Способ контроля качества упрочнения стальных изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504 С 21 D 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCK0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3409387/22-02 (22) 12.03.82 (46) 23.05.86. Бюл. Р 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт (72) Ю.В.Клименко (53) 621.658.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 933745, кл. С 21 D 9/22, Лифшиц Б.Г. Физические свойства металлов- и сплавов. — M.: Металлургия

1980, с.133. (54)(57) СПОСОБ KOHTPOJM КАЧЕСТВА

УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, при котором к изделию прикладывают электрическое напряжение, пропускают ток и одновременно измеряют параметр контроля степени упрочнения, о т л и„„SU„, 232697 A1 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества контроля. и расширения области применения, через изделия пропускают импульс тока, в качестве параметра контроля степени упрочнения выбирают температуру нагрева в течение времени пропускания импульса тока, при этом величину напряжения, время пропускания импульса тока и мощность источника электрической энергии устанавливают иэ условия нагрева изделия до температуI ры, не. превышающей температуры начала термического разупрочнения иэделия, и значения указанных параметров подцерживают постоянными при определении параметра контроля в процессе контроля качества упрочнения..

1 l 23

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к контролю качества упрочнения машиностроительных иэделий методами, изменяющимй структуру их металла.

Цель изобретения — повышение качества контроля и расширение области применения.

Предлагаемый способ контроля качества упрочнения изделий осуществляют следующим образом.

Для металла конкретных упрочняемых изделий предварительно определяют оптимальное значение контролирующего параметра. С этой целью исследуют микроструктуру, механическую прочность металла и эксплуатационные свойства изделий из него при различных режимах упрочнения тем или иным методом. По результатам указанных исследований определяют. оптимальное структурное состояние металла, удовлетворяющее требованиям к изделию.

К изделию, металл которого находится в указанном оптимальном структурном состоянии, подводят электрическое напряжение и-пропускают импульс тока, при этом значения параметров импульса тока — напряжение, время прицожения напряжения и мощность источника тока, выбирают иэ условия нагрева изделия эа время приложения напряжения до температуры, не превышающей температуру начала термического разупрочнения металла изделия. Одновременно измеряют одним из известных методов температуру изделия и фиксируют ее максимальную величину в течение времени приложения к нему электрического напряжения, Величину максимального значения температуры принимают в качестве контролирующего параметра.

В процессе контроля упрочненных изделий через каждое из них пропускают импульс тока тех же параметров, что и при определении значения контролирующего параметра и фиксируют тем же методом максимальную температуру изделия за время приложения к нему электрического напряжения.

Сравнивая измеряемое значение максимальной температуры контролируемого изделия с оптимальным значением контролирующего параметра, опре» деляют степень упрочнения конкретного изделия.

Если измеряемое максимальное значение температуры изделия равно опП р и и е р. Контролируют качество заготовок сверл диаметром 5,0 мм из бьк.трорежущей стали P6N5, упрочненных электроимпульсной обработкой, предварительно подвергнутых закалке от 1220 C и двукратному отпуску при

560 С по 1 ч.

Иетод электроимпульсного упрочнения основан, как и термообработка с нагревом в соляных ваннах или печах, на растворении карбидной фазы, что снижает теплоемкость быстрорежущей стали. Таким образом. предла5

l5

ЗО

45 тимальному значению контролируемого параметра, изделие упрочнено оптимально, если измеряемое максимальное зна- чение температуры меньше оптимального значения, то требуемой степени упрочнения не достигают.

Допустимое отклонение измеряемого максимального значения контролирующего параметра от его оптимального значения определяют дополнительными исследованиями свойств металла, структурное состояние которого соответствует найденному отклонению.

Выбор в качестве параметра, контролирующего степень упрочнения металла, температуры упрочненного изделия в указанных условиях обосновывается следующим.

Следс.твием таких методов упрочнения машиностроительных изделий, как термическая обработка, электроимпульсная обработка и др., является изменение структурного состояния их металла. Оптимальному упрочнению соответствует некоторое конкретное структурное состояние металла. В свою очередь, различное структурное состояние металла характеризуется строго определенным значением теплоемкости.

Если в два одинаковых изделия, металл которых находится в различном структурном состоянии, ввести в одинаковых условиях одно и то же количество тепла, то их температура различается во столько раз, во сколько раз различна их теплоемкость. В частности, температура изделий в этих условиях обратно пропорциональна их теплоемкости.

Таким образом, температура уппрочненного изделия в стабилизированных условиях его нагрева, указанных выше, является объективным критерием качества упрочнения.

1232697

ВНННПН Заказ 2739/28 Тираж 552 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, гаемый способ контроля применим и для этого способа упрочнения.

Предварительными исследованиями структуры (микроскопия), прочностных характеристик (механические испытания) и стойкости сверл (испытания резанием) определяют оптимальный режим электроимпульсного упрочнения заготовок сверл указанного диаметра длиной 50 мм: длительность импульса то- 10 ка 0,04 с, величина (сила) тока

12 кА, охлаждение заготовки свободное на воздухе. После данной обработки получают NRC64 НКС = 61, Б

= 410 кг/мм. f5

Для заготовок, упрочненных на указанном оптимальном режиме, определяют значение контролирующего параметра— максимальную температуру нагрева образца в условиях контроля качества уО на лабораторной установке мощностью

30 кВт при величине прилагаемого напряжения 10 В и длительности прило" жения напряжения 0,08 с, При этом максимальная температура (средняя 2S при контроле 10 образцов) составляет

430 С с колебаниями для различных образцов не более 2Х.

Затем две партии заготовок (по

10 шт. в каждой) подвергают электроимпульсному упрочнению на режимах, отличающихся от оптимального меньшей силой тока (10 кА) и большей силой тока (14 кА), т.е. умышленно организовывают отклонения режима упрочне—

35 ния от оптимального для оценки чувствительности предлагаемого способа контроля к отклонениям качества упроч нения изделий.

Ъ

Контроль укаэанных двух партий заготовок в тех же условиях, в которых определяют значение контролирующего параметра, оптимально .упрочненной заготовки, показывает следующие результаты: максимальная температура заготовок первой партии (ток

10 кА) 180 С, второй партии (ток

14 кА) 450 С.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет оценить степень упроч50 нения изделий, т.е. контролировать качество упрочнения.

Современные методы и аппаратура позволяют измерять такие уровни температуры с погрешностью 2-3 С, т.е, погрешность измерения контролирующего параметра по предлагаемому способу не превышает 0,7Х.

Относительно низкое качество кон» троля по известному способу объясняется тем, что измеряемая величина черезвычайно мала и соизмерима с неучитываемыми изменениями электросопротивления переходных контактов измерительного устройства и изделия.

При фактическом сопротивлении заготовки сверла диаметром 5 и длиной

50 мм, равном 1,2 ° 10 Ом-м, опреде- ленном усреднением результатов 100 измерений, разброс значений сопротивления достигает +20X..

В отличие от лабораторного способа контроля (известного) предлагаемый может применяться непосредствен но на производственном участке упрочнения изделий, что обеспечивает возможность организовать более тщательный контроль качества посредством контроля представителя меньшей по численности партии изделий, способствует существенному снижению выпуска изделий пониженного качества, кро— ме того, он менее трудоемок.

Контроль по известному способу требует участия нескольких специалистов для подготовки образца и выполнения измерений и занимает несколько часов, контроль по предлагаь мому выполняется одним специалистом и занимает 1-2 мин.

Для некоторых методов упрочнеиия, например для электроимпульсной обработки, контроль качества упрочнения осуществляется непосредственно на установке электроимпульсной обработки самим оператором этой установки.

Более того, для этого метода контроль качества легко автоматизируется путем введения в цикл электроимпульсной об" работки операции периодического контроля непосредственно в контактньр зажимах установки.