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

Г л а в а с е д ь м а я

О Ц Е Н К А С О С Т О Я Н И Я Ф Е Р Р О М А Г Н И Т Н Ы Х М А Т Е Р И А Л О В ПРИ П О В Е Р Х Н О С Т Н О М УПРОЧНЕНИИ

И М Е Х А Н И Ч Е С К О Й О Б Р А Б О Т К Е

7-1. ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНИЯ ДЕТАЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ПРИБОРОВ

Оценка состояния тонких поверхностных слоев дета­ лен из ферромагнитных материалов, подвергнутых меха­ нической обработке или поверхностному упрочнению: наклепу, химико-термической обработке, закалке ТВЧ, осуществляется структуроскопами с накладными датчи­

также (Л. 61]). Уже на частотах3—10 кгц амплитуда сиг­ нала накладного датчика при контроле стали примерно в 2 раза меньше, чем при контроле меди.

На частотах более 0,5 мгц для оценки структуры ча­ сто применяются фазочувствнтелыіые приборы, например ДНМ-500 и ДНМ-2000 [Л. 23]. Однако в ряде случаев резонансные приборы оказываются более удобными из-за их более высокой стабильности.

123

катушки уменьшается, но остается значительно большим, чем >при испытаниях немагнитного металла той же элек­ трической проводимости. Вариацией частоты и степенью подмагнпчивания можно добиться того, чтобы изменения магнитной проницаемости практически не изменяли индуктивности катушки, или выбрать нужный для отстрой­ ки угол, например угол между годографами, характери­ зующими влияние магнитной проницаемости и зазора. Следует учитывать, что при отсутствии подмагничивающего тока линия «отвода» (годограф полного сопротив­ ления при отводе датчика) —практически прямая липни, при наличии подмагнпчивания — это достаточно сложная кривая.

Существует несколько типов опытных разработок миогочастотных структуроскопов и приборов для послой­ ного анализа. Некоторые из этих приборов с проходной катушкой были описаны в [Л. 23, 49].

Многочастотные приборы представляют собой группу скомпонованных вместе одиочастотных приборов, позво­ ляющих осуществить различные комбинации из сигналов, получаемых по каждому каналу, или выдать их на упро­ щенную электронно-вычислительную машину.

В. Г. Пустынннковым и его сотрудниками была сде­ лана попытка представить выходной многочастотный сиг­ нал датчика системой линейных уравнений [Л. 3]. Эта система может быть решена при условии, что переменные параметры не зависят от частоты и друг от друга. Таких (да и то условно) независимых параметров всего три: электрическая проводимость, магнитная проницаемость и толщина контролируемого слоя. При одновременном использовании токов нескольких частот имеет место вза­ имное влияние.условий леремагничивания; следователь­ но, требование, необходимое для решения системы урав­ нений, не выполняется. Отсюда понятны неудачи, пресле­ дующие авторов этой теории при внедрении такого типа •многопараметровых устройств для контроля качества по- іверхностно-упрочненного слоя.

Характерной особенностью большинства методов •контроля является необходимость учета сильного влия­ ния иа показания приборов концентрации углерода на поверхности: насыщенности углеродом или, наоборот, по­ верхностного обезуглероживания. Величина обезуглеро-

124

живапня зависит от времен it выдержки деталей прн'з'а'- калке в печи. Так, образцы стали Р18, нагретые до900°С с выдержкой 0,5; 5 и 8 ч и охлажденные вместе

с печыо имеют глуоину ооезуглероженного слоя соответ­ ственно 0,25; 0,45; 0,6 и 0,8 мм. Содержание углерода на поверхности для первого образца 0,65, а для последнего 0,49. Неоднородность структуры, термическая и механи­ ческая обработка приводят к неравномерному распреде­ лению механических напряжений.

7-2. УПРУГИЕ И ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СТАЛЯХ

На диаграмме растяжения при механических испыта­ ниях образцов на разрыв (рис. 7-2) имеются четыре зо­ ны. В первой зоне OA сила Р, приложенная к образцу, пропорциональна удлинению Ai В этой зоне действует закон Гука и для нее определяется модуль упругости

лы изменяется расстояние между атомами в кристалли­ ческой решетке. При пластическом деформировании одна,

В результате предварительной вытяжки, т. е. предва­ рительного нагруження силами, вызывающими остаточ­ ные деформации, материал приобретает способность без значительных остаточных деформаций воспринимать большие нагрузки. Явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования называют наклепом (нагартовкой)

125

вания и являются первопричиной возникновения мнкронаирнженип первого рода и вызванных ими изменении электромагнитных характеристик.

Сжимающие напряжения на поверхности во многих случаях увеличивают продолжительность жизни и срок службы деталей. Поэтому в промышленности широко применяют различные виды поверхностного упрочнения.

Любой вид механической обработки вызывает появ­ ление остаточных напряжений. Даже при тщательно вы­ полненной полировке создается тончайший упрочненный

напряжения в слое при различных видах обработки об­ разцов из стали ЭИ617 распределяются на толщину: по­ лирование фибровым кругом 50 мкм, обдувка дробью 200 мкм, обработка тупой фрезой 200 мкм, декоративное шлифование 200 мкм. Чем ближе к поверхности растяги­ вающие напряжения, тем меньше предел выносливости. Для перечисленных образцов он равен 26, 35, 24 и 33 кгс/мм2. При электромеханической обработке и элек­ трошлифовании остаточных напряжении не возникает, что объясняется отсутствием тепловых воздействий на поверхностные слои материала.

Наибольшие температуры возникают при шлифовке, для которой характерны прижоги закалки или прижоги отпуска. В этом случае имеется по меньшей мере пять зон с разной структурой. Самая глубокая — зона нормальной структуры. Вблизи поверхности имеется зона ползучести, где металл стремится увеличить свой объем. В этой зоне возникают напряжения сжатия и поэтому в предыдущей зоне

Если в поверхностных слоях преобладает мартенсит вторичной за­ калки, а отпущенный слой незначителен, то будут преобладать сжимающие напряжения.

Во время пластической деформации возникают то­ чечные, линейные и поверхностные дефекты, увеличи­ вается концентрация микродефектов: неподвижных дис­ локаций, вакансий п атомов внедрения. В результате в стали границы между доменами закрепляются, магнит­ ная вязкость и коэрцитивная сила увеличиваются, маг-

127