Ультразвуковой способ определения твердости поверхностно- закаленных слоев изделий

 

Союз Соеетсиид

Социалистическид

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 3001.78 (21) 2576054/25-28 (51) М; Кй. с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

G N 29/00

G 01 N 3/40

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 250480, Бюллетень №, 15

Дата опубликования описания 280480 (5З) УДК620 179 .16 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Õ ° Вопилкин, A.Ï. Шишов, И.Н. Ермолов и Л.В. Басацкая

Научно-производственное объединение по технологии машиностроения (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

ПОВЕРХНОСТНО ЗАКАЛЕННЬИ СЛОЕВ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относитс я к ультразву . овому нераэрушающему контролю изде+ лий и может быть использовано для контроля качества поверхностно закаленных слоев валков холодной прокатки, Известен способ определения кри-. вой твердости валков, заключающийся в том, что готовый валок разрезают в диаметральной плоскости, измеряют твердость с помощью твердомера в различных точках сечения валка и по полученным результатам строят кривую твердости валка (11.

Недостаток его заключается в том, что он является разрушающим.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой способ определения твердости поверхностно закаленных слоев изделий типа валков холодной прокатки, заключающийся в том, что в изделии с помощью двух искателей в процессе их перемещения по его поверхности навстречу друг к другу возбуждают и принимают ультразвуковые волны и по параметрам принятых сигналов судят о твердости поверхностно закаленного слоя изделия (2).

Согласно известному способу в изделие излучают- продольные ультразвуковые колебания под первым критическим углом. Благодаря тому, что в закаленном слое валка существует определенное распределение скорости ультразвуковых волн, последние, распространяясь в слое рефрагируют, выходят на поверхность валка и могут быть приняты вторым искателем. Измеряя расстояние между искателями, в момент минимума амплитуды принятого сигнала и приращения амплитуды сигнала после максимума, можно построить кривую твердости валка. Недостатками известного способа, являются низкая точность и достоверность контроля, Связано зто со следующим, Большинство типов валков, закаленных токами промьвнленной частоты, имеют большую (более 6 мм) переходную зону, в которой происходит все изменение скорости ультразвука. В этом случае градиент изменения скорости настолько мал, что ультразвуковые волны слабо или совсем не рефрагируют. Минимум раэьывается или вовсе отсутствует, что, естественно, снижает точность и достоверность показаний.

729503

Для повышения точности и достоверности получения распределения твердости в закаленных слоях по их сечению ультразнуковые волны возбуждают и принимают в изделии под вторым критическим углом, измеряют а момент максимума принятого сигнала, обусловленного рефракцией поперечной волны в закаленном слое изделия, расстояние между искателями и временной интервал между укаэанным сигналом и сигналом, обусловленным распространением поверхностной волны, по измеренным параметрам определяют характер распределения скорости распространения поперечной волны по сечению закаленного слоя, учитывая который, а также значения максимальной и минимальной твердости контролируемого иэделия, получают искомое распределение твердости по сечению изделия.

На фиг,1 показаны кривая а изменения скорости поперечной волны и кривая б изменения твердости налка по радиусу от рабочей поверхности валка; на фиг. 2 показано расположение искателей на поверхности валка; на фиг, 3 дана кривая зависимости амплитуды рефрагированной поперечной волны н закаленном слое валка от расстояния между искателями; на фиг. 4 дан график зависимости временного интервала между поперечной рефрагированной и поверхностной волнами от расстояния между искателями.

Предложенный способ может быть осуществлен следующим образом.

На валок 1 устанавливают друг против друга вдоль оси валка ультразвуковые искатели 2 и 3 (см. фиг. 2). Возбуждают и принимают ультразвуковые волны под вторым критическим углом, при этом возникает поперечная волна

4, которая подвергается рефракции в закаленном слое иэделия, и поверхностная волка 5. Поскольку скорость поверхностной волны примерно на 7-9% меньше скорости поперечных волн, на некотором расстоянии между искателями поперечная волна начинает обгонять поверхностную и на экране дефектоскопа появляются два импульса, соответстнующие обеим волнам. Импульс поверхностной волны в этом случае удобно использовать в качестве опорного при измерении временного интервала поперечной рефрагированной вол.ны. Перемещая искатели, приближая или раздвигая их, находят такое положение, при koTором амплитуда принятого сигнала, соответствующего рефрагированной поперечной волне, достигает максимального значения А„„„, (см. фиг. 3) .

Измеряют в этом положении расстояние 1.„,„, между точками ввода ультразвуковых искателей и временной интервал Т(„,„(см. фиг, 4) между импульсами, соответствующими поперечной рефрагиронанной и поверхностной волнам.

По измеренным параметрам Т и Ь„„„ восстанавливают кривую чс.корости С (см. фиг. 1) путем расчета узловых точек кривой, например точки

2, определяемой как расстояние по

I сечению валка от его поверхности к центру, при котором скорость С остаетс я постоянной, и точки P являющейся стороной угла наклона кривой скорости .

Рассчитать Z и Р можно иэ системы уран нений т — Ьвм

22

А

НВФс. С- С ° cos нмн.

2 sin 6 — Йп р 1 + cos

20 на величину Ст соответствует точке на кривой твердости, R + R

Ф " или примерно где Р р

40-42 ед. HRC.

Максимальная и минимальная тнердости валка также являются постоянными величинами, что и позволяет восстановить всю кривую твердости, Таким образом, предложенный способ позволяет восстанавливать по параметрам рефрагированных ультразвуковых волн кривую твердости валкон широкого класса с любой величиной переходной зоны. Точность восстановления примерно 2 ед. HRC.

Формула изобретения

Ультразвуковой способ определения твердости поверхностно закаленных где С „— с корость пов ерх иост ной

УЗК волны;

25 угол ввода УЗК-луча.

Поскольку Ст и„и Ст „„известны и являются постоянными для данной стали н алк ов, измеренных параметров практически достаточно для носстанонЗ0 ления нсей кривой скорости.

По полученной системе уравнений рассчитываются номограммы; таким образом, определение Z u P сводится к нахождению их по графикам.

35 Как отмечалось выше, между кривой скорости и кривой твердости существует четкая корреляционная связь, позволяющая восстанавливать кривую твердости, Например, точка 2 соот40, ветствует точке на кривой R, где твердость спадает на 4-6 ед. HRC a точка, в которой скорость изменяется ь а ° ь ъь о 4д

70 ь ь

М

Ъ к с

Расстаяние мем ф искателями

Фиг. 5 !

Т

PGccrr/а>7яие 609уйфее лР Жаердяаети ая;-)и"щ дал!. с

Ф.е. f

Расапаяние между искателями

Фие.к.

Составитель Л. Тришина

Редактор Т, Шагова Техред Ж.Кастелевич; - Корректор Я. Веселовская

Заказ 1254/38

Тираж 1019 Подписное

iiHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. ужгород ул Проектная 4 слоев изделий типа валков холодной прокатки, заключавшийся в том, что возбуждают и принимают в иэделии ультразвуковые волны двумя искателями в процессе их относительного перемещения в противоположных направлениях и по параметрам принятых сигналов определяют твердость поверхностно закаленного слоя, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности получения распределения твердости в закаленных слоях по их сечению, ультразвуковые волны возбуждают и принимают в иэделии под вторым критическим углом, измеряют в момент максимума принятого сигнала, обусловленного рефракцией поперечной волны в закаленном слое изделия, расстояние между искателями и временной интервал между укаэанным сигналом и сигналом, обусловленным распространением поверхностной волны, по измеренным параметрам определяют характер распределения скорости распространения поперечной волны по сечению закаленного слоя, учитывая который а также значения максимальной и минимальной твердости контролируемого иэделия, получают искомое распределение твердости по сечению изделия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гедеон М.B. и др. Термическая обработка валков холодной прокатки.

М., Металлургия, 1973, с. 145.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2106594, кл. G 01 8 I 28/04, 1975,