ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Контроль структуры и свойств чугуна из "Неразрушающий контроль Т3" Чугун - это сплав железа с углеродом, в котором доля углерода превышает 4,13 %. Различают белый чугун, в котором углерод входит в химическое соединение с железом (цементит), и чугун, в котором углерод выпадает в виде графита. Чаще всего в промышленности применяют именно такой чугун, но иногда используют также белый чугун, обладающий повышенной твердостью. [c.793] Контроль структуры чугуна УЗ позволяет определить количество и форму графитных включений. В структуре чугуна может присутствовать графит различных форм. Наиболее высокая прочность у чугуна с мелким шаровидным графитом. Меньше прочность, когда графит имеет хлопьевидную форму (вермикулярный графит), еще меньше при пластинчатом графите (серый чугун). [c.793] Затухание УЗ обычно уменьшается, когда скорость увеличивается. На рис. 7.54 (шкала справа) приведен пример влияния на скорость УЗ-волн процентного содержания шаровидного графита при постоянстве других параметров чугуна. [c.793] Путем исследований выбирают акустические характеристики, наиболее тесно корреляционно связанные с исследуемым структурным параметром чугуна. С учетом этого информацию о графите (содержание, форма, размер) обычно получают по скорости УЗ, а информацию о металлической основе (матрице) - по его затуханию. [c.793] Модуль нормальной упругости пропорционален квадрату скорости Е = Ас (см. разд. 1.1.1). Коэффициент А определяют эмпирически, на него влияют плотность и коэффициент Пуассона материала. В отношении твердости известно, что с ее увеличением скорость звука возрастает (в стали - наоборот), а затухание уменьшается, однако для каждого вида чугуна эта связь в количественном отношении индивидуальна. [c.794] Временное сопротивление чугуна при растяжении обычно определяют формулой = а ЕНВ = Р НВ, здесь аир- эмпирические коэффициенты, которые определяют на основе прямых испытаний для каждой марки чугуна и даже с учетом особенности технологии выплавки на данном предприятии. Для чугуна с шаровидным графитом установлено, что р = 0,062. .. 0,114, а с пластинчатым - р = 0,032. .. [c.794] Для точного измерения скорости и затухания УЗ необходимо иметь два донных сигнала. Между тем большое затухание УЗ в чугуне нередко затрудняет наблюдение второго донного сигнала. [c.794] Воронковой было предложено измерение такой акустической величины, как отношение донный сигнал - структурная помеха [73]. Для этого наблюдают уровень помех вблизи донного сигнала (в зоне протяженностью не более двух длин волн) и измеряют этот уровень Р по отношению к амплитуде донного сигнала Рд (рис. 7.55.) Важное достоинство этой величины состоит в том, что для ее измерения достаточно наблюдать один донный сигнал. [c.794] Отношение донный сигнал - помеха в дальней зоне определяется формулой, приведенной в табл. 2.4. Оно не зависит от толщины ОК, что очень удобно. В то же время предложенная характеристика не является независимой от ранее рассмотренных. Она сильно зависит от скорости с ультразвука и слабее - от коэффициента рассеяния 5р, который составляет основную часть коэффициента затухания в чугуне. Отношение донный сигнал-помеха зависит также от качества акустического контакта (см. разд. 2.2.3.4). Предложенное отношение рекомендуется использовать вместо измерения скорости ультразвука для оценки степени шаровидности (рис. 7.54, шкала слева). [c.794] Другая акустическая величина, предложенная Л.В. Воронковой для оценки физико-механических свойств чугуна, -частота соответствующая максимальной амплитуде спектра донного сигнала (или соответствующая циклическая частота (Ви). Для ее измерения используют широкополосный преобразователь и дефектоскоп-спектроскоп, позволяющий наблюдать спектр донного сигнала. Теоретический анализ показал, что значение связано с коэффициентом рассеяния. На него также влияет полоса пропускания преобразователя. [c.794] На рис. 7.56 показана зависимость от твердости НВ коэффициента затухания а. [c.794] Достоинство измерения твердости по величине также в том, что ее измеряют по первому донному сигналу. Недостатки состоят в зависимости от индивидуальных свойств преобразователя и качества акустического контакта, необходимости использования более сложного, чем дефектоскоп, прибора - спектроанализатора. [c.795] Необходимо иметь в виду, что на измеряемые УЗ параметры оказывает влияние целый комплекс свойств чугуна. Например, на рис. 7.57 показана зависимость скорости в чугуне и отношения донный сигнал - структурная помеха от содержания шаровидного графита и средней величины графитных включений. Из сравнения с рис. 7.54 видно, что на рис. 7.54 измерения выполняли на чугуне с крупными включениями. [c.795] В [422, с. 1102] предложена формула для расчета уровня структурных шумов Р , возникающих в результате рассеяния УЗ в чугуне с шаровидным графитом в низкочастотной области, где длина волны гораздо больше диаметра рассеивающих частиц. Формулы качественно совпадают с экспериментальными результатам и с фор-мулами в п. 1.1.3. При увеличении диаметра графитных включений максимум спектра рассеяния смещается в сторону низких частот. Когда длина волны гораздо больше диаметра рассеивающих частиц форма графитных включений несущественна. [c.795] В [425, с. 418/035] сообщается о влиянии содержания шаровидных графитных включений в чугуне к общему содержанию графита на скорость и затухание УЗ. С увеличением содержания шаровидного графита скорость увеличивается и приближается к скорости звука в стали, а затухание уменьшается. Кроме того, скорость зависит от структуры матрицы. Это совпадает с ранее рассмотренными результатами. [c.795] Для определения свойств чугуна по скорости УЗ (в частности, формы графитных включений) в ЦНИИТмаш разработан портативный прибор УСЦ-1. Измерение выполняется при одностороннем доступе. Измеряется скорость головной волны на базе 70 мм с погрешностью 0,4 %. Измеренный временной интервал преобразуется в величину процентного содержания шаровидной фазы графита и изображается на цифровом дисплее. Коэффициент связи скорость - процент шаровидного графита можно учитывать при настройке. Поверхность отливки не нуждается в обработке при литье в кокиль, а после литья в земляную форму требуется дробеструйная обработка. [c.795] Для контроля твердости изделий из чугуна в [170] использовали метод, основанный на измерении скорости распространения головной волны. Излучающий и приемный наклонные преобразователи с углом ввода, равным первому критическому, располагали в общем корпусе на расстоянии 35 мм друг от друга. Преобразователи устанавливали на ОК и подключали к импульсному прибору ИСП-12, основанному на методе автоциркуляции. [c.796] Как отмечалось ранее, в отличие от сталей, где повышение твердости уменьшает скорость звука, в чуг)Т1ах наблюдается обратная зависимость. При испытаниях метода на чугуне С420 коэффициент корреляции показаний прибора с твердостью оказался равным 0,93. [c.796] Использовали иммерсионный импульсный метод прохождения. Расстояние между ЭМА-преобразователями было постоянным, поэтому время прохождения УЗ-импульсов определялось только временем задержки в ОК. Для настройки применяли контрольные образцы, служащие проходным и непроходным калибрами. Применение установки в 9. .. 10 раз увеличило производительность контроля. [c.796] Вернуться к основной статье