Файл: Дорофеев, А. Л. Индукционная структуроскопия.pdf

циоиных сталей существует однозначная зависимость между показаниями прибора и твердостью при условии предварительной (до термообработки) подготовки струк­ туры металла и при небольших относительных колеба­ ниях размеров. Если эти условия не соблюдаются, то отбирают по две одинаковые по минимальным п макси­ мальным показаниям прибора детали, одну из которых подвергают микроанализу, а вторую оставляют в каче­ стве эталонного образца. При сильном разбросе показа­ ний детали разбивают на ряд групп и для каждой груп­ пы используют свои эталонные образцы. Успех во многом зависит от выбора образцов для настройки прибора.

При разработке методики контроля стальных деталей

лении образцов обрабатывают сразу несколько деталей и одну из них подвергают металлографическому и хими­ ческому анализу. Показания прибора при испытании сы­ рой детали должны отличаться от установленных границ сортировки. При этом весьма важно, чтобы детали имели минимальный разброс по размерам (см. приложение 2).

Для предварительной подготовки структуры, в осо­ бенности горячекатаного материала, приходится вводить дополнительную термическую «нормализацию» заготовок. Успешному решению задачи отбраковки деталей, обрабо­ танных по неправильному режиму, может помочь пред­ варительная разбраковка деталей на группы по показа­ ниям прибора в исходном состоянии. После обработки каждая из этих групп проверяется по своим заранее вы­ бранным образцам. Так, при 'контроле твердости штиф­ тов длиной более 50 мм. и диаметром 1,8 мм из стали УГОЛ и болтов из стали ЗОХГСА было замечено, что при­ бор позволяет выявить такие детали, у которых твер­ дость одна и та же, по перепутаны марки материала. Эффективно контролируется качество термической обра­ ботки инструментальной стали Р18. Для этой стали мож­ но определить не только температуру отпуска, но и ко­ личество остаточного аустенита. Увеличение количества отпусков, этой стали приводит к уменьшению количества остаточного аустенита, увеличению твердости, а следо­ вательно, и износостойкости инструментов.

В результате трехлетней эксплуатации дефектоскопа ЭМИД-3 на одном из заводов было проконтролировано

117

127 400 детален из этой стали и забраковано 3 600, что составляет 3,7% [Л. 51].

Накоплен значительный опыт по контролю качества термической обработки плунжерных пар различных агре­

При низком отпуске этой стали мартенсит закалкн пере­ ходит в отпущенный мартенсит с решеткой, близкой' к кубической, термические п фазовые напряжения сни­ маются. Нарушения режима термической обработки приводят к появлению больших внутренних напряжений к при последующей шлифовке — к трещинам. Общепри­ нятый цикл термической обработки этой стали включает нагрев под закалку при температуре 830>±10°C, охлаж­ дение на воздухе или в масле, промывку (иногда пасси­ вирование), обработку холодом до температур—(70— 78 °С) в течение 2,5—3 ч, выдержку на воздухе, низкий отпуск при температуре 200—240 °С с выдержкой в тече­ ние четырех часов.

Перегрев этой стали надежно определяется с помо­ щью аустенометра. Было исследовано влияние низкого отпуска, времени выдержки, условий обработки холодом. В результате установлено, что осциллограммы кривых, полученные при исследовании деталей, подвергавшихся низкому отпуску по различным режимам и обработке холодом, одинаковы. Удается надежно отбраковывать де­ тали, прошедшие некачественный низкий отпуск, детали, имеющие пониженную твердость, и, кроме того, опреде­ лять степень обработки холодом до проведения операции низкого отпуска.

В массовом производстве находит применение способ сортировки детален, не соответствующих эталонному образцу по структуре или твердости, с помощью щелевых индикаторов фиксированных напряжений и устройств, ограничивающих пороги границ сортировки. Так, болты шатуна автомобиля контролируются в автомате ДИ-4, который содержит механическую систему, аппаратный шкаф и вибрационный бункер. Приборы такого типа разработаны И. Г. Стельцовым, А. В. Горчаковым и др. Внедрение метода позволило исключить операцию зачи­ стки болтов для измерения твердости и высвободить на Горьковском автомобильном заводе 19 производственных рабочих [Л. 69].

118

Весьма полно изучено поведение при контроле стали ШХ-15, используемой для изготовления детален подшип­ ников. Для этой стали повышение температуры закалки сопровождается ростом зерна аустенита и появлением мелких карбидных включений. Кривая намагничивания и петля гистерезиса становятся более пологими, но коэр­ цитивная сила уменьшается незначительно.

Сталь, имеющая в исходном состоянии структуру пластинчатого перлита, по показаниям прибора резко отличается от стали со структурой мелкозернистого пер­ лита. Эти отклонения соответствуют изменениям темпе­ ратуры закалки па 15—20°С.

На 11 -Государственном подшипниковом заводе разра­ ботано и внедрено автоматическое.устройство для актив­ ного контроля колец подшипников из стали ШХ15. Ре­ зультаты контроля записываются на самописце. Для

6-5. СОРТИРОВКА СТАЛЕЙ ПО МАРКАМ И СТРУКТУРЕ

Задача сортировки магнитных сталей по маркам ма­ териала возникает также часто, как задача сортировки по маркам алюминиевых сплавов. Основным средством сортировки сталей по маркам является спектральный анализ. Иногда для этой цели применяют метод, основан­ ный на измерении термо-э. д. с. [Л. 22].

С помощью спектрального анализа с некоторыми ограничениями в стали и чугуне выявляются марганец, хром, медь, ванадий, вольфрам, кобальт, никель, титан и магний. Однако содержание углерода этим методом можно определить лишь для простых углеродистых ста­ лей. Количественного спектрального анализа углерода, фосфора, серы и кремния в легированных сталях не де­ лают, поэтому, если изменяется лишь процентное содер­ жание этих составляющих, стали рассортировать спектральным методом нельзя. -

Накоплен опыт по применению для сортировки по маркам -магнитных материалов приборов типа ЭМИД. Для Н'изкоуглеродистых сталей установлено, что ампли­ туда осциллограмм на экране прибора, в основном, за­ висит от содержания углерода и однородности исходной структуры. Без предварительной нормализации или отжига разброс показаний, вызванных влиянием исход-

119

noil структуры, как Правило, перекрывает разброс, вы­ званный колебаниями химического состава (рис. 6-6). При сортировке .по маркам наличие обезуглероженных слоев является мешающим фактором. Девять марок ста­ лей: ЗОХГСА, 20ХНЗА, 3X13, 2X13, 35, 20ХНЗА, У10А, 20 различаются между собой на приборе ЭМИД-3 при не­ большой чувствительности [Л. 52].

При разработке методики контроля прибором ЭМИД для каждой марки материала находят границы разброса

боіров. Расстояние между границами разброса двух ма­ рок материала должно быть не меньше 1 —1,5 см. При исследованиях возможности сортировки легированных конструкционных сталей А. М.. Мушкин и М. С. Тузов сравнивали близкие по химическому составу марки и проверяли вероятность совпадения границ разброса по­ казаний. Отдельные прутки из сталей ЗОХГСА и стали 45 дают значительный разброс показаний по длине. Этот разброс был вызван нестабильностью структуры металла.

Обычно из партии деталей или'заготовок простых углеродистых сталей, поступивших на контроль, отби­ рают 3—5 деталей с однородными свойствами (по по­ казаниям прибора). Используется такой канал рода ра­ бот, при котором обеспечивается наиболее быстрая рас­ сортировка их друг от друга. Все полученные результаты зарисовываются иа специальной бумаге цветными каран­ дашами. Соответствие каждой из имеющихся групп

І20

устанавливается путем химического и металлографиче­ ского анализа 1—2 детален от каждой группы. По дан­ ным А. М. Мушкина на одном предприятии за четыре года было проверено 1 222 плавки из сталей ЗОХГСА, 20ХНЗА, 45, 35, 25, 20, A42, У7, У8, УЮ. За этот пе­ риод было забраковано 18,6% поступившей прутковой стали, причем 14,6% являлись браком по неоднородности структуры. Этот брак .можно исправить повторной тер­ мообработкой. В 45 случаях выявлено несоответствие химического состава отдельных прутков сертификату. В четырех случаях отклонение показаний за границы поля рассеивания было вызвано обезуглероженным слоем и нарушением сплошности.

Низкочастотные структуроскопы с дифференциальны­ ми и мостовыми схемами включения испытательных ка­ тушек применяются для оценки качества структуры по­ верхностно-упрочненных слоев стальных деталей, полу­ ченных при химико-термической обработке [Л. 49—60> 85, 92]. Однако разработка конкретных методик требует значительной •организационной работы и занимает много времени (см. приложение 2).

В этом отношении характерна работа по внедрению структуроскопа ЭМИД-4М для контроля деталей мото­ роллеров «Вятка», проделанная Л. Е. Печенкиной [Л. 60]. Перечень контролируемых деталей включает шатуны, коробки передач, храповики, звездочки, шестерни, оси из сталей 12ХНЗА, 12ХН2, 15.

При отработке методик выяснилось, что в садке де­ тали цементируются по-разному. Детали, расположенные по краям садки, имеют большую глубину слоя, чем в се­ редине, и эта разница весьма ощутима. При нормальной глубине слоя в середине садки детали по краям садки имеют глубину, большую допустимой, а этот брак неис­ правим. Внедрение методик потребовало изменений всего технологического цикла. Как правило, часть деталей до­ полнительно проверяется по твердости. Многие пред­ приятия не готовы к поплавочному контролю качества обработки деталей. В этих случаях может оказаться дей­ ственным увеличение числа образцов-свидетелей или деталей, которые после химико-термической обработки подвергаются металлографическому анализу. Образцысвидетели закладываются в шахматном порядке на раз­ ную глубину, а после обработки проверяются на ЭМИД. На анализ передаются образцы с заниженными или за-

121

вышеинымн показаниями. О результатах контроля судят по данным, полученным при анализе микрошлнфов этих образцов.

Осциллограмма детали с нормальными свойствами на рис. б-7,а обозначена пунктиром. Кривая / соответствует

Рис. 6-7. Осциллограммы па экране прибора ЭМИД при разной глу­ бине цементированного слоя детален из стали 12X113А (о); зави­ симость между глубиной цементированного слоя а и показаниями ЭМИД (б).

При контроле цилиндрических деталей диаметром до 10—12 мм эффективно увеличение частоты питающего датчика тока. При контроле деталей такого диаметра из

характеризующая связь между амплитудой сигнала и средней глубиной цементированного слоя. Эта кривая построена по результатам анализа 300 образцов.

При производственном контроле глубины цементиро­ ванного слоя имеют место выпады, вызванные неодина­ ковой концентрацией углерода на поверхности и наруше­ нием структуры тонкого поверхностного слоя при шлифо­ вании. Поэтому приходится изыскивать методы оценки содержания углерода на поверхности.

123