Способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов изделий

Способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1>744301 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 291276 (21) 2435780/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 3006,80 Бюллетень № 24

<5 )М. КЛ.2

G 01 N 25/72

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.1 (088. 8) Дата опубликования описания 05. 07.80 (72) Авторы изобретения

Е. Ф. Гаврилин, А. Л. Дайкер, B. В. Басов, A. Е. Конаш и A. Н. Белокур

Научно-исследовательский институт металлургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ

И ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области контроля качества поверхности прокатной продук ции в черной металлургии.

В настоящее время контроль качества понерхности проката н анной металлургии производится: .::;- правило, на последней стадии rе.= ;: —,::,:;. — перед отправкой потребител .,:ироко используемым методом является визуальный. Контролер-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 обрабатынать поверхность, во много раэ превышающую нужную. 2О

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 близким, техническим решением является способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов изделий, основанный на нагреве изделия токами высокой частоты и регистрации дефектов по наличию градиента температуры поверхности (2).

Известные методы обладают общим недостатком — имеют низкую чувствительность и разрешающую способность к выявлению дефектов на поверхности металлических изделий. Они позноляют выявлять дефекты (трещины, пустоты, включения и т; п.), расположенные перпендикулярно направлению теплового потока и имеющие протяженность, соизмеримую с толщиной изделия.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности и чувствительности способа.

Для этого нагрев заготовки ведут с частотой тока, при которой глубина нагрева ранна толщине контролируемого слоя, а заготовку перемещают со скорос тью О, 4-1 м/c .

744301 учитывая необходимость исключения образования окалины и обезуглероженного слоя на поверхности прокатных заготовок, нагрев последних нецелесообразно производить выше 150-250 С.

8 этом случае глубина проникновения вихревых токов увеличивается не более, чем на 20В и является обратно пропорциональной корню квадратному из частоты, Сущность предложенного способа обнаружения дефектов заключается в следующем. В тепловых методах контроля с использованием традиционных средств нагрева градиент температур на поверхности изделия, являющийся критерием наличия дефекта, обусловлен различной скоростью передачи тепла на дефектных и беэдефектных участках иэделия. На массивных металлических изделиях, в частности, прокатных эаготовках, добиться градиента температур более нескольких десятков градусов даже на относительно крупных дефектахх, как правило, не удаетс я .

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

В районе дефекта происходит концентрация магнитного поля, вследствие чего удельная плотность Bихревых токов становится выл»е. 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 плстности 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 дефектными 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 эа счет влияния теплопроводимости материала изделия.

Это влияние необходимо свести к минимуму, для чего необходимо сократить время от момента возникновения градиента до момента измерения, т. е. время удаления контролируемого участка иэ эоны нагрева. Этот отрезок времени 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 r — 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.

Иэ равенства толщины нагрева (глубины проникновения тока) глубине контролируемого слоя по описанной вы»е 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 преобраэователя. Она равна 92 кВт.

Предлагаемый способ позволит производить выборочную зачистку заготовок взамен сплошной, что дает значительный экономический эффект. Этот эффект будет получен Эа 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, преимущественно прокатных заготовок, основанный на нагреве поверхности заготовки токами высокой частоты и регистрации дефектов по наличию градиента температуры поверхности, о т л и : а ю шийся тем, что, с целью повы»ения разрешающей способности и чувствительности способа, нагрев заготовки ведут с частотой тока, при которой глубина нагрева равна толщине контролируемого слоя, а

744301

Составитель С. Беловодченко .Редактор Н. Коляда Техред Л.Теслюк Корректор И. Муска

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,,Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3658/3

Филиал ППП Патент ° г ° Ужгород, ул. Проектная, 4 эаготовку перемещают со скоростью

0,4-1 м/c..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 263969, кл. G 01 N 25/72, 1967.

2. Патент США 9 3681970, кл. 73-154 ° 1970 (прототип).