Нові методи контролю твердості поверхневих шарів зміцнених металовиробів

Abstract

Визначено, що значно підвищити експлуатаційні можливості виробів, конструкцій тощо можливо за рахунок зміцнення поверхневих та внутрішніх об’ємів матеріалів. Вказано, що при вимірюваннях твердості класичними методами пошкоджується поверхня виробу, внаслідок чого похибка вимірювання досягає значних величин, оскільки твердість визначається локально. Одним з перспективних методів неруйнівного контролю твердості поверхні виробів може бути електромагнітно-акустичний метод з використанням ультразвукових поверхневих хвиль. Метою роботи встановлено задачу розробки нових методів ультразвукового контролю твердості поверхневих шарів, які забезпечать підвищення точності вимірювань при високій продуктивності контролю. Для вирішення поставленої задачі розроблено метод ультразвукового контролю твердості металовиробів, який передбачає збудження в поверхневому шарі металовиробу та прийому імпульсів ультразвукових поверхневих коливань електромагнітно-акустичним способом за допомогою спеціальних перетворювачів. Структура розробленої системи включає в себе збуджуючий перетворювач, приймаючий перетворювач та блок управління та обробки інформації. Розроблений метод включає в себе: калібрування контрольного приладу перед початком вимірювання, блок управління та обробки інформації формує управляючі сигнали для генератора, який збуджує в індукторі перетворювача імпульси високочастотного струму у вигляді пакету з заданою кількістю періодів заповнення вибраної частоти, через що в поверхневому шарі зразка збуджуються поверхневі коливання, які розповсюджуються в напрямку приймального перетворювача, який приймає імпульси хвиль Релея та після підсилення прийняті імпульси оброблюються в блоці управління та обробки інформації. Розроблено та наведено конструкцію перетворювачів, часові схеми розгортки сигналу та технологію контролю металовиробів. Використання розробленого способу дозволяє підвищити продуктивність контролю при його високій точності і локальності.

It was determined that in order t significantly improve the operational capabilities of products, structures, etc. is possible by strengthening the surface and internal volumes of materials. It is indicated that hardness measurements by classic methods the damage is inflicted to the surface of the product, and as a result the measurement error reaches significant values, since the hardness is determined locally. One of the promising methods of non-destructive testing of the surface hardness of products can be an electromagnetic-acoustic method using ultrasonic surface waves. The aim of the work is the task of developing new methods of ultrasonic testing of the hardness of surface layers, which will ensure an increase in measurement accuracy with high inspection performance. To solve this problem, a method of ultrasonic testing of the hardness of metal products has been developed, which provides for the excitation in the surface layer of a metal product and the reception of ultrasonic surface vibration pulses by an electromagnetic-acoustic method using special transducers. The structure of the developed system includes a stimulating converter, a receiving converter and an i nformation control and processing unit. The developed method includes: calibration of the control device before the start of measurement, the control and information processing unit generates control signals for the generator, excites high frequency current pulses in the convert er inductor in the form of a packet with a specified number of filling periods of the selected frequency, which is why in the surface layer of the sample surface oscillations are excited, which propagate in the direction of the receiving transducer, which receives pulses of Rayleigh waves and after amplification, the received and Xia pulses treated in the control unit and information processing. The design of the transducers, temporary signal sweep circuits and the technology of control of metal products were developed and presented. Using the developed method allows to increase the performance of the control with its high accuracy and locality.