Разработка методов акустического контроля прутков из инструментальной стали

• Автор: Лебедева, Татьяна Николаевна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ГЛАВА 1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ.
МЕТОДЫ НЕРАЗРУ1ПАЮ1ЦЕГО КОНТРОЛЯ (обзор литературы)
1.1.Прутки из быстрорежущей инструментальной стали
1.1.1 Технология производства
1.1.2 Дефекты макроструктуры прутков
1.2. Приборы и методы контроля прутков
1.2.1 Визуальный контроль
1.2.2 Магнитный контроль
1.2.3 Ультразвуковой контроль
1.2.4 Вихретоковый контроль
1.3 Выявление дефектов с помощью волн в волноводах
1.4 Новая технология акустического контроля протяженных объектов
Выводы к главе
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН ПОХГАММЕРА И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ДЕФЕКТАМИ
2.1. Основные закономерности распространения стержневых
и крутильных волн
2.2. Экспериментальные исследования скорости и затухания

волн Похгаммера
2.3. Исследование взаимодействия волн Похгаммера
с дефектами пруткового проката
2.4. Эффективность использования стержневых и крутильных волн
при контроле прутков
2.5. Отражение стержневой волны от периодического изменения диаметра прутка по длине
Выводы к главе
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПРУТКОВ ИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ
3.1. Эхо-импульсный метод контроля прутков и установка
для его реализации
3.2. Расчет и проектирование контрольных образцов
3.3. Метод контроля с использованием многократных отражений
3.4. Метод контроля протяженных дефектов прутков
типа остатков усадочной раковины
Выводы к главе
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ
4.1. Отбор партии для контроля
4.2. Организация акустического контроля прутков
4.3. Организация и результаты металлографических исследований
4.4. Сопоставление результатов акустического контроля и металлографических исследований
4.5. Внедрение в производство
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Среди продукции предприятий черной металлургии и машиностроения большой объем занимает стальной прутковый прокат, нашедший широкое применение в качестве заготовок при производстве режущего и измерительного инструмента. Такой инструмент как режущие полотна, резьбонарезной инструмент, сверла, зенкеры, дисковые фрезы, долота, метчики и др. производятся из прутков - заготовок быстрорежущей инструментальной стали Р6М5, занимающей доминирующее положение среди марок быстрорежущих сталей (более 70% от общего выпуска).
Важнейшим условием производства инструментов высокого качества является отсутствие в прутках - заготовках различных дефектов, возникающих при нарушении отдельных этапов технологического процесса производства прутков.
К таким дефектам относят:
1. Внутренние дефекты - пятнистая ликвация, центральная пористость, подкорковые пузыри, межкристаллические трещины, неметаллические включения, грубые раскатанные поры, остатки усадочной раковины, подусадочная рыхлота, свищи (газовые пузыри), расслоение, шлифовочные трещины, закаты и заковы, флокены и др.
2. Поверхностные дефекты - риски (от шлифования, полирования), отпечатки, заусенцы, коррозия, царапины, трещины напряжения и др.
В соответствии с ГОСТ 19265-73 [4] для прутков Б <80 мм допускаются дефекты (риски, царапины, трещины) с глубиной зачистки, не превышающей 14 допуска на размер (в зависимости от квалитета).
Наличие внутренних дефектов в прутке - заготовке, расположенных преимущественно в осевой зоне и, являющихся протяженными вдоль всего прутка, из-за невозможной идентификации их при визуальном осмотре, может повлечь поломку инструмента как при его производстве, так и при его эксплуатации и как следствие, к излишним производственным затратам.
Следует иметь ввиду,, что при погружении объекта (пластины, стержня) в жидкость, существенную роль играют потери на излучение акустической энергии объектом в окружающую среду. Затухание нормальных волн, обусловленное указанными потерями, может значительно превосходить собственное поглощение звука в материале объекта и часто является главной причиной, ограничивающей предельную чувствительность иммерсионной дефектоскопии. Затухание волн Похгаммера, обусловленное переизлучением в жидкость, существенным образом зависит от отношения вертикальной компоненты поверхностного смещения к горизонтальной компоненте в волне рассматриваемого типа. . Затухание практически отсутствует, когда вертикальное поверхностное смещение стремится к нулю. При малых /с! в продольной волне преобладает смещение по оси х (горизонтальная компонента), амплитуда которого одинакова во всех точках пластинки. По данным Викторова И.А. [25], для волны Бо при малых толщинах стальной пластины затухание ничтожно мало (ЗЛ, =0,009), то есть амплитуда затухает в е раз на расстоянии более 100 длин волн.
На рис.2.5 приведены расчетные графики зависимости коэффициента
затухания 35о нулевой симметричной моды от диаметра стержня <1 для частот
- 30 кГц и 100 кГц. Поведение функции 5 определяется диссипативными
потерями, рассеянием и
дисперсией скорости волны.
Видно, что
коэффициент затухания
имеет локальный максимум
в области наибольшей
дисперсии скорости моды ” 50 100 150 200 с
и растет с ростом
Диаметр стержня с1мм
частоты.
Рис. 2.5. Зависимость коэффициента затухания моды Зд от диаметра стержня с! для частоты 30 кГц (кривая 1), 100 кГц (кривая 2)