Способ контроля физико-механических свойств металлов

Способ контроля физико-механических свойств металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля . Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет использования линейной зависимости температурного коэффициента скорости распространения продольных колебаний от физико-механических характеристик металла . В металле возбуждают и принимают продольные ультразвуковые (УЗ) колебания при различных температурах, при которых не происходит полиморфных превращений его структуры. Измеряют любым известным образом скорость распространения УЗ колебаний в металле при различных температурах и по результатам вычисляют температурный коэффициент скорости распространения продольных УЗ колебаний, по которому и определяют с помощью тарировочных зависимостей искомые физикомеханические характеристики. 7 ил. сл С

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГоспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837172/28 (22) 08.06.90 (46) 23.12,92. Бюл. М 47 (71) Новосибирский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А. В. Коваленко, В, В. Муравьев, А. А.

Лебедев и А. В. Шарко (56) Дефектоскопия, 1989, N. 4, с. 46 — 52.

Ботаки А, А,,Ульянов B. Л.,Шарко А; В.

Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов, M.:

Машиностроение, 1983, с. 58-59. (54) СПОСОб КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оценке физикомеханических свойств металлов с помощью ультразвука, и может быть использовано для контроля структуры и твердости металлических изделий труб, железнодорожных рельсов, котлов ТЭЦ, подвергающихся в процессе технологического цикла изменению фиэйко-механических свойств и структуры.

Известен способ термомагнитного контроля режима термической обработки, при котором производится контроль механических свойств металлов, в том числе и твердости. Согласно этому способу, изделие перед проведением испытаний нагревают и по разности магнитных характеристик материалы в холодном и нагретом состоянии судят о механических свойствах металлов, „„. Ы„„1783408 Al повышение достоверности контроля за счет использования линейной зависимости температурного коэффициента скорости распространения продольных колебаний от физико-механических характеристик металла. В металле возбуждают и принимают продольные ультразвуковые (УЗ) колебания при. различных температурах, при которых не происходит полиморфных превращений его структуры. Измеряют любым известным образом скорость распространенйя УЗ колебаний в металле при различных температурах и по результатам вычисляют температурный коэффициент скорости распространения продольных УЗ колебаний, по которому и определяют с помощью тарировочных зависимостей искомые физикомеханические характеристики. 7 ил.

Кроме того, известен способ, являющийся прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в том, что возбуждают в металле при фиксированной температуре продольные колебания, принимают возбужденные колебания, измеряют скорость их распространения и с помощью измеренной величины определяют физикомеханические свойства металла.

Однако в указанном способе недостатком является низкая достоверность контроля физико-механических свойств, так как зависимость скорости распространения ультразвуковых колебаний от твердости является нелинейной; причем наибольшая крутизна этой зависимости приходится на область больших значений твердости, В этой зоне акустический метод оценки меха1783408 нических свойств металлов имеет наибольшую погрешность.

Целью предлагаемого изобретения является повышений достоверности контроля, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изменяют температуру металла до величины, не вызывающей полиморфных превращений его структуры, дополнительно измеряют скорость распространения колебаний при измеренной температуре, вычисляют температурный коэффициент " скорости распространения продольных колебаний в металле, а физико-механические характеристики металла определяют по величине теми е ратур ного коэффи цивйта с помощью тарировочных зависимостей.

На фиг. 1 представлена зависимость скорости распространения продольных ультразвуковых волн, измеренной при =20 и

t=80 от изменения физико-механических свойств (твердости); на фиг. 2 — зависимость скорости распространения продольных ультразвуковых волн, измеренной при t=20 и

t=80 от изменения физико-механических свойств (предела текучести): на фиг. 3 — 3aвисимость скорости распространения продольных ультразвуковых волн, измеренной при т=20 и т=80 от изменения физико-механических свойств (предела прочности); на фиг. 4 — зависимость температурного коэф.фициента скорости продольных ультразвуковых волн от физико-механических свойств (твердости); на фиг. 5 — зависимость температурного коэффициента скорости продольных ультразвуковых волн от физико-механических свойств (предела текучести); на фиг. 6 — зависимость темпе ратурного коэффициента скорости продольных ультразвуковых волн от физико-механических свойств (предела прочности); на фиг. 7блок-схема устройства, реализующего заявленный способ.

Устройство, реализующее способ, содержит блок запуска 1, генератор — 2, блок задержки (усилитель) — 3, схема совпадения—

4, усилитель зондирующих импульсов —.5, пьезоэлектропреобразователь, преобразующий ймпульс генератора в ультразвуковой импульс — 6, пьезопреобразователь, принимающий ультразвуковой импульс — 7, измеритель частоты — 8, металл — 9, фиксиро ванная база на поверхности изделия АБ.

ll р и м е р. Для эксперимента взяты образцы из стали 30ХГСА.

При -20 на металле 9 на фиксированной базе АБ размещают пьезоэлектропреобразователи 6, 7 и возбуждают при помощи блока запуска 1 генератором 2 в изделии ультразвуковые колебания, Одновременно включается блок задержки 3, вырабатывающий короткий стробирующий импульс через интервал времени пробега ультразвукового колебания по фиксированной базе АБ контролируемого иэделия. Сигнал с приемного пьезопреобразователя 7 через усилитель зондирующих импульсов 5 поступает на схему совпадения 4, а на другой ее вход подается по схеме коррекции

10 стробирующий импульс из блока задержки

3, затем вновь на усилитель зондирующих импульсов 5. Измеритель частоты 8 подключается к выходу генератора 2 для измерения частоты распространения ультразвуковых колебаний, связанной с физико-механичепоскольку керамика пьеэоэлектропреобразователя работает в диапазоне температур не выше 1000, выбирают температуру нагрева 800) в муфельной печи с принудительной вентиляцией выдерживают 5 минут. Изме30 ряют при этой температуре с помощью описанного устройства скорость распространения ультразвуковых колебаний, Полученные физико-механические характеристики представлены в виде графиче35 ских зависимостей скррости распространения продольных ультразвуковых волн от твердости (фиг. 1), предела текучести (фиг, 2), предка прочности.(фиг. 3).

40 Эти зависимости получены при лдвух различных температурах: 20 С и 80 С, Пользуясь этими графиками вычисля ют температурные коэффициенты - — для

h,Ñ

45 каждой характеристики (HV, а>, on), строят тарировочные графики, представленные: на фиг. 4 — для зависимости температурного коэффициента продольных ультразвуковых волн от твердости, на фиг. 5

50 — для зависимости температурного коэффициента скорости продольных ультразвуковых волн от предела текучести, на фиг. 6— для зависимости температурного коэффициента скорости продольных ультразвуко55 вых волн от предела прочности.

С помощью полученных тарировочных зависимостей (фиг, 4-6) по величине температурного коэффициента определяют физико-механические характеристики металлов, " скими свойствами металла. Строят графики зависимости скорости распространения . про- дольных ультразвуковых волн от твердости металла (фиг. 1), измеренных при

20 t=200, от предела текучести (фиг. 2), от предела прочности (фиг. 3), Нагревают металлическое изделие до 80 (температуры, не вызывающей полиморфных превращений, которые для этого металла порядка 800 С, 1783408

Суян,и/с

1_#_ бЮ бИЮ бди

f00

Формула изобретения

Способ контроля физико-механических свойств металлов, заключающийся в том, что возбуждают в металле при фиксированной температуре продольные ультразвуковые колебания, принимают возбужденные колебания, измеряют скорость их распространения и с помощью измеренной величины определяют физико-механические свойства металла, от ли ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, изменяют температуру металла до величины; не вызывающей полиморфных превращений его структуры, дополнительно измеряют скорость распространения коле5 баний при измененной температуре, вычисляют температурный коэффициент скорости распространения продольных колебаний в металле, а физико-механические характеристики металла определяют-по величине тем10 пературного коэффициента с помощью тарировочных зависимостей.

185р

dC м/с

dТ фюl

4Q

075

РЮ

ЮЯ E0

ЛС pf/с

3Т граУ

05Р

Р75

f756

Сузи,ж/с

61ГР

5p рр МЮа

1783408 д7Я

070

Фиг b

Корректор Н.Ревская

Редактор

Заказ 4511 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Разыская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

8С м/с

d 7 гр Ы

Составитель А. Шарко

Техред М.Моргентал

g юла