Ультразвуковой способ определения твердости поверхностно закаленных слоев изделий

Союз Соеетсиид Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Ц 7295 ОЗ(51)М; Кл. 6 01 Я 29/006 01 Н 3/40 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий,(72) Авторы изобретения А.ХВопилкин, А,П, Шишов, И.Н. Ермолов и Л.В. Басацкая Научно-производственное объединение по технологии машиностроения(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ПОВЕРХНОСТНО ЗАКАЛЕННЬИ СЛОЕВ ИЗДЕЛИИ Изобретение относится к ультразвумовому нераэрушающему контролю изде+лий и может быть использовано дляконтроля качества поверхностно закаленных слоев валков холодной прокатки,Известен способ определения кри-.вой твердости валков, заключающийсяв том, что готовый валок разрезают вдиаметральной плоскости, измеряюттвердость с помощью твердомера в различных точках сечения валка и по полученным результатам строят кривуютвердости валка 11).Недостаток его заключается в том,что он является разрушающим.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является ультра"звуковой способ определения твердости поверхностно закаленных слоев изделий типа валков холодной прокатки,заключающийся в том, что в изделии спомощью двух искателей в процессе ихперемещения по его поверхности навстречу друг к другу возбуждают ипринимают ультразвуковые волны и попараметрам принятых сигналов судято твердости поверхностно закаленногослоя изделия (2). Согласно известному способу в изделие излучают продольные ультразву"ковые 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 бытьприняты вторым искателем. Измеряярасстояние между искателями, в момент минимума амплитуды принятогосигнала и приращения амплитуды сигнала после максимума, можно построитькривую твердости валка. Недостаткамиизвестного способа, являются низкаяточность и достоверность контроля,Связано это со сзтедующим, Большинство типов валков, закаленных токамипромышленной частоты, имеют большую(более 6 мм) переходную зону, в которой происходит все изменение скорости ультразвука. В этом случае градиент изменения скорости настолькомал, что ультразвуковые волны слабоили совсем не рефрагируют. Минимумраэьывается или вовсе отсутствует,что, естественно, снижает точностьи достоверность показаний,15 ь 20 на величину Ст согде Рр Формула изобретения Для повышения точности и достоверности получения распределения твер"дости в закаленных слоях по их сечению ультразнуковые волны возбуждаюти принимают в изделии под вторым критическим углом, измеряют н моментмаксимума принятого сигнала, обусловленного рефракцией поперечной волныв закаленном слое изделия, расстояние между искателями и временной интервал между укаэанным сигналом исигналом, обусловленным распространением поверхностной волны, по измеренным параметрам определяют характер распределения скорости распространения поперечной волны по сечениюзакаленного слоя, учитывая который,а также значения максимальной и минимальной твердости контролируемогоиэделия, получают искомое распределение твердости по сечению изделия.На Фиг,1 показаны кривая а изменения скорости поперечной волны икривая б изменения твердости налка по радиусу от рабочей поверхностивалка; на Фиг. 2 показано расположение искателей на поверхности валка;на Фиг, 3 дана кривая зависимостиамплитуды рефрагированной поперечнойволны н закаленном слое валка от расстояния между искателями; на Фиг. 4дан график зависимости временного интервала между поперечной рефрагированной и поверхностной волнами отрасстояния 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 котором амплитуда принятого сигнала, соответствующего рефрагированной поперечной волне, достигает максимального значения А,щ, (см, Фиг. 3).Измеряют в этом положении расстояние 1. между точками ввода ультразвуковых искателей и временной интервал ТА (см. Фиг, 4) между импульсами, соответствующими поперечной рефрагиронанной и поверхностной волнам.По измеренным параметрам Т и Ь восстанавливают кривую чс".корости Ст (см, фиг. 1) путем расчета узловых точек кривой, например точки 2 , определяемой как расстояние по 1сечению валка от его поверхности к центру, при котором скорость С остается постоянной,и точки Р являющейся стороной угла наклона кривой скорости .Рассчитать Е и Р можно иэ системы уран нений т - Ььи.2 ЕАНВАс. С С е сознмн,2 з 1 л 6- Йп -- юр 1 ассой где С - скорость поверхностнойУЗК волны;25 6 - угол ввода УЗК-луча.Поскольку Ст и и Стизвестныи являются постоянными для даннойстали валков, измеренных параметровпрактически достаточно для носстанонЗ 0 ления нсей кривой скорости.По полученной системе уравненийрассчитываются номограммы; таким образом, определение Е и Р сводитсяк нахождению их по графикам.35 Как отмечалось выше, между кривойскорости и кривой твердости существует четкая корреляционная связь,позволяющая восстанавливать кривуютвердости, Например, точка 2 соот, ветствует точке на кривой Н, гдетвердость спадает на 4-6 ед. ННС, аточка, в которой скорость изменяется ответствует точке на кривой твердости,В + Н" или примерно 40-42 ед. НЕС.Максимальная и минимальная тнердости валка также являются постоянными величинами, что и позволяет восстановить всю кривую твердости,Таким образом, предложенный способ позволяет восстанавливать по па" раметрам рефрагированных ультразвуковых волн кривую твердости валкон широкого класса с любой величиной переходной зоны, Точность восстановления примерно 2 ед. НЕС. Ультразвуковой способ определения65 твердости поверхностно закаленныхсл ателлан аеея яиюсюм Осск 7/а 7 иае Оа Оайдс( е:; аау а(1(:((ЗЪ Ъ ь,( (ю ьь Фд ьь ьРасстр жду (асеателе Составитель Л. Тришинаор Т, Шагова Техред Ж.Кастелевич(; - Корректс еселовская Под енного комитет етений и откры Раушская наб ираж 1019 ПИ Госуда о делам и Москва,ное ССР 254/38 ст об -3 ц 113 ород, ул, Проектная,слоев изделий типа валков холоднойпрокатки, заключавшийся в том, чтовозбуждают и принимают в иэделии ультразвуковые волны двумя искателями впроцессе их относительного перемецения в противоположных направленияхи по параметрам принятых сигналов определяют твердость поверхностно закаленного слоя, о т л и ч а ю ц и йс я тем, что, с целью повышенияточности и достоверности полученияраспределения твердости в закаленныхслоях по их сечению, ультразвуковыеволны возбуждают и принимают в иэделии под вторым критическим углом,измеряют в момент максимума принятого сигнала, обусловленного рефракцией поперечной волны в закаленномслое изделия, расстояние между искателями и временной интервал между укаэанным сигналом и сигналом, обусловленным распространением поверхностной волны, по измеренным параметрам определяют характер распределенияскорости распространения поперечнойволны по сечению закаленного слоя,учитывая который, а также значениямаксимальной и минимальной твердостиконтролируемого иэделия, получают искомое распределение твердости по сечению изделия. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гедеон М,В. и др, Термическаяобработка валков холодной прокатки.М., фМеталлургия, 1973, с. 145.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2106594,кл. О 01 О28/04, 1975,