Способ дефектоскопии металлических изделий при их поверхностной обработке

 

Использование: контроль качества изделий в машиностроении. Сущность изобретения: поверхность изделия нагревают лазерным лучом плотностью мощности 108- 109 Вт/м2, движущимся со скоростью (5- 25)- . 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 G 01 N 21/88

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М

C (21) 4346642/25 (22) 15.10.87 (46) 23.03.93. Бюл. № 11 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение восстановления деталей "Ремдеталь" (72) В.Е,Архипов и Е,М.Биргер (56) Патент Франции ¹ 2449980, кл, G 01 N

21/17, 1979, Авторское свидетельство СССР

¹ 590649, кл, G 01 N 21/88, 1978.

Изобретение относится к дефектоскопи(и может быть использовано для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов, например пор, трещин, волосовин, раковин, непроплава и т.д.

Цель изобретения — обнаружение подповерхностных дефектов при одновременном улучшении качества изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дефектоскопии металлических изделий при их поверхностной обработке, заклЮчающемся в нагреве поверхности изделий высокоэнергетическим источником тепла и визуальном ее осмотре, (нагрев поверхности производят движущимся Ilo ней лазврным лучом плотностью мощности, выбираемой из условия расплавления дефектных участков изделия, При этом нагрев ведут лазерным лучом плотностью мощности 10 — 10 Вт/см со скоростью (5—

8 9 2

25) 10 м/с, Способ осуществляется следующим образом, В исходном положении включают приводы вращения (либо перемещения) изделия и перемещения лазерного луча, Далее (54) СПОСОБ ДЕФЕКТОСКОПИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ.ИЗДЕЛИЙ ПРИ ИХ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ (57) Использование: контроль качества изделий в машиностроении, Сущность изобретения: поверхность изделия нагревают лазерным лучом плотностью мощности 10—

10 Вт/м, движущимся со скоростью (59 2

25). 10 м/с. 1 з.п. ф-лы, подают лазерное излучение на обрабатываемое изделие. При лазерной обработке изделия происходит нагрев поверхности изделия до 1000 — 1200 С с резким охлаждением за счет теплоотвода в объем изделия и получением структуры повышенной твердости (55 — 65 HPC) мартенситного типа, При этом в зоне дефектов(трещины, поры) резко снижается интенсивность теплоотвода, поверхность перегревается с раскрытием дефекта. Острые кромки дефектов оплавляются, и происходит их очистка от загрязнений. Визуальная оценка поверхности позволяет оценить ее состояние и сделать вывод о пригодности изделия и последующей эксплуатации, При отсутствии дефектов в поверхностных слоях изделия происходит закалка с повышением эксплуатационных характеристик при сохранении чистоты поверхности не хуже 8 класса, Проведение лазерной обработки лазерным лучом плотностью мощности 108 — 10

Вт/см и скоростью (5 — 25) .10 м/с позволяет избежать оплава поверхности изделия, что улучшает качество изделия, и исключить

1803841

Составитель В. Архипов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е. Папп

Редактор

Заказ 1054 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 обработку без упрочнения и вскрытия подповерхностных дефектов.

Пример. Контролировали качество наплавки шеек коленчатого вала двигателя

ЗМЗ-53 проволокой НпЗОХГСА при одновременном термоупрочнении поверхностей шеек. Перед лазерным термоупрочнением (после шлифования) визуальный контроль позволил установить ряд дефектов на поверхностях первых трех коренных шеек. B соответствии с требованиями на приемку вала из ремонта, качество поверхности удовлетворительное, и вал может быть направлен на сборку двигателя в таком состоянии, После лазерной термообработки количество вскрытых дефектов существенно увеличилось.

В соответствии с требованиями на приемку вала из восстановления по числу и размеру пор, такой вал не может быть. принят для сборки двигателя и должен быть выбракован.

Лазерную обработку коленчатого вала производили по следующим режимам: мощность излучения 780 Вт, диаметр сфокусированного луча 3 мм, линейная скорость перемещения луча относительно обрабатываемой поверхности 25 мм/с. Для термообработки и, соответственно, обнаружения дефектов использовали непрерывный COzлазер типа ЛГН-702 номинальной мощностью до 800 Вт.

Таким образом, термообработка движущимся сфокусированным лазерным лучом позволяет производить одновременное обнаружение дефектов в металле детали с высокой. степенью вероятности такого обнаружения. При этом увеличение плотности энергии в сфокусированном луче позволяет повысить число обнаруживаемых дефектов, к которым, в данном случае, относятся очищаемые поверхностные дефекты и вскрываемые (за счет проплавления тонкой стенки) подповерхностные дефекты (поры, раковины), находящиеся на глубине 0,1 — 0,6 мм, Так, в приведенном примере при уменьшении скорости перемещения луча в 2 раза количество обнаруженных дефектов (пор и раковин) составило: на первой шейке 14; на второй 12; на третьей 14.

При обработке сменной программы валов двигателя 3М3-53 было установлено, 10 что существующие методы контроля пропускают 40 наплавленных шеек с раковинами, которые выбраковываются при лазерной термообработке, Проведенные измерения показывают, "5 что предлагаемый метод обнаружения дефектов позволяет производить выбраковку очень ответственных деталей при низком качестве их изготовления даже в том случае, когда до лазерной обработки деталь счита20 лась годной. При незначительном приложении теплового луча реальные размеры дефектов оказываются существенно больше наблюдаемых или регистрируемых известными методами.

Формула изобретения

1. Способ дефектоскопии металлических изделий при их поверхностной обработке, заключающийся в нагреве

30 поверхности изделий высокоэнергетическим источником тепла и визуальном ее осмотре, отличающийся тем, что, с целью обнаружения подповерхностных дефектов при одновременном улучшении качества из35 делий, нагрев поверхности производят движущимся по ней лазерным лучом плотностью мощности, выбираемой из условия расплавления дефектных участков иэделия.

40 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев ведут лазерным лучом плотностью мощности 10 — 10 Вт/м со скоростью (5 — 25) .10 м/с.