Способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов изделий Советский патент 1980 года по МПК G01N25/72 

1

Изобретение ОТНОСИТСЯ к области контроля качества поверхности прокатной- продукции в черной металлургии.

В настоящее время контроль качества поверхности проката в -арной мета.гшургии производится.; ..-;-;; правило, на последней стадии перад-с:--а - перед отправкой потребите.г;г: „ iiJupoKO используемым методом является визуальный. Контролёр-оператор осматривает заготовки и помечает местоположение дефекта, которое впоследствии удаляют наждачной или огневой зачисткой.

Визуальный метод, при котором решающую роль играет острота зрения оператора, не может дать полного представления о дефектах. По этой причине при зачистке зачастую приходится обрабатывать поверхность, во много раз превышающую нужную.

В последнее время для контроля качества материалов и изделий получают распространение тепловые методы.

Известен способ дефектоскопии изделий, заключающийся в том, что контролируемую зону изделия нагревают путем пропускания в течение.определенного времени постоянного по величине тока, измеряют при помощи термопары

температуру нагрева и по отклонению этой температуры от температуры нагрева бездефектной зоны судят о наличии дефекта (1.

Наиболее близкими техническим решением является способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов изделий, основанный на нагреве изделия токами высокой частоты и

10 регистрации дефектов по наличию градиента температуры поверхности 2.

Известные методы обладают общим недостатком - имеют низкую чувствительность и разрешающую способность

15 к выявлению дефектов на поверхности металлических изделий. Они позволяют выявлять дефекты (трещины, пустоты, включения и т; п.), распс1лозкенные перпендикулярно направлению теплово20го потока и имеющие протяженность, соизмеримую с толщиной изделия.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности и чувствительности способа.

25

Для этого нагрев заготовки ведут с частотой тока, при которой глубина нагрева равна толщине контролируемого слоя, а заготовку перемещают со скоростью 0,4-1 м/с. .

30

Учитывая необходимость исключения образования окалины и обезуглероженного слоя на поверхности прокатных заготовок, нагрев последних нецеле,сообразно производить выае В этом случае глубина проникновения вихревых токов увеличивается не , чем на 20% и является обратно пропорциональной корню квадратному из частоты.

Сущность предложенного способа обнаружения дефектов заключается э следующем. В тепловых методах контроля использованием традиционных средств нагрева градиент температур на по.верхности изделия, являющийся критерием наличия дефекта, обусловлен различной скоростью передачи тепла на дефектных и бездефектных участкг1Х изделия/ На массивных металлических изделиях,В частностиf прокатных заготовках, добиться градиента температур более нескольких десятков градусов даже на относительно крупных дефектах, как правило, не удается.,

В предложенном способе градиб нт темуератур создается, в основном, не за счет различной теплопроводности на дефектных и бездефектных участках заготовки, а за счет неравномерной плотности вихревых токов на этих участках.

В районе дефекта происходит кон центра-ция магнитного поля, вследствие чего удельная плотность вихревых токов становится выше. Большей плотности вихревых токов при прочих равных условиях соответствует и большая температура в нагреваемом участке.

Задача повышения чувствительности Способа сводится к обеспечению максимальной неравномерности плотности вихревых токов в местах дефектов. Максимальная неравномерность плотности вихревых токов в местах дефектов достигается лишь в том случае, когда Толщина прогрева равна глубине преимущественного залегания дефектов (толщина слоя, подлежащего контролю.Градиент температур на поверхности заготовки между дефектньами и бездефектными участками может достигать нескольких сотен градусов.

Обеспечение требуемой толщины: нагрева достигается изменением частоты тока. Необходимая частота определяется по известным зависимостям и табличным данным.

Как только появился градиент температуры поверхности, он сразу стремится исчезнуть за счет влияния теплопровод имос т и материсша изделия. Это влияние необходимо свести к минимуму, для чего необходимо сократить время от мсмента возникновения Градиента до момента измерения, т. е время удаленияконтролируемого участка из зоны нагрева. Этот отрезок определяется скоростью перемещения контролируемой заготовки и применяемыми средствами измерения температуры. Для контроля массивных изделий например, прокатных заготовок, существует вполне определенный диапазон скоростей перемещения заготовки. Он находится в пределах 0,4-1 м/с. При этих скоростях современные средства измерения температуры позволяют обнаружить мельчайшие трещины, пустоты и неметаллические включения в поверхностном слое заготовки.

Пример. Заготовка - квадрат 80 мм, ст. 65 г - ферромагнитная сталь. Глубина преимущественного залегания дефектов - толщина контролируемого слоя - 0,25 мм. Локальный перегрев определяют с помощью термочувствительного покрытия, с температурой термохимического превращения 250-С. Следовательно, средняя температура нагрева всей поверхности при скорости движения заготовки равной 0,4 м/с (не менее) должна составлять 200-220°С. Толщина нагреваемого слоя 0,25-0,3 мм.

Из равенства толщины нагрева (глубины проникновения тока) глубине контролируемого слоя по описанной вьше методике определяют частоту тока. Она равна 9500 Гц.

Выбирают машинный преобразователь частоты на 10-10 Гц.

Одновитковый индуктор с ферромагнитным магнитопроводом выполняют по форме заготовки с зазором, равным 5 мм. Ширина индуктора - 15 мм.

По заданным и полученным данным (размер заготовки, толщина нагреваемого слоя, скорость перемещения, температура поверхности, конструкция индуктора) определяют мощность преобразователя. Она равна 92 кВт.

Предлагаемый способ позволит прюизводить выборочную зачистку заготовок взамен сплошной, что дает значительный экономический эффект. Этот эффект будет получен за счет переноса вспомогательных операций по обнаружению и разметке дефектов с участка зачистки на участок дефектоскопии Этим самым, увеличивается машинное время на зачистке металла.

Формула изобретения

Способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов изделий, 5 преимущественно прокатных заготовок, основанный на нагреве поверхности заготовки токами высокой частоты и регистрации дефектов по наличию градиента темпера Tyjsj поверхности, отличающийся тем, что, с целью повшиения разралающей способности и чувствительности способа, нагрев заготовки ведут с частотой тока, при которой глубина нагрева равна толщине контролируемого слоя, а заготовку перемещают со скоростью 0,4-1 м/с. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 263969, кл. G 01 N 25/72, 1967. 2. Патент США 3681970, кл. 73-154, 1970 (прототип).