ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Чугун из "Ультразвуковой контроль материалов " У всех металлов в литом состоянии нельзя упускать из вида,,, что часть затухания обусловливается действительно имеющимися мелкими раковинами и включениями, так что возможности контроля изменяются также в зависимости от степени загрязненности и от условий литья. [c.598] Вопросы контроля стального литья рассмотрены в литературе [286, 1237, 787, 1485, 1486, 147, 1096] о контроле см. также главу 27. [c.598] Серый чугун как материал мало пригоден для ультразвукового-контроля. Влияние затухания, вызванного поглощением и рассеянием, на выбор частоты и усиления показано на рис. 31.2. [c.598] Ввиду большого различия видов литейного чугуна в отношении химического состава, условий литья и обусловленной этим структуры не удивительно, что и скорость звука, и затухание колеблются в очень широких пределах. [c.598] По форме выделений графита различают в основном пластинчатый литейный чугун (чугун с пластинчатым графитом,, см. рис. 31.8, б) и чугун с шаровидным графитом (со сфероидальными включениями, см. рис. 31-8, в). [c.598] Сначала следует рассмотреть особую форму чугуна — отбеленный чугун, который получают быстрым охлаждением либо-намеренно, либо случайно (непроизвольно) и который характеризуется высокой твердостью и значительной хрупкостью. По скорости звука он очень мало отличается от стали, а затухание звука в нем вследствие сравнительно тонкой структуры (ледебурита) значительно меньше, чем в чугуне с пластинчатым графитом и близко к соответствующему показателю стального литья. Его получают специально при литье с упрочненной коркой, например в прокатных валках в виде упрочненного поверхностного слоя (см. ниже). Изделия, затвердевшие со сквозным отбелом, обычно непригодны к употреблению, и их можно легко-выявить как бракованные отливки по их ультразвуковым свойствам. [c.598] Взаимосвязь его свойств со скоростью звука известна по результатам измерений Циглера и Герстнера [1688, 525]. Скорость распространения продольных волн зависит от крупности графитовых выделений и от их количества (рис. 31.3). По мере уменьшения длины пластин и их количества эта скорость приближается к соответствующему показателю стали. Поскольку обычно в чугуне с тонкопластинчатым графитом и количество графитовых выделений получается меньшим (вследстрие применения соответствующей шихтовки, т. е. ввода добавок в расплав, которые, как известно из опыта, дают желательную структуру), на практике эту взаимосвязь можно выразить упрощенной формулой чем тоньше графит, тем выше скорость звука в чугуне. [c.599] Поперечная скорость звука, согласно результатам измёрс нии Паттерсона и Бодмера [1177], пропорциональна продольной его скорости (рис. 31.4), причем этот вывод распространяется и на рассматриваемый ниже Чугун с шаровидным графитом. [c.599] ПО Процентным содержаниям углерода [С], кремния [51] и фосфора [Р]. Согласно рис 31.5, эта зависимость выражается прямой линией с изломом, при степени эвтектичности, равной единице, которая может служить вместо химического анализа для быстрого определения 5с, если форма образца и условия литья поддерживаются постоянными. В связи с этим Фрилингхаус 478] выявил также четкое влияние толщины стенки отливок. Такое влияние объясняется тем, что от толщины стенки зависит скорость охлаждения, которая в свою очередь изменяет скорость-звука и затухание, как следствие изменения структуры (см. гла- ву 27, рис. 27.8). [c.600] Твердость тоже находится в определенной взаимосвязи со скоростью звука и при постоянных условиях может быть определена эмпирически по скорости звука, как. показал Тиме [1515] на отбеленных валках для средней твердости сердцевины. При этом должно быть учтено сильное отклонение скорости в отбе-ленной оболочке (линейной корке) и принята во внимание ее толщина. [c.602] В отливках из серого чугуна часто представляет интерес измерение толщины стенки в механически недоступных местах, например в корпусах двигателей внутреннего сгорания. Но поскольку скорость звука сама по себе несколько зависит от толщины стенки, измерение затрудняется. Существует линейная зависимость (рис. 31.7), на которой впрочем сказывается еще и степень эвтектичности. Этот показатель одинаков для всей плавки, следовательно, и для отливки, но не всегда известен. Поэтому на практике лучше поступать следующим образом измерять скорость звука в двух местах, доступных для механического измерения толщины и наиболее сильно различающихся по толщине, а в других участках применять линейную интерполяцию. Высокая точность при этом невозможна, но она редко и требуется. Если погрешность не превышает 5 %, то влиянием толщины стенки можно вообще пренебречь при условии, что прибор был протарирован по средней толщине стенки. Иногда дело сводится только к тому, что нужно установить смещение литейного стержня или эксцентричность расположения отверстия в цилиндре. Для этого нужно только одно сравнительное измерение различных мест вообще без тарировки. [c.602] Более детальные исследования по форме образования графита имеются в работах [1374, 169, 1473, 497]. [c.603] Затухание звука в чугуне с шаровидным графитом в диапазоне частот, используемых для контроля, не зависит от количества и размеров глобулей графита и определяется только характером основной структуры. При ферритных и перлитных структурах, обычно наблюдаемых в отливках, оно мало, а в специальном литье с аустенитной основной структурой оно очень высоко [481, 1196]. [c.603] Если в самом общем плане требуется определить временное сопротивление разрыву чугуна высококачественных марок (независимо от того, является ли графит в нем пластинчатым или шаровидным) путем ультразвуковых измерений, то сначала можно [1622] уже по одной продольной скорости звука с до- статочной точностью определить модуль упругости. Одиако судить о временном сопротивлении разрыву по одному только модулю упругости не всегда возможно. Для этого требуется какая-либо дополнительная величина, например, твердость по Бри- еллю. Оба измерения могут быть проведены на готовом изделии [788]. [c.603] Затухание в сером чугуне открывает также полезную возможность неразрушающего измерения технологических свойств. Однако при достаточной точности затухание измерять сложнее, чем скорость звука, особенно на готовых изделиях, так как. для этого требуются плоскопараллельные поверхности. [c.603] Из практического опыта уже давно известно, что чугун с временным сопротивлением разрыву более 20 Н/мм (МПа) достаточно прозрачен для контроля дефектов, даже и на частоте более 1 МГц. Следовательно, и по величине затухания можно приблизительно судить о прочности. Однако надежная тарировка возможна только в том случае, если в серии образцов все переменные кроме одной поддерживаются постоянными, например когда варьируется только крупность графитовых включений. Так, в чугуне с пластинчатым графитом с баллами более 4 (т. е. [c.603] У высококачественного чугуна с шаровидным графитом суще- ствует взаимосвязь затухания с модулем упругости Е, которыйг не зависит от режима термической обработки и от структуры [16221. [c.604] Трудность измерения абсолютных сопоставимых значений затухания [851] не мешает эмпирически проводить практически-достаточный контроль качества по уменьшению высоты зхо-импульсов в одной их последовательности. Можно работать либо на образцах при постоянных условиях в смысле размеров и настройки прибора, либо проводить измерения непосредственно на изделии в месте с приблизительно параллельными плоскими поверхностями в серии отливок с постоянной формой, даже на-незачищенной литой поверхности. Так, например, тормозные барабаны моторных вагонов электропоездов можно рассортировать в промышленных условиях по прочности с точностью- 2 Н/мм , принимая эмпирическую взаимосвязь между временным сопротивлением разрыву и отношением амплитуд двух определенных эхо-импульсов в их последовательности [1253,. 1315, 1029]. [c.604] При этом нельзя упускать из вида, что найденное таким простым способом значение затухания включает в себя также и влияние искателя, поскольку амплитуда эхо-импульсов изменяется также и вследствие расширения звукового луча. Следовательно, нельзя проводить измерения при различных частотах и на этом основании безоговорочно судить о зависимости затухания от частоты. Кроме того, и образцы различной толщины иельз непосредствеино сравнивать между собой (см. также главу 33). [c.604] Фрилингхаус обнаружил также линейные зависимости между логарифмом коэффициента затухания, с одной стороны, и сте- пенью эвтектичности, плотностью и временным сопротивлением разрыву — с другой. Однако во все эти зависимости толщина стенки входит только как параметр. В некоторых случаях измерение затухания, если его можно провести в форме, приемлемой для практики, дает больший эффект, чем измерение скорости звука [478, 490]. Цеттлер [1687] тоже исследовал взаимосвязь-между затуханием и показателями упругости литейного чугуна. [c.604] Вернуться к основной статье