут обозначены повторяющимися полосчатыми узорами.

Данные, полученные из инфракрасной камеры, могут быть записаны в виде копии на однократно используемом носителе, однако предпочтительно, чтобы они подавались непосредственно на процессор 5 данных, который управляет разметочным устройством 6, таким как разметочное перо, или шлифовальным устройством. Поскольку размер, форма и глубины трещины могут быть найдены из температурного профиля, то можно обеспечить точное шлифование, необходимое для устранения трещин. После шлифования деталь может быть вновь проверена в устройствах 7, 8 обнаружения трещин, чтобы убедиться в том, что шлифование было осуществлено правиль- ным образом,

Вышеописанное устройство было применено для обнаружения трещин в немагнитной нержавеющей стали, имеющей следующий химический состав, мас.%: 0,08 С, 2 Мп; 0,045 Р, 0,03 S; 1 Si; 18-20 Сг; 8-10 NI, остальное Fe.

Использовалась индукционная катушка с частотой 40000 Гц, обеспечивающая проникновение тока в сталь на глубину 2,2 мм. Температурный профиль записывался на расстоянии 5 мм от катушки. Скорость движения детали через катушку составила 0,5 м/с. Для трещин глубиной 0,8 мм в упомянутой стали было обнаружено понижение температуры на 5°С по сравнению с температурой свободной от трещин поверхности.

Формула изобретения

1. Способ обнаружения трещин и неровностей поверхности в металлических заготовках, преимущественно в заготовках из немагнитной стали, по которому поверхность заготовки нагревают путем пропускания ее через индукционную катушку, и непосредственно за катушкой сканируют заготовку инфракрасным излучением для определения температурного профиля поперек заготовки, записывают температурный профиль с полосчатым узором в местах расположения трещин, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, выбирают частоту тока индукционной катушки, которая обеспечивает глубину проникновения индуктированного тока в заготовку, превышающую глубину трещин, э

сканирование заготовки осуществляют спустя менее чем 0.1 с после выхода заготовки из индукционной катушки, причем трещины и неровности поверхности обнаруживают по более низкой температуре поверхности на участках, примыкающих к трещинам, по сравнению с остальной частью поверхности заготовки.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что сканирование заготовки осуществляют спустя менее чем через 0,05 с после

выхода заготовки из индукционной катушки.

3. Способ по пп. 1 и2,отличаю- щ и и с я тем, что для заготовок из немагнит- ной стали частоту тока индукционной катушки выбирают до 50000 Гц.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличающий с я тем, что для заготовок из магнитной стали частоты тока индукционной катушки выбирают от 100 до 1000 Гц.