Способ контроля качества упрочнения стальных изделий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 7 9) 04 С 21 Р 11 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 933745, кл. С 21 П 9/22,Лифшиц Б,Г. Физические свойства металлов и сплавов. - И,: Металлургия 1980, с,133.(54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, при котором к изделию прикладывают электрическое напряжение, пропускают ток и одновременно измеряют параметр контроля степени упрочнения, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с цельюповышения качества контроля. и расширения области применения, через изделия пропускают импульс тока, в качестве параметра контроля степениупрочнения выбирают температуру нагрева в течение времени пропусканияимпульса тока, при этом величину напряжения, время пропускания импульса тока и мощность источника электрической энергии устанавливает иэусловия нагрева изделия до температуры, не. превышающей температуры начала термического разупрочнения иэделия, и значения указанных параметровподдерживают постоянными при определении параметра контроля в процессе контроля качества упрочнения.П р и и е р, Контролируют качество заготовок сверл диаметром 5,0 мм из бьк;трорежущей стали РбИ 5, упроч" ненных электроимпульсной обработкой, предварительно подвергнутых закалке от 1220 С 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, предла 1 123Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к контролю качества упрочнения машиностроительных иэделий методами, изменяющимйструктуру их металла.Цель изобретения - повышение качества контроля и расширение областиприменения,Предлагаемый способ контроля качества упрочнения изделий осуществляютследующим образом.Для металла конкретных упрочняемых изделий предварительно определяют оптимальное значение контролирующего параметра. С этой целью исследуют микроструктуру, механическуюпрочность металла и эксплуатационныесвойства изделий из него при различных режимах упрочнения тем или инымметодом, По результатам указанныхисследований определяют. оптимальноеструктурное 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 иэусловия нагрева изделия эа время приложения напряжения до температуры,не превышающей температуру началатермического разупрочнения металлаизделия. Одновременно измеряют однимиз известных методов температуруизделия и Фиксируют ее максимальнуювеличину в течение времени приложения к нему электрического напряжения,Величину максимального значения температуры принимают в качестве контролирующего параметра.В процессе контроля упрочненныхизделий через каждое из них пропускают импульс тока тех же параметров,что и при определении значения контролирующего параметра и Фиксируюттем же методом максимальную температуру изделия за время приложения кнему электрического напряжения.Сравнивая измеряемое значениемаксимальной температуры контролируемого изделия с оптимальным значением контролирующего параметра, определяют степень упрочнения конкретного изделия.Если измеряемое максимальное значение температуры изделия равно оп 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 тимальному значению контролируемогопараметра, изделие упрочнено оптимально, если измеряемое максимальное зна-чение температуры меньше оптимального значения, то требуемой степениупрочнения 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, кактермическая обработка, электроимпульсная обработка и др., являетсяизменение структурного состояния ихметалла. Оптимальному упрочнениюсоответствует некоторое конкретноеструктурное состояние металла. Всвою очередь, различное структурноесостояние металла характеризуетсястрого определенным значением теплоемкости.Если в два одинаковых изделия,металл которых находится в различномструктурном состоянии, ввести в одинаковых условиях одно и то же количество тепла, то их температура различается во столько раз, во сколькораз различна их теплоемкость, В частности, температура изделий в этихусловиях обратно пропорциональна ихтеплоемкости,Таким образом, температура уппрочненного изделия в стабилизированных условиях его нагрева, указанных выше, является объективным критерием качества упрочнения.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 ка 0,04 с, величина (сила) тока 12 кА, охлаждение заготовки свободное на воздухе. После данной обработки получают МКС 64, НКС = 61 Бинг =410 кг/мм. 15Для заготовок, упрочненных на указанном оптимальном режиме, определяют значение контролирующего параметра - максимальную температуру нагрева образца в условиях контроля качества 2 О на лабораторной установке мощностью 30 кВт при величине прилагаемого напряжения 1 О В и длительности прило" жения напряжения 0,08 с, При этом максимальная температура (средняя 25 при контроле 10 образцов) составляет 430 С с колебаниями для различных образцов не более 2 Ж.Затем две партии заготовок (по 10 шт. в каждой) подвергают электро- импульсному 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.ЬКонтроль укаэанных двух партий заО готовок 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 упроч 50 нения изделий, т.е. контролировать качество упрочнения. Современные методы и аппаратура позволяют измерять такие уровни температуры с погрешностью 1 2-3 С, т.е, погрешность измерения контролирующего параметра по предлагаемому способу не превышает 0,72.Относительно низкое качество кон троля по известному способу объясняется тем, что измеряемая величина чрезвычайно мала и соизмерима с не- учитываемыми изменениями электро- сопротивления переходных контактов измерительного устройства и изделия. При фактическом сопротивлении заготовки сверла диаметром 5 и длиной 50 мм, равном 1,210 Ом м, опреде-ленном усреднением результатов 100 измерений, разброс значений сопротивления достигает +207.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 изделцй пониженного качества, кроме 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 контактньо зажимах установки.