Файл: Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие..pdf

«изделие — горячий наконечник». Прибор ТЭДС-7 предназна­ чен для контроля в цеховых условиях больших партий мелких деталей и позволяет легко разделять легированные стали от углеродистых.

Приборы ТЭДС-2 и ТЭДС-6 предназначены для работы в условиях склада. Прибор ТЭДС-2, имеющий горячий наконеч­ ник из стали 20, рассчитан для разделения углеродистых и ле­ гированных сталей, прибор ТЭДС-6, имеющий горячий нако­ нечник из сплава меди и серебра, позволяет разделять мате­ риалы из цветных сплавов.

Большое разнообразие марок сталей и сплавов, используе­ мых в машиностроении, требует применения более универсаль­ ных термоэлектрических приборов по сравнению с названными. Такие приборы построены на использовании принципа слож­ ной дифференциальной термопары. На этом принципе рабо­ тают приборы типа ФЛТ-1 и ФЛТ-4. Эти приборы, при нали­ чии сменных наконечников, обеспечивают разделение по мар­ кам углеродистых и легированных сталей, а также цветных сплавов. Преимущество термоэлектрического метода разделе­ ния изделий по маркам в сравнении с другими неразрушающи­ ми методами заключается в практически полней нечувстви­

вов по маркам является частным случаем применения электро-

.индуктивной дефектоскопии. Электроиндуктивный метод рас­ пространяется на контроль электропроводящих изделий и исщользует зависимость их электропроводности от состава. Разде­ ление по маркам немагнитных электропроводных материалов (сталей аустенитного класса, бронз, латуней, сплавов на осно­ ве алюминия, титана и других) производят с помощью прибо­ ров типа ИЭ (измеритель электропроводности). Для сортиров­ ки алюминиевых сплавов, латуней и бронз применяются при- 'боры ИЭ-1 и ИЭ-1М, нержавеющих сталей и сталей, легиро­ ванных титаном и ниобием, — прибор ИЭ-11. Датчиком у этих приборов служит малогабаритная катушка, которая наклады­ вается на испытуемое изделие. Недостатком электроиндуктивного метода разделения сплавов по маркам является разброс значений их электропроводности в зависимости от колебаний химического состава сплавов разных плавок в пределах, уста­ новленных стандартом или техническими условиями.

Применение электроиндуктивного метода для разделения по маркам ферромагнитных материалов вызывает ряд серьез­

375

ных трудностей, так как на показания прибора влияют не толь­ ко электропроводность, но и величина зерна, однородность структуры и другие факторы.

Для сортировки изделий из конструкционных сталей на­ иболее подходят приборы типа ЭМИД 1 с проходными датчи­ ками. Однако надо иметь в виду, что для решения производст­ венной задачи требуется проведение специального исследова­ ния и приспособления прибора для контроля конкретного из­ делия.

тенциалов — не зависит от величины зерна, массы, конфигура­ ции изделия и определяется химическим составом трущихся тел.

Физической основой трибоэлектрического метода дефекто­ скопии является эффект возникновения контактной разности потенциалов. При контакте двух металлов происходит переход электронов от одного металла к другому. На границе раздела двух металлов возникает скачок потенциала, а между их сво­ бодными поверхностями — контактная разность потенциалов, по величине равная разности работ выхода электронов из этих металлов. Значение контактной разности потенциалов в зави­ симости от природы металла колеблется от нуля до нескольких вольт.

Трибоэлектрический метод контроля можно использовать для разделения углеродистых сталей от легированных. Суще­ ствует зависимость трибоэлектрического эффекта от содержа­ ния углерода в стали. Практически трибоэлектрический метод контроля осуществляется путем возвратно-поступательного перемещения испытуемого образца по поверхности эталона. При этом измеряется возникающая разность потенциалов. В СССР трибоэлектрический метод сортировки сплавов пока не нашел широкого применения и промышленные образцы приборов, основанных на этом эффекте, отсутствуют.

М е т о д э л е к т р о с о п р о т и в л е н и я , или падения по­ тенциала, является неразрушающим методом контроля, осно­ ванным на определении электрического сопротивления или па­ дения потенциала между двумя точками, лежащими на по­ верхности испытуемого изделия. Электрическое сопротивление зависит от удельного сопротивления материала и геометриче­ ских параметров изделия: толщины стенок, длины испытуемо­ го участка и т. д.

1«Дефектоскопия», 1968, № 3, с. 40—45.

376

Метод электросопротивления наиболее эффективен для из­ мерения толщины стенок пустотелых изделий с электропро­ водностью ниже 3,5 м/Ом-мм2, а также для контроля наруше­ ний сплошности лакокрасочных покрытий, нанесенных на ме­ таллическую основу.

В отдельных случаях, для некоторых сплавов с невысокой электропроводностью, метод может быть использован для от­ деления одних сплавов от других.

§66. Рентгенорадиометрический и нейтронноактивизационный методы

Всвязи с отсутствием достаточно полной информации, бо­ лее подробно рассмотрим новые ядерно-физические методы анализа материалов, внедрение которых в машиностроении только начинается. Наиболее перспективными для машино­ строения являются рентгенорадиометрический (рентгенофлююресцентный), нейтронно-активизационный методы анализа со­

с к о г о метода заключается в возбуждении атомов анализи­ руемых элементов с помощью рентгеновских лучей или излу­ чений от радиоизотопных источников и в последующем анали­ зе характеристического излучения возбужденных атомов с по­ мощью специальной радиометрической аппаратуры.

Как известно, характеристическое излучение возникает за счет фотоэффекта — фотон поглощается атомом, выбивая при этом электрон из /(-оболочки, а с L -оболочки переходит на нее

Наиболее интенсивными линиями характеристического излуче­ ния являются линии К-серии. Эти линии могут быть использо­ ваны для определения химического состава: по их энергии су­ дят об атомном номере элемента, а по интенсивности — о ко­ личественном содержании этого элемента в контролируемом материале.

Для возбуждения линий /(-серии исследуемого материала необходимо, чтобы энергия первичного излучения Дперв была больше энергии К-края поглощения Е к элемента.

В качестве источника возбуждения характеристического из-

.лучения исследуемого материала могут быть применены рент­ геновские трубки, а также радиоактивные изотопы. Использо­ вание мягкого рентгеновского излучения имеет ряд пре­

377

имуществ, в числе которых: отсутствие большого фона, удобст­ во эксплуатации и обслуживания.

Рассмотрим пример рассортировки некоторых деформируе­ мых алюминиевых сплавов до и после штамповки, когда источ­ ником излучения является рентгеновская трубка [54].

Как известно, алюминиевые сплавы в большинстве случаев содержат в качестве дополнительных элементов такие, как Си, Zп, Mg и др., определяющие в конечном счете их механические

Как видно из таблицы, сплав АК2 отличается от остальных наличием никеля (1,8—2,3%). А для того чтобы отделить по­ ковки или заготовки из дюралюминия Д16 от заготовок из сплавов АМГ и АМЦ, достаточно «увидеть» наличие меди в первом сплаве.

Рис. 120. Блок-схема устройства для сортировки заготовок по химическому составу:

/ — р е н т г е н о в с к а я т р у б к а ; 2 — п р о п о р ц и о н а л ь н ы й с ч е т ч и к ; 5 — у с и л и т е л ь ; 4 — а м п л и т у д н ы й а н а л и з а т о р ; 5 — э л е к т р о н н о - р е л е й н ы й б л о к ; 6 — и с т о ч ­ н и к п и т а н и я ; 7 — з а г о т о в к а

На рис. 120 представлена блок-схема устройства для рас­ сортировки заготовок по химическому составу. Вся схема в ви­ де экспериментального устройства была собрана из типовых элементов. В качестве источника первичного рентгеновского

378

излучения применялась типовая рентгеновская трубка БХВ7

■с зеркалом анода из рения. На трубку подавалось напряжение 18—20 кВ, ток трубки не превышал 100 мкА.

Приемником характеристического излучения служит про­ порциональный счетчик типа СИ-6Р. У этого типа счетчиков амплитуды выдаваемых импульсов пропорциональны энергиям регистрируемых квантов. Импульсы от счетчика сначала уси­ ливаются, а затем поступают на амплитудный анализатор ААДО-1, который пропускает только импульсы, соответствую­ щие выбранному элементу.

Таким образом, в счетно-импульсную схему электроннорелейного блока поступают импульсы с частотой, пропорцио­ нальной количеству элемента, находящегося в заготовке. Принцип действия электронно-релейного блока основан на вы­ даче управляющего релейного сигнала при поступлении в счет­ но-импульсную схему хотя бы одного импульса сверх заданно­ го порогового числа за калибранный интервал времени. В экспериментах использовались образцы алюминиевых спла­ вов Д16 и технически чистый алюминий. Интенсивность харак­ теристического излучения, возбужденного в меди сплава Д16, была в несколько раз больше, чем у технически чистого алю­ миния, у которого медь находится только в виде незначитель­ ного количества примеси.

Сортировка заготовок, как показали эксперименты, может вестись с темпом до нескольких штук в минуту.

Рентгенорадиометрический метод анализа, когда в качестве источника, возбуждающего характеристическое излучение, используется радиоактивный изотоп, рассмотрим на примере промышленного образца рентгенорадиометрического анализа­ тора концентраций элементов группы железа АЖР-1 («Фер­ рит»), АЖР-1 предназначен для экспресных и высокоточных определений содержания железа в рудах и продуктах их пере­ работки.

Характеристическое излучение железа (Aa = 6,4 кэВ) воз­ буждается по способу двухступенчатого возбуждения с исполь­ зованием источника излучения Ти170 и промежуточной мишени из кадмия (Ка = 23 КэВ). Регистрация характеристического из­ лучения железа производится с помощью пропорционального счетчика и одноканального амплитудного анализатора с пересчетным устройством.

Содержание железа определяют относительным методом, сравнивая интенсивности Излучения исследуемой и эталонной проб с известным содержанием железа. Истинное содержание железа С определяется с помощью специальной методики, за ­ ключающейся в следующем.

379