Способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов изделий

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 744301Фр,", /г.- д(5)М. Кл.2 6 01 И 25/72 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХИ ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ИЗДЕЛИЙ Изобретение относится к области контроля качества поверхности прокатной продукции в черной металлургии.В настоящее время контроль качест ва понерхности проката н анной металлургии производится: ; правило, на последней стадии ге;:;: - ,.,:;, - 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 5 оператора, не может дать полного представления о дефектах. По этой причине при зачистке зачастую приходится обрабатынать поверхность, во много раэ превышающую нужную.20В 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 понышение разрешающей способности и чувствительности способа. Для этого нагрев заготовки ведут с частотой тока, при которой глубина нагрева ранна толщине контролируемого слоя, азаготовку перемещают со скоростью 0,4-1 м/с.учитывая необходимость исключения образования окалины и обезуглероженного слоя на поверхности прокатных заготовок, нагрев последних нецелесообразно производить выше 150-250 С.6 этом случае глубина проникновения вихревых токов увеличивается не бо(ее, чем на 20 и является обратно пропорциональной корню квадратному из частоты,Сущность предложенного способа обнарукения дефектов заключается в следующем. В тепловых методах контроля сиспользованием традиционных средств нагрева градиент температур на поверхности изделия, являющийся критерием наличия дефекта, обусловлен различной скоростью передачи тепла надефектных и беэдефектных участкахиэделия. На массивных металлическихизделиях, в частности, прокатных эаготовках, добиться градиента температур более нескольких десятков градусов даже на относительно крупных дефектах, как правило, не удается,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 этихучастках.В районе дефекта происходит концентрация магнитного поля, вследствие чего удельная плотность вихревых токов становится вьпае, 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 дефектовдос тига ется лишь в том случае, когдатолщина 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 частотытока. 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 возникновенияградиента до момента измерения, т. е, время удаленияконтролируемого 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.П р и м е р. Заготовка - квадрат 80 мм, ст. 65 г - ферромагнитная сталь, Глубина преимущественного залегания дефектов - толщина контролируемого слоя - 0,25 мм. Локальный перегрев определяют с помощью термочувствительного покрытия, с температурой термохимического превращения 250 оС. Следовательно, средняя температура нагрева всей поверхности при скорости движения заготовки равной 0,4 м/с (не менее) должна составлять 200220 С, Толщина нагреваемого слоя 0,25-0,3 мм,Иэ равенства толщины нагрева (глубины проникновения тока) глубине контролируемого слоя по описанной выде методике определяют частоту тока.Она равна 9500 Гц.Выбирают машинный преобразователь частоты на 10 10 з 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, конструкцияиндуктора) 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 машинноевремя на зачистке металла.формула изобретенияСпособ 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 ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьнаения разрешающей способности и чувствительности способа, нагрев заготовки ведут с частотой тока, при которой глубина нагрева равна толщине контролируемого слоя, а.Редактор Н. Коляда Техред Л.Теслюк Корректор И. Муска Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5Заказ 3658/3 филиал ППП ПатентффгУжгород, ул. Проектная, 4 эаготовку перемещают со скоростью0,4-1 м/с.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ф 263969кл. 6 01 О 25/72, 1967. 2. Патент США 9 3681970,кл. 73-1541970 (прототип).