Соколов К.Н. Оборудование термических цехов

Подождите немного. Документ загружается.

углероженного

закаленного слоев

применяют магнитные методы нераз-

рушающего контроля.

Магнитные методы определения

твердости а структуры. При

помощи

магнитных методов можно проводить

сплошной

контроль твердости

струк-

туры

деталей

заготовок

без

малейшей

их порчи, затрачивая минимум време-

ни.

Указанные методы основаны

на за-

висимости магнитных свойств

от

твер-

дости

структуры

ряда марок сталей.

Наиболее широко применяются такие

магнитные методы: коэрцитивной силы

(магнитной «жесткости»), измерения

магнитной индукции

электромагнит-

ные.

При

использовании

метода

коэр-

цитивной

силы

применяются коэрцити-

метры разных конструкций.

Коэ

рцитим.етр конструк-

ции

Михеева

(рис. 9.1)

представ-

ляет собой подвижную систему галь-

ванометра

измерительной катушкой

которой вместо постоянного магни-

та установлены наконечники

1 из мяг-

кого железа

насаженными

на них

намагничивающими катушками

2. При

контроле детали коэрцитиметр ставит-

ся

наконечниками

на

проверяемый

уча-

сток

и в

катушки

пускается намагни-

чивающий

ток от

батареи

Б,

регули-

руемый реостатом

R\ и

измеряемый

амперметром

А\. Для

определения

коэрцитивной

силы

при

установке

пе-

реключателя

Яв

положение, показан-

ное штрихами,

деталь

размагничива-

ется током противоположного направ-

ления,

который

регулируется

с по-

мощью реостата

измеряется

ам-

перметром

Стрелка указателя

ко-

эрцнтиметра включается ключом

К.

Рис.

9.1.

Коэрцитиметр

конструкции

Михеева

Прибор

предварительно

градуиру-

ется

по

образцам

требуемыми твер-

достью

структурой. Применяя

при-

бор

для

контроля отожженной стали

ШХ15, получили

следующее

соотноше-

ние

микроструктуры, твердости

и ко-

эрцитивной

силы: равномерно распре-

деленный зернистый цементит

твер-

достью

197

НВ

—790

А/м, а

пластин-

чатый перлит

твердостью

285

НВ

—

1500

А/м.

При

помощи коэрцитиметра

с при-

ставными электромагнитами может

быть измерена глубина закаленного

слоя валков холодной прокатки.

Для

этой

цели успешно применялся

коэр-

цитиметр

размерами полюсов элек-

тромагнита

35Х&5

мм и с

расстоянием

между

полюсами

95 мм.

Схема коэрцитиметра

кон-

струкции Нифонтова приведена

на

рис. 9.2, а.

Внутри катушки

В по-

мещен сердечник

L из

трансформатор-

ной

стали

низкой коэрцитивной

си-

лой.

Испытуемая

деталь

—

кольцо

устанавливается вплотную

сердечни-

Рис.

9.2.

Коэрцитиметр

конструкции

Нифонтова

;

нов

291

ку катушки. Вблизи находится магнит-

ная

стрелка MS, показывающая намаг-

ниченность детали. Если ключ К замк-

нут на контакт 1, то по катушке

течет

ток от источника 120 В, намагничиваю-

щий

деталь до насыщения. Деталь, на-

магнитившись,

действует

на стрелку

NS,

которая прижимается северным

концом

к левому ограничителю. Затем

•

ключ переключается в среднее положе-

ние,

при котором цепь катушки размы-

кается, ее намагничивающее действие

прекращается, а испытуемая деталь Д

сердечник L имеют остаточную на-

магниченность. При переключении

ключа на контакт 2 по катушке

течет

ток от источника 12 В в обратном на-

правлении (обозначено штрихами) и

деталь размагничивается. Нейтральное

положение стрелки указывает на то,

что твердость и

структура

соответст-

вуют

эталону. Если в момент размаг-

ничивания

детали стрелка NS прижа-

та северным концом N к правому ог-

раничителю, то это свидетельствует

о том, что твердость меньше требуе-

мой,

в противном

случае

твердость

превышает

требуемую.

На

рассмотренном принципе по-

строена работа автомата для рассор-

тировки по твердости закаленных ко-

лец из стали ШХ15.

Автомат

(рис.

9.2, б) состоит из вращающегося дис-

ка

5, на который укладываются кон-

тролируемые кольца. С диска кольца

убираются рычагом 4 к сердечнику на-

магничивающей катушки 3. Детали в

процессе испытания подвергаются

двойному размагничиванию — сначала

слабому, а затем более сильному, в ре-

зультате

чего они рассортировываются

по

твердости на три группы. Если ис-

пытанию подвергается деталь с низкой

твердостью, то она перемагнитится при

первом (слабом) размагничивании и

повернет магнитную стрелку до замы-

кания

его контакта на сетку катодной

лампы. В этом

случае

отражатель 2

поднимется и деталь направится в ле-

вый карман. Если испытуемая деталь

имеет нормальную твердость, то она

размагнитится только после второго,

более сильного размагничивания, и

тогда

сработает отражатель /, а де-

таль направится в правый карман. Ес-

ли испытанию подвергается деталь

с повышенной твердостью, то она не

перемагнитится, ни один из отражате-

лей не поднимется и деталь пройдет

прямо в средний карман. Производи-

тельность автомата

2000

шт/ч, точность

сортировки — порядка 0,1 мм отпечат-

ка

по Бринеллю. Метод коэрцитивной

силы может быть использован для

рассортировки стали по маркам.

При

определении свойств и струк-

туры

деталей

методом

магнитной

ин-

дукции

используются приборы,

прин-

цип

работы которых основан на том,

что деталь служит сердечником транс-

форматора и электродвижущая сила

индукции, возникающая во вторичной

обмотке, приблизительно пропорцио-

нальна индукции детали. При этом

применяется дифференциальная схема

измеряется разность индукции конт-

ролируемой детали и эталона. Прибор

(рис.

9.3, а) состоит из

двух

одинако-

вых катушек, имеющих первичную 2

(намагничивающую) и вторичную /

(измерительную) обмотки. Вторичные

обмотки катушек соединены навстречу

друг

другу

так, что индуктируемые

в них электродвижущие силы вычита-

Рис.

9.3. Схема прибора для контроля твердости индукционным методом

292

ются. В цепь измерительных обмоток

включен гальванометр 3 и купроксный

выпрямитель 4. В одну из катушек за-

кладывается испытываемый образец,

а в

другую

эталонный. Прибор градуи-

руется по образцам с заранее извест-

ными

структурой и свойствами. О ка-

честве испытуемых деталей

судят,

сравнивая

полученные показания с

эталоном.

При одинаковой

структуре

образцов в

схеме

устанавливается рав-

новесие и стрелка гальванометра по-

казывает нуль. Показания прибора за-

висят не только от свойств образца, но

от его размеров и формы, поэтому

индукционный

метод применяется при

окончательном контроле после qucTo-

вой'обработки детали.

Указанный метод используется в

ряде установок, контролирующих тер-

мическую обработку прутков, шариков,

подшипниковых

колец и

других

дета-

лей.

На рис. 9.3,6 приведена схема

автоматической установки для контро-

ля

твердости и величины обезуглеро-

женного слоя стальных прутков. Ка-

тушки / и 2 расположены

друг

от дру-

га на расстоянии около 250 мм. Это

повышает чувствительность к измене-

нию

магнитных свойств испытываемых

прутков. Установка снабжена механиз-

мом для продвижения прутков через

отверстия катушек и приспособлением

для автоматического закрашивания

дефектных по твердости или

структу-

ре участков прутка. Обезуглерожен-

ный

участок прутка автоматически

закрашивается одним цветом, участок

с повышенной твердостью — другим.

Рассматриваемая установка успешно

применяется

для определения струк-

туры

и количества остаточного аусте-

нита

в закаленных и отпущенных

шарикоподшипниковых

кольцах, кото-

рые намагничиваются в полях, близ-

ких к насыщению. Время испытания

одного кольца составляет

15—30

с.

При

определении свойств

электро-

магнитным

методом

вихревых

токов

деталь вносят в катушку соленоида,

подключенную к генератору перемен-

ного тока. При этом в детали возни-

кает магнитное поле. Последнее воз-

буждает

в ней вихревые токи, которые

образуют магнитное поле, противопо-

ложное полю соленоида, ослабляя ос-

новной

магнитный поток. В измери-

тельной катушке создается э.д. с, по

ее величине можно судить о свойствах

контролируемого объекта. Величина

возникающих вихревых токов зависит

от частоты тока f, размеров детали и

ее физических свойств. При выбран-

ной

частоте тока размеры и физические

свойства детали влияют на вихревые

токи,

а следовательно, и на магнитный

поток,

проходящий по детали.

Измеряя

э.д.с, возникающую в из-

мерительной катушке, можно судить об

изменении

размеров и свойств детали

результате

термической обработки.

Абсолютная величина изменения э.д.с.

мала, поэтому применяют дифферен-

циальную

схему,

изображенную на

рис.

9.3, а. Катушки 2, возбуждающие

детали и эталоне магнитный поток,

включаются в сеть последовательно,

а измерительные катушки 1 — навстре-

чу

друг

другу.

В цепь измерительных

катушек вместо гальванометра 3

уста-

навливают осциллограф. Для успешно-

го применения метода необходимо вы-

брать оптимальную частоту тока и ус-

тановить влияние на величину э.д.с.

размеров детали и ее свойств.

Если

на горизонтальные пластины

осциллографа подать напряжение по

направлению,

совпадающему с направ-

лением изменения э. д. с, зависящей

от размера детали, а на вертикаль-

ные—

напряжение от измерительных

катушек, то на осциллографе появится

эллипс.

Величина отрезка на оси ор-

динат

будет

характеризовать измене-

ние

свойств детали.

Метод вихревых токов можно при-

менять

также для определения глуби-

ны

закалки и цементации, величины

обезуглероженного слоя и т. п.

В ряде случаев при цеховом контро-

ле приходится прибегать к определе-

нию

структуры, используя

мечаллогра-

фическай

анализ.

Например, заготов-

ки

инструментальных и шарикопод-

шипниковых

сталей должны иметь

структуру

мелкозернистого карбида,

них необходимо также ограничивать

карбидную неоднородность, количество

неметаллических включений, глубину

обезуглероженного слоя. Для конст-

рукционных сталей важными характе-

ристиками

являются величина зерна и

прокаливаемость, а для коррозионно-

стойких аустенитных — величина фер-

ритной

составляющей (альфа-фазы).

Для большинства методов металло-

графического анализа разработаны

соответствующие государственные

стандарты и шкалы для контроля. Эта-

лоны

микроструктур и карбидной не-

293

однородности приводятся в

ГОСТ

8233—56;

методы определения неме-

таллических включений —в ГОСТ

1778—70;

величины зерна — в ГОСТ

5639—65

и ГОСТ

21073—75;

глубины

обезуглероженного слоя — в ГОСТ

1763—68,

прокаливаемости стали —

ГОСТ

5657—69,

методы испытаний и

оценки

макроструктуры — в ГОСТ

10243—75.

9.2.

МЕТОДЫ

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО

КОНТРОЛЯ

ТРЕЩИН,

РАКОВИН,

ПУСТОТ

. Методы неразрушающего контроля

классифицируются в зависимости от

физических явлений, положенных в их

основу. '

В термических

цехах

для обнару-

жения пороков в деталях без их раз-

рушения наиболее широко использу-

ются такие методы: магнитной дефек-

тоскопии,

просвечивания рентгеновски-

ми

и гамма-лучами, люминесцентный,

ультразвуковой.

Методы

магнитной

дефектоскопии

отличаются достаточно высокой точ-

ностью. При использовании для изме-

рения

затрачивается минимум времени,

что удобно для массового контроля ка-

чества продукции. С помощью указан-

ных методов выявляют дефекты, выхо-

дящие на поверхность детали и зале-

гающие на небольшой ее глубине (тре-

щины,

волосовины, флокены, шлаковые

включения, непровары сварного шва).

Магнитная дефектоскопия основана на

определении полей рассеяния магнит-

ного потока имеющимися в детали де-

фектами. Если сплошность металла

разорвана, то при намагничивании де-

тали однородность магнитного.потока

нарушается и наблюдается рассеяние

магнитных силовых линий. По величи-

не рассеяния

судят

о размерах дефек-

тов.

Из

методов магнитной дефектоско-

пии

наиболее широко применяется ме-

тод

магнитного

порошка

или

магнит-

ной

суспензии.

Проверяемые детали

намагничиваются и посыпаются маг-

нитным порошком или поливаются

взвесью магнитного порошка в кероси-

не или в воде. Порошок оседает на де-

фектных местах и выявляет их. Для

получения более ясной картины поро-

шок

с поверхности детали смывают;

остается он только на дефектных ме-

стах.

Намагничивание деталей может

быть продольным и циркуляционным.

В первом

случае

деталь помещают .

в поле соленоида или электромагнита, >,•

а во втором — пропускают через нее ;

ток силой

2000—5000

А, в

результате

чего в детали возникает кольцевое маг- .

нитное поле. Детали больших разме-

ров намагничиваются участками. Пос-

ле магнитного контроля их размагни-

чивают. Для обнаружения дефектов

в деталях с темной поверхностью при-

меняются магнитные порошки, окра-

шенные в белые цвета.

При

выборе способа намагничива-

ния

следует

иметь в

виду,

что наиболее

четко выявляются дефекты, направлен-

ные перпендикулярно к магнитному

потоку, если же дефекты расположены

параллельно потоку, то они

могут

ос-

таваться незамеченными. Продольные

дефекты в прутках выявляются при •

циркуляционном намагничивании, для

чего вдоль них пропускают постоян-

ный

ток. Трубы намагничиваются в ре-

зультате

пропускания тока через цент-

ральный вспомогательный стержень.

В качестве магнитных порошков при-

меняют очень мелкий порошок железа

или его магнитных окислов.

В нашей стране налажено серий-

ное производство дефектоскопа МД-4

с циркуляционным намагничиванием

стальных деталей током

5000

А, на-

пряжением до 12 В и универсального

магнитного дефектоскопа

УМД-9000

для контроля мелких и крупных

дета-

лей как при циркуляционном, так и

при

продольном намагничивании до

9000

А. В первом

случае

детали намаг-

ничиваются с помощью

двух

дисковых

контактов, из которых один сделан

подвижным, во втором — соленоидом

с напряженностью магнитного поля до

40000

А/м. В дефектоскопе

УМД-9000

контролируются детали длиной до 1600

диаметром до 330 мм. На рис. 9.4 /

изображена установка для контроля

вагонных осей методом магнитного по-

рошка при продольном намагничива-

нии

соленоидом 5, который вместе с

трансформатором 4 находится на те-

лежке 3. Ось помещается на две пары

роликов 6 и приводится во вращение

с помощью штока 7 пневматического

вертикального цилиндра. Тележка 3 с

соленоидом передвигается бесконеч-

ной

цепью / от пневматического ци-

линдра 2. После контроля ось подни-

мается на колодках 8 пневматическими

цилиндрами

9 и

сталкивается

на кон-

вейер.

• • "

••-.•• •

;

•

.• ..

. •. ...

_.•'._

294

1500

/7;'

\ \ _f^v

Рис.

9.4. Установка для контроля вагонных осей методом магнитного порошка

Широко

используемым методом

магнитной

дефектоскопии является

также

индукционный

метод.

Искателя-

ми,

или индикаторами,

служат

катуш-

ки,

соединенные с регистрирующим

прибором непосредственно или через

ламповые усилители. Катушки наде-

ваются на испытуемую деталь или раз-

мещаются на ее поверхности. Деталь

намагничивается, а катушка перемеща-

ется вдоль ее оси (или деталь протас-

кивают через катушку). В момент пе-

ресечения места залегания дефектов

витках катушки, вследствие измене-

ния

магнитного потока, возникает элек-

тродвижущая сила индукции, которая

регистрируется соответствующими при-

борами.

Дефектостопы имеют различные

конструкции.

Рассмотрим схемы наибо-

лее простых приборов. На рис. 9.5, а

показана

схема магнитоэлектрического

искателя Всесоюзного энергетического

института. Прибор представляет ярмо

/ с воздушным зазором, в котором по-

мещаются вращающаяся катушка 2 с

прикрепленной

к ней стрелкой 3 для

электроконтакта. Сила тока в намагни-

чивающей обмотке 5 ярма должна

быть такой, чтобы стрелка стояла на

нуле. Через подвижную рамку пропус-

кается постоянный ток, сила которого

подбирается в соответствии с жела-

тельной чувствительностью прибора.

Магнитный

поток, создаваемый яр-

мом /, проходит исследуемый участок

детали. При встрече с дефектом маг-

нитный

поток изменяется, что вызывает

вращение катушки и замыкание стрел-

кой

3 контакта 4 сигнальной цепи.

На

рис. 9.5,6 изображен прибор для

контроля

длинных деталей —рельсов,

прутков. Магнит 2 выполнен в виде те-

лежки,

перемещающейся по детали на

роликах 1. Индикаторная катушка 3 и

катушка магнитопровода 2 питаются

от одного постоянного источника то-

ка

5. Сила тока регулируется реостата-

тами 4 и 6.

На

рис. 9.5, в показан прибор, при-

меняемый

для контроля проволочных

канатов и прутков. Большая наружная

•• - -. a ' - 5 в

• • ". • • •

• • . ;:. Рис. 9.5. Индукционные магнитные приборы для определения дефектов

295

катушка 7, питаемая постоянным то-

ком

от батареи 3, служит для намагни-

чивания

каната или прутка, переме-

щаемого со скоростью 0,6 м/мин внут-

ри

вторичной катушки 2. Выводы по-

'Следней присоединены к гальваномет-

ру 4, по показаниям которого и

судят

«о наличии дефектов в прутке или ка-

нате.

Разработан индукционный метод оп-

ределения дефектов в деталях из не-

магнитных металлов. Метод основан

на

использовании вихревых токов, воз-

никающих в детали, помещенной в маг-

нитное

поле. При наличии трещин, пус-

тот ее поверхностный слой

будет

иметь

более низкую электропроводность и

меньшие 'значения вихревых токов. По

величине потерь и

судят

о наличии или

отсутствии поверхностных пороков. Ча-

стота тока выбирается достаточно боль-

шой

с тем, чтобы вихревые токи в по-

верхностном слое детали распростра-

нялись

на небольшую

глубину.

Прибор

состоит из высокочастотного генерато-

ра с усилителем и щупа-датчика с ка-

тушкой индуктивности, включенной в

колебательный контур. При наличии

трещин

длиной 1,5, глубиной 0,5 и ши-

риной

0,01 мм в деталях из жаростой-

кой

стали показания прибора изменя-

ются на 5—15 мкА.

Рентгеновский

метод

просвечивания

основан

на способности рентгеновских

лучей неодинаково поглощаться при

прохождении через различные вещест-

ва. В

случае

просвечивания рентгенов-

скими

лучами металла пустоты и де-

фекты

отмечаются на фотоснимке в ви-

де черных пятен. Проникающая способ-

ность рентгеновских лучей определяет-

ся

их

«жесткостью».

Длина волн рент-

220 v

1\У\\\

геновских лучей

10~

—10~

см. Аппа-

раты с напряжением

200—250

кВ

дают

лучи, проникающая способность кото-

рых для стальных деталей составляет

60—80

мм, а для меди 50 мм. Алюми-

ний

и его сплавы

даже

при напряже-

нии

60—130

кВ просвечиваются на тол-

щину

200—300

мм. Новейшие аппара-

ты с напряжением

2000

кВ позволяют

просветить и сталь толщиной до 300 мм,

но

они весьма сложны и дороги.

Принципиальная

схема аппарата

для просвечивания деталей рентгенов-

скими

лучами показана на рис. 9.6. По-

ток

электронов, испускаемый катодом

(накаленной

вольфрамовой нитью) 3 в

высоком вакууме, попадая на анод 2,

вызывает пучок рентгеновских лучей,

которые направляются на деталь 5.

Под

деталью помещается кассета 7 с

пленкой,

фиксирующей результаты про-

свечивания.

Катод трубки разогревает-

ся

от трансформатора 4, к концам ее

подводится высокое напряжение от ис-

точника

1. Деталь заключена в каме-

ру 6

обитую свинцовыми листами.

Чувствительность метода оценивается

отношением

толщины наименьшего об-

наруживаемого дефекта Ь к толщине

материала В в просвечиваемом месте.

Это отношение обычно составляет 2—

3 %, Чувствительность аппарата силь-

но

зависит от

угла

между

направле-

нием

рентгеновского

луча

и трещиной.

Наименьшая

ширина трещин, которые

можно обнаружить при различных уг-

лах а, следующая:

Угол

а,

град

Ширина

трещины, мм

Угол

а,

град

Ширина

трещины, мм

5 10 20

0,03 0,09 0,16

30 60 90

0,21 0,32 0,40

Рис.

9.6. Принципиальная

схема

просвечивания

деталей рентгеновскими лучами

Рентгеновский

метод просвечивания

особенно

удобен при контроле внутрен-

них пороков (раковин, пор, включений)

отливок и сварных швов. Для защиты

работающего персонала от вредного

воздействия рентгеновских лучей при-

меняют свинцовые ширмы, толщина

которых при напряжении на трубке

200 кВ должна быть не менее 4 мм

{1 мм толщины свинца эквивалентен

14 мм барита, 62 мм бетона и ПО мм

кирпича).

Наша промышленность вы-

пускает такие рентгеновские аппараты:

РУП-120; РУП-150; РУП-200; РУП-400;

РУП-1000 (напряжение, подаваемое в

них на

трубку,

соответственно равно

120; 150; 200; 400 и 1000 кВ). Два по-

следних аппарата позволяют просве-

296

Таблица

9.2.

Технические данные

об искусственных радиоактивных изотопах

Изо-

топ

°Со

Та

137

19Я

1г

E70

Период

полурас-

пада

лет

111 дней

года

дня

127 дней

140 дней

120 дней

Энергия

лучей.

10"

МэВ

1,33;

1,17

1,19;

0,100

0,66

0,880—0,201

0,400—0,066

0,136

0,084

Толщина

прос-

вечиваемых

стальных

деталей,

мм

50—200

До

125

6—60

ДоЗ

Тонкие

ли-

сты

тить изделие

из

стали толщиной

до

100—200

мм и из

алюминия—до 300—

500 мм.

Метод

просвечивания

гамма-лучами

целесообразно применять

для

обнару-

жения

дефектов

деталях. Радиоак-

тивные вещества вследствие превраще-

ний

атомном ядре непрерывно

и са-

мопроизвольно излучают значительную

энергию

виде а-частиц (ядер гелия),

р-частиц (быстрых электронов)

и у-лу-

чей.

Гамма-лучи' аналогичны рентге-

новским

лучам,

но

имеют большую

жесткость,

т. е.

меньшую длину волны

(порядка

10~

—10~

см) и

поэтому

обладают большей проникающей

спо-

собностью, чем рентгеновские.

В практике применения гамма-лу-

чевого метода контроля важно

пра-

вильно выбрать излучение

соответст-

вии

плотностью материала

толщи-

ной

контролируемой детали. Наиболее

часто используемые искусственные

ра-

диоактивные изотопы

указанием

об-

ласти

их

применения приведены

табл.

9.2.

Детали большой толщины чаще все-

го просвечиваются

Со,

тонкие

дета-

ли

137

|70

Ти. Чувствительность

ме-

тода

3 %.

Схемы просвечивания гамма-луча-

ми

рентгеновскими лучами аналогич-

ны,

но

время выдержки

первом

слу-

чае значительнее.

При

просвечивании

стали

100 мг

Со

на

расстоянии

70 см

в зависимости от'толщины детали

не-

обходима такая продолжительность

выдержки:

Толщина

детали,

мм 50 100 150 200 300

Время просвечивания,

1 3,7 14 50 700

Выпускаемые гамма-аппараты

для

промышленного просвечивания деталей

ГУП

—

Со—0,5—1;

ГУЛ —

Со—5—1

ГУП—Со—50—1 имеют соответственно

такую номинальную активность: 0,5;

г-экв. радия.

Это

позволяет

про-

свечивать стальные детали толщиной

стенки

соответственно

до 50; 110 и

200

мм.

Аппарат, изображенный

на

рис.

9.7,

смонтирован

на

передвижной

тележке

8, в

передней части

ее

разме-

щен

штатив

7, на

кронштейне

которо-

го крепится рабочий защитный

кожух

Ампула

4 с

кобальтовым препаратом

находится

основном защитном кожу-

хе

3. Оба

защитных

кожуха

представ-

ляют собой залитые свинцом чугунные

корпуса грушевидной формы

канала-

ми

для

прохода ампулы.

На

время

ра-

боты препарат перемещается

из

основ-

ного защитного

кожуха

3 в

рабочий

кожух

9 по

шлангу

5 с

помощью метал-

лического рукава

подающим приспо-

соблением

Аппарат передвигается

электротехническим устройством, смон-

тированным

на

платформе тележки.

Люминесцентный метод контроля

поверхностных пороков основан

на

свечении некоторых веществ под дейст-

вием ультрафиолетовых лучей. Контро-

лируемую деталь после тщательной

очистки

поверхности погружают

в на-

гретое трансформаторное масло. Затем

ее вынимают, протирают

припудри-

вают смесью порошков окиси магния

углекислого магния, избыток порошка

сдувают

поверхности. Далее деталь

освещают ультрафиолетовыми лучами

под кварцевой лампой через фильтр

из

черного никелевого стекла, задержи-

вающего видимую часть спектра. Мас-

ло,

заполняющее полости трещин, сма-

чивает порошок

светится зеленым

светом, вырисовывая контуры трещин.

Чувствительность метода невысокая.

Этот метод рекомендуется использо-

вать

для

контроля деталей

из

немаг-

нитных металлов

пластмасс.

Ультразвуковой

метод

основан

на

способности ультразвуковых колебаний

отражаться

от

поверхности внутренних

неоднородностей

металле.

Ультразву-

ковые колебания

могут

проникать

в ме-

талл

на

глубину,

измеряемую метрами.

Высокий коэффициент отражения

(до

0,9)

от

границы

металл—воздух

позво-

ляет применять ультразвук

для

выяв-

ления

дефектов

металлах. При помо-

щи

ультразвуковых колебаний обнару-

живаются глубоколежащие раковины,

трещины,

рыхлость

другие

дефекты,

которые

не

могут

быть

выявлены рент-

824

297

Рис.

9.7. Аппарат типа ГУП для просвечивания деталей

геновскими лучами и магнитными ме-

тодами.

Ультразвуковые колебания созда-

ются вибратором — кварцевой пластин-

кой

толщиной около 1 мм, диаметром

20 мм, возбуждаемой на основе обрат-

ного пьезоэлектрического эффекта то-

ком

переменного напряжения и высо-

кой

частоты

(1—2,5

МГц) от специаль-

ного генератора. Для контроля деталей

наиболее часто применяются два мето-

да ультразвуковой дефектоскопии — те-

невой и импульсный. При теневом

методе ультразвуковые колебания, воз-

буждаемые вибратором, пройдя де-

таль, улавливаются приемной кварце-

вой пластинкой — резонатором, распо-

ложенным по

другую

сторону детали.

Если ультразвуковые колебания на пу-

ти встречают дефект, они отражаются

от него, образуя область «звуковой те-

ни». Однако для массового контроля

дефектоскоп, работающий по

методу

выявления звуковой тени, оказался ма-

лопригодным, что объясняется слож-

ностью аппаратуры и влиянием возни-

кающих помех (дифракция и интер-

ференция

ультразвуковых колебаний,

многократное отражение и преломле-

ние

на поверхности детали и на грани-

цах кристаллитов). Для уменьшения

потерь энергии ультразвуковых коле-

баний

кварцевый излучатель и деталь

помещают в жидкую

среду

— транс-

форматорное масло.

Лучшие результаты получаются при

использовании импульсного метода, ос-

нованного на обнаружении отраженно-

го от дефекта

луча

ультразвука

(прин-

цип

эхолота). Вибратор излучает уль-

тразвук отдельными импульсами. Обыч-

но

импульс составляет пять полных

циклф

колебаний общей продолжи-

тельностью около 10-

с. После им-

298

Рис.

9.8. Импульсный ультразвуковой дефекто-

скоп,

работающий по принципу эхолота

пульса звуков

следует

пауза, которая

должна быть достаточной для того,

чтобы ультразвуковые колебания до-

. шли до дефекта, отразились от его по-

верхности, возвратились вновь к по-

верхности детали и были восприняты

резонатором, расположенным рядом с

вибратором. Практически продолжи-

тельность паузы измеряется миллисе-

кундами (10~

с), а длительность им-

пульса— микросекундами (10—

с).

f Импульсный ультразвуковой дефек-

тоскоп

(рис. 9.8) состоит из следующих

элементов: генератора импульсов 6,

усилителя 4, электронно-лучевой

труб-

ки/и

генератора развертки 5. Элек-

тронно-лучевая трубка собрана по

обычной

схеме

осциллографа, в кото-

ром электронный луч появляется толь-

ко

во время рабочего

хода.

Генератор

развертки работает на тиратроне и вы-

рабатывает переменное напряжение,

которое имеет пилообразную форму.

Импульсный

дефектоскоп работает

следующим образом. Генератор 6 посы-

лает импульс через усилитель 4 на вер-

тикальные пластины электронно-луче-

вой

трубки осциллографа 7. В такт с ра-

ботой импульсного генератора на гори-

зонтальные пластины трубки от гене-

ратора развертки 5 подается пилооб-

разное напряжение, в

результате

чего

импульс, дошедший до трубки, изобра-

зится

в виде пика а в левой части эк-

рана.

Одновременно импульс усилите-

лем подается на кварцевый вибратор

3, наложенный на поверхность детали 1.

Ультразвуковые колебания вводятся в

деталь, встретив на своем пути дефект,

отражаются от него и улавливаются

приемной

кварцевой пластинкой 2. На-

пряжение

с приемной пластинки пода-

ется на усилитель 4 с некоторым запаз-

дыванием по отношению к импульсу,

поступающему непосредственно от ге-

нератора. Это запаздывание Лропор-

ционально

глубине залегания дефекта.

№•

• . •. • • , •

результате

на экране трубки правде

первого пика появится второй пик б,

соответствующий сигналу, отраженно-

му от дефекта. Наконец, отражению от

задней грани детали

будет

соответство-

вать третий пик в. Расстояние

между

первым и вторым пиками в определен-

ном

масштабе отвечает глубине залега-

ния

дефекта и может быть измерено

непосредственно на экране трубки. Раз-

меры дефектов ориентировочно

уста-

навливают по величине амплитуды.

Импульсный

дефектоскоп благода-

ря

наличию пауз свободен от большин-

ства помех дефектоскопа с непрерыв-

ным

излучением, в нем может быть за-

дана большая мощность импульса без

перегрузки кварца, интерференция пра-

ктически

отсутствует,

дифракция и мно-

гократное отражение не сказываются

на

выявлении дефекта. К преимущест-

вам метода относится значительная

глубина проникновения (до 4 м и бо-

лее) ультразвука.

Недостатками ультразвукового ме-

тода является следующее: необходи-

мость чисто обрабатывать поверхность

размерами не менее

30X60

мм, неудоб-

ство контроля деталей сложной фор-

мы и наличие неконтролируемых

(«мертвых»)

зон, простирающихся на

глубину 10 мм от передней грани

дета-

ли

и на 5 % толщины детали от задней

грани.

Ультразвуковой метод применя-

ется в основном для выявления глубо-

колежащих дефектов в массивных де-

талях и контроля сварных швов.

Наша

промышленность выпускает

импульсные дефектоскопы различного

вида. Аппараты для контроля сталь-

ных, алюминиевых и латунных изделий

работают на частотах от 0,5 до 10 МГц.

Универсальные приборы снабжены на-

бором различных искательных голо-

вок,

приспособленных к форме испы-

туемых

деталей. Для круглых деталей

применяют наклонные искательные

головки, а для шероховатых поверхнос-

тей— головки с резиновыми мембрана-

ми,

заполненными жидкостью. В

дета-

лях сложной формы глубинные дефек-

ты определяются с помощью попереч-

ных ультразвуковых колебаний, кото-

рые при вводе их в металл ослабляют-

ся

незначительно и позволяют с боль-

шей

чувствительностью осуществлять

контроль.

В этом

случае

двойное про-

звучивание одного и того же участка

детали

даст

возможность точнее опре-

делить расположение дефекта. Для на-

..--.•• . ~- 299

хождения дефектов в очень массивных

изделиях применяется дефектоскоп

ДУК-66, а при контроле сварных швов

труб

— дефектоскопы УД М-1М и

УДЦ-15Т с искательными головками

ИЦ-2.

Ультразвуковой дефектоскоп

«Днестр-1»

позволяет автоматически

контролировать качество сварного шва

труб

диаметром до 800 мм с толщиной

стенки

6—12 мм, движущихся со ско-

ростями 80 м/мин. В последнее время

'ультразвуковой метод применяют для

структурного анализа металлов. При

этом используются эталонные образцы,

имеющие те же размеры, чистоту по-

верхности и марку стали, что и изме-

ряемые изделия.

9.3.

КОНТРОЛЬ

РАЗМЕРОВ

ИЗДЕЛИИ

Толщину изделий, а также

глубину

разнообразных покрытий определяют с

помощью таких методов неразрушаю-

щего контроля: индукционных (вихре-

вых токов), электромагнитных, акусти-

ческих, ультразвуковых резонансов,

радиационных,

лучей

лазера.

Распространенным

и простым мето-

дом является

индукционный

метод,

ос-

нованный

на возбуждении и регистра-

ции

вихревых токов.

Возбуждаемые

изделии вихревые токи

действуют

на

электромагнитное поле, изменяя элек-

трические пара-метры или э. д. с, наве-

денную в измерительной обмотке. Ре-

зультаты

контроля изделия зависят от

его свойств и размеров, параметров ка-

тушек преобразователя. Для контроля

размеров изделий наиболее часто ис-

пользуется три типа первичных измери-

тельных преобразователей: проходные,

накладные и экранные.

Проходные преобразовате-

и применяются для контроля диа-

метра прутков и толщины

труб.

В этом

случае

измерительная катушка охваты-

вает изделие.

В преобразователях на-

кладного типа измерительная ка-

тушка накладывается торцом к поверх-

ности

контролируемого изделия. Наи-

более эффективно они используются

при

контроле тонких стенок металли-

ческих изделий и толщины покрытий (в

несколько

миллиметров).

Вэкранных преобразовате-

лях возбуждающая и измерительные

катушки располагаются по обе стороны

изделия и позволяют контролировать

толщину до нескольких десятков мил-

лиметров, но при этом необходимо, что-

бы к изделию был

доступ

двух

сторон.

Толщину стенок

труб,

баллонов ча-

ще всего определяют электромагнитны- .

ми

амплитудными преобразователями "•

(двухчастотными типа ТВ-2Ч и ампли-

тудно-фазовыми типа ТВФ), предназ-

наченными

для бесконтактного измере-

ния

труб

с толщиной стенки

0,8—5

мм .

из

аустенитных сталей, алюминиевых и

медных сплавов. Разработан ряд при-

боров для контроля толщины стенки

труб

диаметром

30—100

м в процессе

горячей прокатки.

Для бесконтактного контроля раз-

;

меров и толщины изделий перспектив-

ным

является

электромагнитный

акус-

тический

метод

(ЭМА). Он представ-

ляет собой комбинацию методов вихре- .

вых токов и ультразвукового. В резуль-,

тате

взаимодействия вихревых токов с

внешним

магнитным полем возникают

механические напряжения, вызываю- .

щие ультразвуковые колебания в мате-

риале изделия. Возбуждение и прием .

ультразвуковых колебаний осуществ-

ляются с помощью бесконтактных

электромагнитно-акустических преоб-

разователей. Положительным качест-

вом последних являются большая про-

никающая

способность и незначитель- •

ная

зависимость от электромагнитных

характеристик контролируемых изде-

лий.

Разработан преобразователь типа

УТ-80Б для автоматического бескон-

тактного контроля

труб

из ферромаг-

нитных материалов диаметром 30—

150 мм и толщиной стенки 3—15 мм.

Для контроля толщины гальваничес-

ких электропроводящих покрытий из- .

тотовляется большое количество элек-

тромагнитных преобразователей, из ко- '._

торых наибольшее распространение "'•

получили приборы типа ЭМТ-2Б,

КТЦ-1А (завод «Контрольприбор») и

ППМ-6

и ВИГП-1Ф (завод

«Эталон»)

]

для измерения толщин покрытий до м

50 МКМ. ;!

Более эффективными для контроля

покрытий

являются фазовые электро-

магнитные преобразователи. Самый _

;

простой из них ИТГП-1 предназначен .'•

для контроля кадмиевых, никелевых, •••;•

цинковых

и медных покрытий толщи- \

ной

до

30—50

мкм.

Для измерения толщины изделий

используют

метод

ультразвуковых

ре-

зонансов.

С помощью генератора, на-

300