Способ определения глубины закаленного слоя стальных деталей

 

Изобретение относится к способам определения глубины закалки стальных деталей и может быть использовано в машиностроении, например, для контроля глубины закалки шеек и кулачков валов, шестерен и т.д. Цель изобретения - повышение эффективности и достоверности контроля готовых деталей при массовом производстве. Через участок поверхности закаленной детали пропускают электрический ток и измеряют разность потенциалов между двумя точками зтой поверхности. Затем определяют глубину закаленного слоя D по соотношению D(A,j/A,-U) - А), мм, где U(v) - измеряемая разность потенциалов. А, (juv) , (v х X мм) и AJ(MM) - постоянные для данной марки стали и силы пропускаемого тока коэффициенты, которые определяют заранее по эталонные образцам с тремя различными известными глубинами закаленного слоя, решая систему из трех уравнений в виде заявленного соотношения относительно трех неизвестных - указанных коэффициентов. 2 ил, 1 табл. сл со 4::ib а 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51)4 С 21 D ll ОО G 01 N2530

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3969303/31-02 (22) 29.10.85 (46) 23.10.87. Бюл. У 39 (71) Казанский физико-технический институт Казанского филиала АН СССР (72) И.А.Гарифуллин и 10.С.Грезнев (53) 621.785.)3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(576533, кл. G 01 N 27/02, 1976, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАКАЛЕННОГО СЛОЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к способам определения глубины закалки стальных деталей и может быть использовано в машиностроении, например, для контроля глубины закалки шеек и кулачков валов, шестерен и т.д. Цель изобретения — повышение эффективнос— ти и достоверности контроля готовых деталей при массовом производстве.

Через участок поверхности закаленной детали пропускают электрический ток и измеряют разность потенциалов между двумя точками этой поверхности, Затем определяют глубину закаленного слоя Э по соотношению 0(А /А,-U)

А ), мм, где U(pv) — измеряемая разность потенциалов, А,(pv), A,(pv х х мм) и А (мм) — постоянные для данз ной марки стали и силы пропускаемого тока коэффициенты, которые определяют заранее по эталонным образцам с тремя различными известными глубинами закаленного слоя, решая систему иэ трех уравнений в виде заявленного соотношения относительно трех неизвестных — укаэанных коэффициентов.

2 ил, 1 табл.

U=А

+ D2

1346

Изобретение относится к способам определения глубины закалки стальных деталей и может быть использовано н машиностроении, например, для контроля глубины закалки шеек и кулачков налов, шестерен и т.д.

Целью изобретения является повышение эффективности и достоверности контроля готовых деталей при массовом производстве.

На фиг.l представлена схема пространственного расположения контактов; на фиг.2 — зависимость разности потенциалов от глубины закаленного слоя в стали.

Рассмотрен конкретный пример реализации предлагаемого способа для определения глубины закаленного слоя кулачков распредвалов днигателей ав- 20 томобиля "КамАЗ".

Аппаратура, использовавшаяся при испытаниях: нановольтамперметр Р341; аккумулятор; вольтметр питеровой

В7-16; эталонное сопротивление; циф- 25 роной вольтамперметр ВК2-20; коммутатор; столик для крепления образца с измерительным датчиком.

Для проведения измерений был изготовлен зонд, снабженный четырьмя 3( изолированными друг от друга стальными иглами, которые при прижимании к испытуемой поверхности обеспечивают надежный точечный электрический контакт с образцом. Исходя иэ геометрии кулачков распредвала, удобным оказалось расположение контактов (фиг.l).

Через контакты 1 и 2 пропускается постоянный электрический ток I. Искомая разность потенциалов снимается с кон- 4О тактов 3 и 4 и измеряется с помощью нановольтамперметра Р341. Для уверенной регистрации возникающего потенциала и измерения его с достаточной точностью (5%) Оказалось удобным 45 использование тока I = 0,5 А.

В результате проведенных измерений была получена зависимость (фиг.2) разности потенциалон L, возникающей на контактах 3 и 4 при пропускании 5р через контакты 1 и 2 тока I =- 0,5 А.

Как видно иэ фиг.2, полученная зависимость может быть хорошо описана (сплошная кривая, фиг.2) с помощью соотнох3ения

D, мм, по

ОСТУ

D, мм по предлагаемому способу

3,8 1,05

4,06 2, 35

4,22 2,92

4,24 3,07

2,4

2,8

3,1

;1ля проведения измерений предлагаемым способом достаточно прижать зонд к испытуемой понерхности каждого Образца из партии и снять показания. На это затрачивается 30 с.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа необходимо провести процесс химико-термической обработки всей партии Одновременно> а затем аттестовать каждую деталь. Например, для проведения 100%-ного контроля предлагаемым способом глубины закаленногo слоя партии иэ 100 деталей с глубиной упрочненного слоя 3 мм необходимо затратить (30 с х !00)

50 мин (без учета времени на промежуточные Операции и вычисление по соотношению).

Г1ри измерении параметрон поверхHocтнОгО слоя и 3Bf стным спОсО60м иэ

687 г при А, = 6,69рч, A 13,35 v мм, А =4,5мм.

Поскольку зависимость разности потенциапон от глубины закаленного слоя хорошо аппроксимируется трехпараметрическим выражением можно сделать однозначный вывод, что на практике для нахождения постоянных А,, А и

А для данной конструкции зонда и мар3 ки стали достаточно проведение измерений на 3-х эталонных образцах с иэнестной глубиной закаленного слоя, определенной по ОСТ 37.001.060-74.

Измеряя разность потенциалов обраэцон с неиэнестной глубиной закалки и не подвергая их разрезанию, определяют в соответствии с заявленным соотношением величину D. Сравнение результатов, полученных по ОСТ

37.001.060-74 и предлагаемым способом показывает хорошее согласие (таблица) .

3 13 меряют раэностный сигнал между напряжением, пропорциональным частоте и амплитуде тока нагрузки. Для этого каждый образец сначала обезжиривают, а затем помещают в индуктивный проходной датчик, который прикреплен к крышке герметичного муфеля и находится в рабочей зоне печи. С помощью соответствуюшей измерительной схемы перед началом процесса химико-термической обработки поступающие от датчика сигналы компенсируются. В ходе процесса химико-термической обработки вследствие изменений электромагнитных свойств поверхности, роста диффузионного слоя и динамики изменения его фазового состава происходит раскомпенсация измерительной схемы и временные зависимости раэностного сигнала между напряжениями, пропорциональными частоте и амплитуде тока нагрузки, записываются на диаграммной ленте индикатора °

Недостатком известного способа является то, что контроль упрочненного слоя каждого образца может быть осуществлен только в процессе химикотермической обработки, которая занимает время от 2 до 8 ч. Вследствие . этого применение известного способа для 100Х-ного контроля глубина упрочненного слоя деталей с условиях массового производства практически невозможно по следующим причинам.

В случае, когда измеряемый иэвестным способом образец помещается в рабочую печь вместе с партией деталей, подвергаемых химико-термической обработке, в качестве "свидетеля" резуль— таты измерений не будут достоверными из-за существующего в печи градиента температуры или разницы в химсоставе деталей, что приводит к различным скоростям процесса химико-термической обработки.

В случае применения известного способа для 1007-ного контроля глубины упрочненного слоя деталей, подФормула изобретения

Способ определения глубины закаленного слоя стальных деталей, включающий измерение электрофизических

25 параметров поверхности и анализ результатов измерения в сопоставлении с известными параметрами эталонного образца, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и достоверности контроля готовых деталей при массовом производстве, в качестве электрофизического параметра поверхности измеряют разность потенциалов между двумя точками этой поверхности при пропускании

35 через нее электрического тока и определяют глубину закаленного слоя D из соотношения

А 1(2 — А 1 мм (А, — U)2

40 где U (1чу) — измеренная разность потенциалов;

А, (рч), А, 4iv мм)

45 H A (мм) з постоянные для данной марки стали и силы пропускаемого тока коэффициенты, определяемые по эталонным образцам с известной глубиной закалки.

46687

4 вергнутых химико-термической обработке, возникает необходимость проводить эту обработку (в течение 2-8 ч) либо

5 отдельно для каждой детали исполь> зуя ее в качестве испытуемого образца> и тогда время измерения определяется, временем процесса химико-термической обработки, уменьшенным на количество деталей в партии, что совершенно не реально при массовом производстве.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять 1007-ный неразрушающий контроль глубины закаленного слоя деталей, прошедших окончательную обработку> и обеспечивает его достоверность.

1346687

Фиа1

4,4

4,2

3,8

О г з

Фиг. Я

6 7

Закаэ 5098/27 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Составитель В.Китайский Редактор Г. Волкова Техред М.Дидье Корректор М.Максимишинец