Способ исследования дефектныхСлОЕВ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/24 

Изобретение относится к неразрушающему способу контроля дефектов (прижогов), возникающих при шлифовании и заточке изделий из инструментальной стали, например, режущего инструмента, и может быть использовано в любой отрасли промышленности, изготовляющей и использующей режущий инструмент.

Известен способ для измерения толщины гальванических покрытий, по которому электролитический элемент располагают на поверхности контролируемого покрытия и включают в цепь генератора линейнорастущего напряжения. Изменение тока, проходящего через элемент, является сигналом о качестве покрытия. Этот сигнал усиливается усилителем и преобразовывается в последовательность прямоугольных импульсов преобразователем. Амплитудный селектор фиксирует амплитуду импульсов в момент перфорации покрытия и СБОИМ сигналом прекращает рост напряжения генератора. При этом стрелочный индикатор, связанный, с узлом управления генератора, указывает значение толщины слоя 1.

Однако этим способом невозможно определить различные состояния одного и того же материала.

Известен также способ исследования дефектных слоев, возникающих на поверхности стальных изделий при шлифовании и заточке, включающий травление в растворе пассивирующей кислоты с последующей визуальной оценкой поверхности 2J.

Этот способ позволяет выявить дефекты как на плоской, дак и на криволинейной шлифованной поверхности. Но этот способ требует применения нескольких ванн и сопряжен с трудностями по поддержанию состава рабочих растворов. Чувствительность такого химического способа для сложнолегированных инструментальных сталей очень низка.

Целью изобретения является повышение чувствительности и обеспечение возможности определения глубины дефектных слоев.

Для этого травление проводят в трехэлектродной ячейке при пропускании анодного тока в потенциостатическом режиме в области потенциалов, в пределах которой скорость травления дефектных участков на

1---2 лорядка меныие, чем недефектных участков.

После травления покрывают электроизолирующей маской недефектные участки, проводят ювторное нотенциостатическое травление дефектных участков и измеряют плотность тока во времени.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема трехэлектродной ячейки для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - потенциодинамические анодные кривые для отпущенной по оптимальному режиму (а) и вторично закаленной после оптимального отпуска (б) контролируемой стали; на фиг. 3 - график зависимости «логарифм плотности анодного тока - время травления в потенциостатическом режиме для отпущенной по оптимальному режиму (в) и вторично закаленной после оптимального отпуска (г) контролируемой стали; на фиг. 4 - график зависимости «логарифм плотности анодного тока - время травления в потенциостатическом режиме для бездефектной стали (кривая д) и дефектной стали (кривые ей же различной глубиной дефектного слоя на шлифованной поверхности контролируемого стального изделия.

Устройство для осуществления способа представляет собой трехэлектродную ячейку, в которой имеются две емкости: емкость 1 - с пассивирующей кислотой, емкость 2 - с насыщенны.м раствором КС1.

В емкость 1 помещается катод 3 и изделие 4, являющееся анодом. В емкости 2 находится хлорсеребряный электрод 5 сравнения. Контакт растворов в емкостях 1 и 2 осуществляется с помощью электролитического ключа 6, часть которого, погруженная в емкость 1, заполнена рабочей кислотой, а часть, погруженная в КС1, заполнена КС1. Электролитический ключ должен быть расположен на расстоянии 1-2 мм от поверхности анода. Электролитическая ячейка подключена к потенциостату или потенциометру 7. Ток регистрируется с помощью самопищущего потенциометра КСП-4 или миллиамперметра 8. Травление производится при комнатной температуре в условиях свободного контакта с атмосферой.

Предлагаемый способ осуществляют еледующим образом.

Изделие с тщательно обезжиренной и обособленной поверхностью закрепляют в приспособлении и погружают в ячейку (1), Изделие катодно поляризуют (активируют) в течение 3-5 мин при потенциале на 0,1 - 0,2 В отрицательнее стационарного потенциала (2). Анодное травление осуществляют в потенциостатическом режиме при определенном потенциале в течение 1 мин, фиксируя изменение тока во времени (3).

Потенцкал травления в соответствии с маркой стали и рабочим электролитом выбирается из сопоставления потенциодинамических анодных кривых а и б на фиг. 2. Он находится в заштрихованной области на фиг. 2. При этом потенциале вторично закаленные слои на. поверхности изделия пассивируются, что характеризуется уменьшением тока в процессе травления до некоторого минимального значения. Оптимально отпущенные слои при этом потенциале находятся в состоянии активного растворения, что характеризуется ростом тока в процессе травления до некоторого максимального значения.

Вид кривых «логарифм плотности анодного тока - время травления в потенциостатическом режиме (lgi f(f)) при выбранном потенциале для оптимально отпущенного состояния (в) и вторично закаленного состояния (г) представлен на фиг. 3.

Изделие вынимают из раствора. и осуществляют визуальный осмотр. Светлые пятна указывают на наличие втормчно закаленных участков на контролируемой -поверхности.

Для оценки глубины вторично закаленного слоя обособляют светлый участок с помощью парафиновой или иной маски и повторяют операции 1 и 2. Выполняют анодное травление в потенциостатическом режиме при потенциале, выбранном по п. 3, фиксируя изменение тока растворения во времени. Анодное травление продолжают до скачкообразного возрастания тока.

Строят кривую lgi f(T)На фиг. 4 приведены кривые 1§1 (т), полученные в условиях анодного травления в потенциостатическом режиме для бездефектного состояния поверхностного слоя стального изделия (д) и для дефектного состояния (е и ж с разной глубиной дефектного слоя). Кривая (д) фиг. 4 аналогична кривой (в) фиг. 3 для оптимально отпущенного состояния.

Кривые (е и ж) фиг. 4 имеют два участка. Сначала ток стремится к некоторому минимальному значению в результате пассивации поверхности, а затем после стравливания вторично закаленного слоя ток скачкообразно возрастает до значений, соответствующих отпущенному состоянию. Продолжительность травления до скачка тока находится в связи с глубиной вторично закаленного слоя. Оценка глубины вторично закаленного слоя на изделии может быть осуществлена при сравнении полученной кривой lgi f(T) с калибровочными кривыми, построенными ранее для контролируемой стали в данной кислоте. Зная вид кривой, время до скачка тока при повторном травлении и уровень минимального тока (, можно оценить глубину вторично закалённого слоя, учитывая и глубину слоя, стравленного при операции 3.

Калибровочные кривые строят на основании данных, полученных на небольших

модельных образцах (до 20 г) с разной глубиной вторично закаленного слоя. Глубину вторично закаленного слоя на модельных образцах оценивают по потере веса образца за время анодного травления, отнесенной к плотности Стали и к площади контролируемой поверхности.

Формула изобретения

1. Способ исследования дефектных елоев, возникающих на поверхности стальных изделий при шлифовании и заточке, включающий травление в растворе пассивирующей кислоты с последующей визуальной оценкой поверхности, отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности, травление проводят в трехэлектродной ячейке при пропускании аноднбго тока в потенциостатическом режиме в области потенциалов.

в пределах которой скорость травления дефектных участков на 1-2 порядка меньше, чем недефектных участков.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения глубины дефектных слоев, после травления покрывают электроизолирующей маской недефектные участки, проводят повторное потенциостатическое травление дефектных участков и измеряют плотность тока во времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N° 322601, кл. G 01 В 7/06, 1971.

2.Инструкция по обнаружению мягких пятен и ожогов на деталях подщипников из специальных сталей методом травления, ВНИИ подшипниковой промышленности. М., 1966 (прототип).

Wuz.f

,)

О

Igi I //

/

2ff,5/,0f,5

/7omef f/ff (Bf MX. c. з)

Фиг. Z