Способ ультразвукового контроля качества листового проката Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть использовано для ультразвукового контроля листового проката, полученного обработкой давлением, и определения при этом оптимального режима технологического процесса производства изотропного листового проката.

Известен способ ультразвукового контроля качества изделия, заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают поверхностные ультразвуковые волны до проведения процесса отжига, после чего измеряют в обоих случаях скорость распространения ультразвуковых волн и по полученным значениям судят о качестве изделия

Однако данный способ не может быть ипользован для определения изотропноети исследуемого материала.

Наиболее близким к изобретении по технической сущности и достигаемому результату является способ ультразвукового контроля качества листового проката, заключающийся в том, что в контролируемом материале.после его обработки возбуждают по толщине сдвиговые ультразвуковые волны с поляризацией вдоль и поперек направления прокатки, измеряют скорости распространения этих сдвИговых волн и определяют их соотношение, по которому судят о качестве материала С 2j

Однако это способ не позволяет определять вид технологического процесса, в результате которого можно получить изотропный листовой прокат, и оптимальные режимы его проведения.

Целью данного изобретения является оптимизация процесса производства изотропного материала.

Эта цель достигается за счет того, что дополнительно определяют соотношение указанных скоростей до обработки материсша, сравнивают это соотношение с первоначально полученным и и по изменению этих соотношений судят о возможности получения изотропного материала в результате проведенной обработки и определяют оптимальные режимы его проведения.

На фиг. 1 представлен график изменения скоростей сдвиговых ультразвуковых волн в зависимости от состояния материалаI на фиг. 2 и 3 изменение величины анизотропии исследуемого материала в зависимости от технологического процесса. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В исследуемом материале по толщи не листа возбуждалт две сдвиговые ультразвуковые волны с поляризацией вдоль и поперек направления прокатк Причем скорости С2.у и (где пе вый индекс указывает направление ра пространения волны, а второй - направление поляризации) этих волн ра личны из-за отличий в упругих модул по этим направлениям. Причем об ани тропии материала в плоскости листа судят по относительному изменению скоростей сдвиговых волн. (Cz.x-Cxv) . Сгх -fCiv Возбуждение сдвиговых ультразвуковых волн осуществляют до проведения процесса обработки материала и после. В обоих случаях измеряют ско рости ультразвуковых волн и сравнивают их между собой. ЕсЛи после обработки материала произошло изменение отношения сдвиговых волн разной поляризации, то это говорит о том, что в результате этой обработки при определенных режимах можно получить изотропный материал. Причем нормаль ный режим протекания технологи- . ческого процесса определяют путем последовательных проб. В основе данного способа заложены результаты, согласно которым про исходит изменение скоростей сдвиговы ультразвуковглх волн при обработке материала ( :1апример,горячей, холод ной прокатки или термообработки н их соотношения. При этом, если в исследуемом материале в результате обработки происходит изменение соотношения между скоростями волн, то эта обработка имеет область полу чения изотропного материала. Графики на фиг. 1 и 2 иллюстрируют это Точка А соответствует исходному со тоянию материала после прокатки. В этой точке С2.Х 7 CTLV Точка Б соответствует состоянию материала после обработки (термообработки). Б этой точке изменилось соотношение между скоростями и T-VВ таком случае обработка имеет область Б получения изотропного материала, где C-z.x zv величина анизотропии равна нулю. На фиг. 3 представлены графики из менения анизотропии материала в результате различных обработок материа ла. Кривая 1 соответствует холодной прокатке материала, кривая 2 - холод ной прокатке материала и отжигу. Из приведенного графика видно, что в результате холодной прокатки и отжига можно получить изотропный материа Итак, чтобы установить, имеется ли область изотропии материала для данного технологического процесса, . необходимо измерить соотношения скоростей сдвиговых волн в исходном материале и в этом же материале после технологического процесса и, если соотношения скоростей изменились, то в этом процессе есть область изотропии материала. Изменяя параметры в пределах процесса, определяют область изотропии. Причем в каждом случае, определяя соотношение скоростей, можно знать какой области от точки изотропии соответствует данный .эксперимент и таким образом обоснованно планировать следующий. Например, пусть в исходном Г1атериале -ZX 2.у / а в конечном С 2.x С 2.у. При некотором изменении параметров процессов получим Cz., 7 Ciy иСух СгуЭто означает, что результату первой пробы соответствует область до точки изотропии, а .второй - за точкой изотропии. Если величина анизотропии этих проб меньше величины анизотропии исходного материала (точка.А) и конечного (точка Б}, то это приближение к области, изотропии, а если наоборот, то. - удаление. Путем последовательных обоснованных технологических проб приближаются к оптимальному технологическому процессу, в результате которого листовой металл будет изотропный. Исследуемый образец размещают в постоянное, плоское магнитное поле, и возбуждают в образце вихревые токи, которые, взаимодействуя с плоским магнитным полем, создают в- нем плоскополяризованные сдвиговые ультразвуковые колебания. Изменяют плоскость поляризации ультразвуковых колебаний за счет вращения плоскости магнитного поля. Сдвиговые волны распространяются в направлении толщины образца и, достигнув противоположной поверхности, вызывают смещения металла в магнитном поле. В результате возбуждаются вихревые токи, которые наводят переменч ную ЭДС. Эта ЭДС фиксируется синхронно с изменением резонансной частоты контура генератора качающейся частоты. Таким образом, развертка луча является осью частот генератора качающейся частоты. Частоту резонансных импульсов измеряют в блоке отсчета. Измерение скоростей сдвиговых волн осуществляется резонансным методом. При автоматическом качании частоты возникают акустические резонансы на основной частоте и гармониках высшего порядка. Причем/ если исследуемый материал анизотропов, то калодая гармоника состоит из двух импульсов: один соответствует сдвиговой волне

С поляризацией вдоль прокатки, другой - с поляризацией цоперек проййтки.

При вращении плоскости магнитного поля амплитуда одних сигналов увеличиваются, а других - уменьшаются.и фиксируют положение максимальной амплитуды сигнала. Это позволяет определять направление поляризации для данного сигнала.

Таким образом осуществляют контроль за импульсами и плоскостью их поляризации, положения которых изменлются в зависимости от технологического процесса обработки.металла. Измеряют частоты резонансных импульсов рассчитывают скорости сдвиговых волн Ст.у т С х,) и по их соотношению определяют B03HO)vHocTb получения изотропного материала при определе.нном технологическом процессе.

Данный ультразвуковой способ осуществляет контроль ферромагнитных и реферромагнитных материалов, не требует специального изготовления образцов, значительно снижает затраты времени на измерение, показывает направление поиска оптимального процесса, использует бесконтактный способ возбуждения сдвиговых волн, что позволяет автоматизировать процесс

контроля готовой продукции или на отдельных стадиях его производства.

Формула изобретения Способ ультразвукового контроля качества листового проката, заключающийся в том, что в контролируемом материале после его обработки возбуждают по толщине сдвиговые ультразвуковые волны с поляризацией вдоль и поперек направления прокатки, измеряют скорости распространения этих сдвиговых волн и определяют их сортношение, отличающийся тем, что, с целью оптимизации процесса производства изотропного материала, дополнительно определяют соотношение указанных скоростей до обработки материала, сравнивают это соотношение с первоначально полученным и п их изменению судят о возможности получения изотропного материала в результате проведенной обработки и определяют оптимальные режимы его прведения .

Источники информации, принятые во внимание при,экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 605170, кл. G 01 N 29/04, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 466930, кл. Г, 01 В 17/00, 1973 (прототип). .

С,

Hie

Фаг-/

ЛС Т

I в

6 Техлроцесе

ОЮ W 30 40 50 60 f хпбдоль НГП.

I I

60 A

ХП 2Xn omjtfut

OS%Xn поперек НГП

FJ 6 б