автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Исследование и разработка локального ультразвукового метода контроля поверхностно-закаленного слоя при использовании токов промышленной и высокой частот

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЬЕДИНЕНЧЕ ПО ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ (НПО " Ц Н И И Т М А Ш")

На правах рукописи

БУ СОВ Владимир Львович

УДК 620.179.16

Исследование и разработка локального ультразвукового

метода контроля поверхностно-закаленного слоя при использовании токов промышленной и высокой частот

Специальность 05.02.А - методы контроля и диагностики в машиностроении

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1 9 9 1 г.

/

/

Работа выполнена в Краматорском научно-исследовательском и проектно -технологическом институте машиностроения НПО НИИПТМАШ.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор ЕРМОЛОВ I

Официальные оппоненты - доктор технических наук ВОПИЛКШ А. X. , канди технических наук ВОРОНКОВА Л. а

Ведущее предприятие - Всесоюзный научно-исследовательский институт неразрушающего контроля

специализированного совета Д 145.03.03 (" Методы контроля и диагностики в машиностроении ") по адресу : ЮЭ038, г. Москва, у я Шарикоподшипниковская, А

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПО " ЦНИИТМАШ "

Защита диссертащад состоится

на заседании

Ученый секретарь специализированного совета , к.тл.

ШАБЛОВ С

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМ

-''и" /

1Тозышение качества продукции предприятий машиностроения в условиях госприемки и перехода на новый экономическил механизм самофинансирования и самоокупаемости привело к ускоренному развитию методов и средств неразрутавдего контроля з нашей стране. Поверхностная закалка является одним из наиболее эффективных средств повышения качества продукция, номенклатура которой весьма разнообразна: прокатные валки, кольца шарикоподшипников, валы, ролики, зубчатые колеса, катки тракторов и т.д.

При оценке качества рабочих валков холодной прокатки (ВХП) особое внимание обращается на значение глубины закаленного слоя: глубины слоя постоянной или максимальной твердости//,, , активного слоя Н& • полной глубины Ип • Для повышения прочности и долговечности ВХП существенно также соотношение протяженностей зоны и переходной зоны, величина которого должна составлять 1,54-2. Для колец крупногабаритных шарикоподшипников (КП) нарушение необходимого взаимного расположения индуктора и дорожки качества при нагреве под поверхностную закалку приводит к неравномерному закаленному слою дорожи, быстрому износу и выходу подшипников из строя.

Устранение выпуска валков, колец КП понияенного качества в результате нарушений технологии их производства возможно путем введения обратной связи - применения методов и средств доя контроля результатов закалки. Широко распространенный металлографический метод позволяет осуществлять выборочный разрушающий контроль глубины закаленного слоя на темплетах и не может гарантировать качество всей партии валков или подшипников. Неразру-шагощий метод контроля должен не уступать по своим возможностям металлографическому методу, осуществлять полный контроль всей партии изделий. В этом случае к нему предъявляются следующие требования;

1. Погрешность измерений глубины закаленного слоя

2. Локальность контроля на поверхности ВХП, дорожки качения кольца КП

3. Диапазон контролируемых диаметров ВХП

4. Диапазон измеряемых толщин слоя

5. Летод регистрации

± 0,1 - 0,2 мм

3-10 мм

40 - 2000 мм [ - [00 мм прямой

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Целью настоящей работы является разработка, исследована внедрение неразрушамцего ультразвукового (у.з.) локального и да контроля глубины закаленного слоя-BXII, дорожек качения КГ тодом структурных помех (СП).

Для достижения цели были поставлены и решены следующие

дачи:

- выявление характера распределения коэффициента paccei ультразвука и интенсивности СП по сечению детали;

- установление вида корреляционной зависимости распреде твердости, содержания остаточного аустенита и коэффициента сеяния, интенсивности СП по сечению детали;

- разработка опытных образцов устройств для контроля i ства закаленного слоя валков, подшипников с использованием (

- апробация метода контроля и производственное внедре!

МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ

Металлографические методы измерения твердости по метод; Рокаелла и микротвердости на микротвердомере ЛМТ-3 были исз зованы при определении кривой распределения твердости и м твердости в закаленном слое. Рентгеноструктурный метод при; ся при определении распределений содержания остаточного аус та по глубине. Огибающая эхо-сигнала СП закаленного слоя бы. получена у.з. эхо-методом. Для обработки экспериментальных , ных привлекались метода математической статистики. Расчет и: сивности СП был получен с помощью статистической теории ра ния у.з. волн в поликристаллах.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

I. В области Рэлея, в рамках теории однократного рассе получено выражение интенсивности СП для однофазных и многоф ных поликристаллов. Средняя интенсивность СП линейно завис среднего объема зерна, объемного содержания фаз поликристал ковариационных тензоров каждой фазы, отражающих степень их гой анизотропии. Установлено, что влияние величины зерна на тенсивность СП по сравнению с влиянием.объемного содержания вида структурных составляющих является преобладающим.

2. При поверхностной и поверхностно-объемной закалке о 1-2 предварительными подогревами, при градиенте твердости в переходной зоне свыше I ед.Н^С/мм установлено качественное соответствие форм огибающих эхо-сигнала СП закаленного слоя, получениях на основании теории СП и экспериментальных осциллограм. Установлено таете взаимно-однозначное соответствие характерных точек осциллограммы эхо-сигнала закаленного слоя и кривой твердости для широкого диапазона диаметров ВХП - свыше 70 мм, колец КП диаметром " свыше 1000 мм, различных марок сталей, кроме сталей повышенной прокаливаемости.

3. Разработан неразрушаиций метод контроля глубины закаленного слоя с использованием серийных дефектоскопов УДИУЛДДЯ-12, серийных пьезопреобразователей, ряда локально-иммерсионных ванн,

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Разработанный метод и средства контроля могут быть применены для контроля плоских, цилиндрических деталей, деталей сложной формы, закаленных с нагревом ТВЧ и ПЛ.

Метод и аппаратура неразрушающего контроля закаленного слоя валков и подшипников применены на Старо-Краматорском машзаводе, ПО ГПЗ-1 г.Москва.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В настоящее время на практике■используется несколько нераз-рушащих методов контроля закаленного слоя, но каждый из них по ряду показателей уступает разрушающему металлографическому методу.

Магнитный метод контроля, разработанный М.НЛихеевнм и его школой и основанный на корреляционной зависимости коэрцитивной силы от структурного состояния металла, дает интегральную характеристику структурного состояния закаленного слоя, что не позволяет выявить распределение структурных характеристик по глубине. Погрешность измерений глубины закаленного слоя данным методом -+0,5-1 мм уступает металлографическому - + 0,1-0,3 мм.

Магнитный метод контроля с помощью эффекта Баркгаузена применим для слоев, упрочненных закалкой после нагрева'лазером, плазмой, электронным пучком. Диапазон толщин закаленного слоя, контролируемых методом эффекта Баркгаузена не превышает I мм.

Термоэлектрический метод контроля/ основанный на корреля-

ционной связи терлю э.д.с. и глубины закаленного слоя, приме при контроле деталей малого диаметра 30-100 мм, закаленных Т когда переходная зона мала по сравнению с глубиной Нт.

Метод вихревых токов, основанный на различии удельного противления мартенситной и перлитной структур, хотя и имеет кую чувствительность 0,5-0,8 мв/мкм, но влияние изменений хи става стали и глубины закалки на амплитуду, выходного сигнала ковихревого преобразователя сравнимо по величине.

Анализ литературных данных показывает, что в у.з. толщи метрии закаленных слоев, имеют место два равноправных, взаим дополняющих направления, появление которых связано о деление вектора смещения упругих волн U. в поликристаллических матер лах на регулярную U2 и флукгуадионную Uf составляющие:

LL = Üt + LLf - (

Измерение амплитуды регулярной составляющей лежит в оси метода подповерхностных волн, разработанного в ЦНИИТмаш. Мет базируется на достоверной корреляционной связи между тверд и скоростью распространения у.з. волн и рефракции волн в зак ленном слое. Метод позволяет восстановить кривую твердости, пазон контролируемых глубин активной зоны На - 1-21 мм, пер ной зоны 5-50 мм, диапазон диаметров валков 100-800 мм, отнс тельная погрешность + 12$. Недостатком метода является низка локальность контроля: требуемая для контроля минимально вози ная зона бочки вдоль валка не ниже 300 мм.

Амплитуда флуктуационной составляющей, ее огибающая эхе нала применима для слоев с резким характером распределения формационного параметра по глубине.

В методе контроля, изложенном в работах Н.Н.Егорова, Г. роченцева, использована схема црозвучивания "излучатель-прие ник". В качестве информационного параметра взято расстояние между пьезопреобразователями, при котором амплитуда структз отраженного эхо-сигнала на приемнике достигает максимума. Пс стоянию d расчетный путем находят полную глубину закалеш слоя Нп • Метод применим только при закалке ТВЧ без пред рителышх подогревов.При схеме прозвучивания с одним совмещу наклонным иммерсионным преобразователем известен метод копт] описанный в работах Я.Капельмана, С.Фламберта и А.Ламберда. работе преобразователя с иммерсионной задержкой выделяется ; сигнал, полученный при обратном рассеянии ультразвуковых boj

границах зерен поликристалла. Информационным параметром выбирается пространственная длительность участков эхо-сигнала раесеяшшх волн и .ли СП, например, расстояние в мм между ткепцутдлмп на оги-ба.тзп.ог1 эхо-сигнала СП. Установлена хорошая корреляционная связь между иншоуказаниым информационннм параметром и полной глубиной закаленного слоя цилиндрических изделий широкого диапазона диаметров и- марок сталей. Однако, нерешенной остается задача обоснования формы огибающей эхо-сигнала СП, не установлено взаимнооднозначное соответствие между характерными точками кривой твердости и огибающей эхо-сигнала СП при закалке ГВЧ и ТТЛ с различным числом подогревов, не найдено конструктивное решение средств контроля в широком диапазоне диаметров ВХП, радиусов кривизны КП, не установлена область применения метода СП.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА РАССЕЯНИЯ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН И ИНТЕНСИВНОСТИ СТРУКТУИШ ПОМЕХ

ПО ГЛУБИНЕ ЗАКАЛЕННОГО СЛОЯ

В работах В.С.Гребенника и Н.Ф. Краковяка получены распределения амплитуды резонансных и эхо-импульсов по глубине закаленного слоя ВХП, закаленных ТПЧ. Анализ таких распределении показал, что из этих распределений при градиенте твердости, превышающем I ед. 1Щ"! на I ил глубины, можно построить распределение коэффициента рассеяния ультразвуковых волн о^, для которого характерен максимум в переходной зоне (рис.1, кривая 2). Участок закаленного слоя, соответствующий этому максимуму, получил название слоя аномального затухания. Наличие слоя аномального затухания подтверждают и работы Г.В.Зароченцева, описывающие контроль структурного состояния изделий, закаленных ТВЧ. Существование слоя аномального затухания приводит к различию интенсивности СП в зоне Нт и переходной зоне и может служить основанием для определения глубины закаленного слоя.

Для статистически однородных и изотропных однофазных и многофазных поликристаллов приведено выражение интенсивности СП. В области Рэлея для поперечной падающей волны интенсивность СП , при обратном рассеянии имеет вид

гдо & ~ числовой множитель;

/0. ~ расстояние от точки рассеяния до точки приема;

У/г - частота ладащей волны; р - плотность поликристалла:

- скорость распространения поперечной волна

/С-0& 4'Я) А%, А1у - А^

- свертки ковариационного тензора модулеЛ упругости ноллкрис!

/11 '/'а.'Л

Н^сч 110 даУм парам индексов, лшю.шо зависящие от ооьемжл содержания ^из 1Хк и ковариационных тензоров каждой а -лас ¿,/-(1,2,3); 7 - интенсивность падающей волны.

О «т

Интенсивность _/ и о^ определяется через коррелях ну ¡о функцию тензора модулей упругости

Ус^ър-А'&Со).^ ?- г - (

которая для статистически, однородных полей ^/^^соде] ковариационный тензор №¡££±$(0) и функции • При а

кообразном изменении упругих свойств на. границах зерен функщ атфоксимируется^ экспоненциально Л зависимостью

ехрС-г/е), I

где - радиус корреляции (масштаб) флуктуации модулей уп] гости определякщиЛ размер структурной неоднородности - эффек1. ного сферического зерна, рассеивающего у-з.волны; ¿ = т-£) j

- средний поперечник реального зерна структуры;.

пь - структурно-чувствительный коэффициент, т я-1. Выражение (2) получено в корреляционном приближении в р; ках статистическое теории однократного рассеяния .уз. волн на пеоднородиостях модулей упругости, флуктуации которых мала п: сравнению с их средними значениями. Согласно (2) в области Р: средняя интенсивность СП линейно зависит от объема зерна, об' ного содержания фаз поликристалла, компонент ковариационных 1 зоров каждой (1ази, отражающих степень их упругой анизотропии Анализ экспериментальных результатов отечественных и за; бежшх работ показывает, что интенсивность СП-в области Рэле. прямо пропорциональна среднему объему первичного зерна аусте При одинаковых размерах первичного зерна аустенита рассеяние структур закаленного слоя усиливается в последовательности: тенсит, феррит, перлит, а различие в уровнях СП между мартен и пешнтом составляет 4-6 дб.

б

Показано, что в переходной зоне распределение скорости нагрева по глубине '£ испытывает отрицательный ска-

чок. В зоне f-/n первичное зерно измельчается до IЕ—1.2 балла при ТПЧ-закалке (скорость нагрева 2-ГСГ1 град/с) и 12-М балла гтри ТВЧ-закалке (скорость нагрева ГОО-ЮОО град/с), в сердцевине размер зерна 8-9 балла после предварительно;'! тормообработ-kii.

.При у.з. контроле стальных изделии поперечин:,ni полками на частотах 5-20 глГц соотношение длины волны Я и размера зерна JD или волнового числа Kt . и масштаба -£ находятся в области Рэлея ^ Я/75

ю)

Интенсивность СП из (2) ввиду измельчения первичного зерна аустенита в зоне на '3-5 баллов по отношению к сердцевине и степенного характера зависимости J — £)' увеличивается по глубине 14-27 дб от зоны j-fm к сердцевине. Таким образом влияние величины зерна (Г4-27 дб) на интенсивность СП по сравнению с влиянием вида структуры (4-6 дб) является преобладающим.

В рамках статистической теории однократного рассеяния для закаленного слоя с переменными по глубине структурными и акустическими характеристиками приведены две акустические модели слоя: двухслойная модель слоя, в котором переходная зона равна нулю и модель с плавным изменением акустических характеристик в переходной зоне.

С учетом влияния слоя аномального затухания и распределении величины зерна, остаточного аустенита по глубине построена предполагаемая форма огибающей эхо-сигнала Cil закаленного слоя с помощью трехслойной модели зависимости коэффициента рассеяния oip. (2) (рис. I, кривая 3). В первом слоо-зоне Нт коэорп- ■ циент dfi принимается постоянным, о^ - aL^eor&t . Во втором слос, соответствующем переходной зон= dL-^Ci) включает положительный скачок dLp, . ступень или слабы:! рост oL/ify) , затем монотонное возрастание. 3 третьем слое-сердцовпне о^ -"оЦ-CoMt нри соотношении величин (г)Ы3- d, < oi^fy) .

- . Данная акустическая модель основана, на сочетании двухслойной модели для зоны /7™ , сердцевины и экспериментально установленного эффекта аномального затухания в переходной зоне.Предполагаемая огибающая эхо-сигнала СП закаленного слоя (рис. Г, кривая 4) содеряшт первый участок малой амплитуды, соответствующий зоне ¡-¡т > начало которого (r.li отмечает поверхность изделия, второй участок большой ампли-

7

гуды, соответствующий переходной зоне, начало которого (т. мечает границу зоны Нт и начало крутого восхождения амшц СП, и третий участок, с огибающей в виде экспоненты, соотве ющий сердцевине, начало которого (т. отмечает полную глз закаленного слоя Нп • Второй участок большой амплитуды име два максимума (т. З'и 5) и минимум (т. 4*).

скспериментальные осциллограммы эхо-сигнала СП, получе на ВХП и КП при Нт = 2-15 мм и градиенте твердости в пере) зоне (тг , превышающем I ед.М@С/мм подтвердили наличие з малой амплитуда на огибающей эхо-сигнала СП (рис. 2.3, т. ] Форма огибающей второго участка большой амплитуды, выявлен! на всех осциллограммах для того же интервала значений Нт зависит от режима поверхностной закалки. При закалке ТВЧ бе предварительных подогревов огибающая второго участка (рис. т. 2'- 5) не отличается от ее предполагаемой формы (рис. I, т. 2 - 5^. При закалке ТПЧ с двумя подогревами (рис. 3) под ждено наличие первого максимума (т. 3, рис. 3); участок с с ющей в виде экспоненты (т. 5'- 6) преобразуется в ряд отдел всплесков, убивающих по амплитуде; второй максимум (т. с ствуег максимальному всплеску. Разность максимальных амплит первого и второго участка огибающей СП лЛ: для всей совок.} ности исследованных закаленных изделий с числом подогревов трех лежит в пределах 8-17 дб. При закалке ТПЧ с 3-6 подог! ми, Нт = 25-45 мм, <*1ед.МЦС/т (рис. 4) участок мало! плитуди исчезает, разность амплитуд ДЛ становится отрицат? ной (0-гг£6 дб), а акустическая модель в виде огибающей СП с чальным участком малой амплитуды неприменимой. Эта модель I ношении участка малой амплитуды может быть восстановлена и: бающей СП путем корректировки поправкой на общее затухание у.з. волны в зоне Нт .

РАЗРАБОТКА МЕТОДА. И СРЕДСТВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ГЛУБИНЫ ЗАКАЛЁННОГО СЛОЯ

В основу метода контроля глубины закаленного слоя с пс СП положено различие уровней интенсивности СП для зоны Нгп сердцевины.

Для контроля глубины закаленного слоя предложена и обе вана схема прозвучивания с одним совмещенным наклонным имме оншм преобразователем, принимающим, эхо-сигнал при обратное рассеянии. Иммерсионная акустическая задержка между преобрс телом и изделием позволяет разделить на экране дефектоског

зондирующий импульс и эхо-сигнал СП. Использование поперечных волн дает возможность устранить влияние эхо-сигнала, рассеянного от поверхности изделия и маскирующего эхо-сигнал СП.

Рабочая частота преобразователя выбрана с учетом размера • акустически активного зерна в зоне Нт , шероховатости поверхности 10 Мгц. В зоне Нт размер акустически активного зерна находится в пределах 11-14 баллов (5-8 мкм), что удовлетворяет условию Рэ-лея на частоте 10 Мгц. На этой частоте согласно эмпирического соотношения Д/2) -ч; 15 в указанном диапазоне размеров зерна достигается достаточно высокая чувствительность к структурным изменениям через максимальную крутизну зависимости коэффициента рассеяния с/д = ^(Ц)- После поверхностной закалки, отпуска и шлифовки уровень неровностей 1-5 мкм, и оптимальная частота, при которой достигается максимальный уровень эхо-сигнала не ниже 10 Мгц. Угол ввода у.з. волн в изделие - 17-18° выбран^исхода из максимального коэффициента прозрачности по энергии £)е£. для границы "иммерсионная жидкость - сталь".

Реализация метода осуществлялась в следующей последовательности:

- градуировка шкалы развертки на экране дефектоскопа путем использования метода многократных отражений и поправочного коэффициента;

- введение у.з. волн в изделие через воду с помощью локально-иммерсионной ванны и преобразователя;

- выделение на экране дефектоскопа зондирующего импульса и эхо-сигнала СП закаленного слоя;

- выделение участков огибающей эхо-сигнала СП закаленного слоя, соответствующих согласно акустической модели участкам кривой твердости.

Градуировка шкалы развертки в мм для поперечных у.з. волн производилась -путем предварительной градуировки по скорости распространения продольных волн в плоскопараллельном образце методом многократных отражений, а затем умножения полученной цены деления на переводной коэффициент К :

К= (7)

где С? , - скорости распространения продольных и поперечных у.з. волн в стали, р - угол преломления у.з. волн в материале изделия. Регулирование временной развертки дефектоскопа позволяет получить цену деления шкалы 0,2-2,5 мм.

о

Достоверность метода контроля проверялась путем выявления степени совпадения характерных точек огибающей эхо-сигнала СП и кривой твердости закаленного слоя: начала переднего фронта эхо-сигнала СП (т.1', рис.2) и границы "вода-сталь" (начало отсчета глубины слоя), начала крутого подъема амплитуда к ее максимальному значению (т.2', рис.2) и границы "зона Нт. - переходная зона", начала огибающей в виде экспоненты (т.5', рис.2) и полной глубины закаленного слоя Нп

При /■/„, = 2-15 мм и градиенте твердости в переходной зоне &Т>1 ед. ИО.С /мм установлено взаимно-однозначное соответствие характерных точек осциллограммы эхо-сигнала закаленного слоя и кривой ^твердости для широкого диапазона диаметров валков - свыше 70 мм, радиуса кривизны дорожек качения подшипников - свыше 15 мм, различных режимов поверхностной закалки, марок сталей, кроме сталей повышенной прокаливаемоети.

Для шести партий валков по пять валков в партии в диапазон! глубины//,, = 3,0-14,2 мм, Нп = 5,5+41,0 мм и 4 образцов подшипников с Нт = 2,5+4,0 мм и Нп- 4,0-6,5 мм был проведен корреляционный анализ между Нт » НП > определенными металлографическим и ультразвуковым методами. Коэффициент корреляции вышеназванных величин составляет 0,96 и 0,87 для ВХП, 0,98 и 0,94 для КП.

Суммарная погрешность измерений глубины закаленного слоя для каждого изделия состоит из суммы систематической и.случайной £с составляющих. Анализ показывает, что £н не превышает 3+4%. Случайная составляющая £с для глубин Нт > Нп закале] ного слоя КП составляет 3-11%, для ВХП - 3-13%. Для подшипников суммарная погрешность глубин Нт, Нп закаленного слоя составлю 6-15% для ВХП - 7-17%.

Относительная погрешность глубин Нт ,Нп , определенных у.з. методом, по отношению к , Н^ , определенных металлогр; фическим методом, для всех типоразмеров исследованных валков и подшипников колеблется в пределах 1-16%. Применение фокусировки позволяет снизить относительную погрешность метода по сравнению с металлографическим методом в 1,2-2 раза, а повышение чистоты поверхности изделия - на 12-30%.

При Нт =25-45 мм и С-Т< I ед.Мб£/мм установлено взаимно-од нозначное соответствие характерной точки огибающей эхо-сигнала СП (рис.4,т.2) и глубины Нт кривой твердости, выделение Нп не представляется возможным.

Разработан ряд устройств, осуществляющих метод у.з. контро ля глубины закаленного слоя - локально-иммерсионных ванн, позво

ляющих с помощью серийных преобразователей и дефектоскопов УД11-УА УД2-12 контролировать ВХП в диапазоне диаметров 70-2000 мм, дорожек качения колец КП с радиусом кривизны свыше 15 мм.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе выполненного комплекса экспериментально-теоретических исследований разработан метод неразрушающего контроля глубины закаленного слоя различных изделий: валков холодной прокатки (ВХП), закаленных токами высокой частоты (ТВЧ) и токами промышленной частоты (ТПЧ), крупногабаритных подшипников (КП) и т.д., основанный на зависимости интенсивности структурных помех (СП) от структурного строения контролируемого слоя, определяемой неоднородностью акустических характеристик его структуры.

2. Приведен расчет интенсивности СП в области Рэлея для многофазных поликристаллов. В корреляционном приближении интенсивность СП линейно зависит от среднего объема зерна поликристалла, объемного содержания фаз в стали. Приведена оценка влияния величины зерна и вида структуры на интенсивность СП. Влияние величины зерна на интенсивность СП по сравнению с влиянием вида структуры в рамках теории однократного рассеяния является преобладающим.

3. Предложена акустическая модель закаленного слоя в виде огибающей эхо-сигнала СП. Установлено качественное соответствие форм огибающей эхо-сигнала СП закаленного слоя, полученных на основании теории СП и экспериментальных осциллограмм. Установлено взаимно-однозначное соответствие характерных точек осциллограмм эхо-сигнала закаленного слоя и кривой твердости для широкого диапазона диаметров ВХП, радиусов кривизны дорожек качения . колец КП, различных режимов закалки, марок сталей, кроме сталей повышенной прокаливаемости. Коэффициент корреляции глубин Нти

1~1П , определенных металлографическим и ультразвуковым методами, для ВХП равен 0,96 и 0,87, для КП - 0,98 и 0,94 соответственно.

4. Выбраны и обоснованы акустические характеристики метода контроля. Учтено влияние кривизны и шероховатости контролируемой поверхности. Цена деления шкалы на экране дефектоскопа 0,2-2,5 мм.

5. Разработано и опробовано несколько устройств - локально-иммерсионных ванн для контроля закаленных изделий с различной формой поверхности: прокатных валков, крупногабаритных подшипников.

6. Осуществлено промышленное освоение и внедрение метода и средств для неразрушающего контроля 10 типоразмеров и 5 марок сталей валков холодной прокатки, 2 типоразмеров колец крупногабаритных подшипников. Относительная погрешность метода контроля по отношению к металлрграфическому методу в пределах всего изде лия валка, подшипника составляет 1-16$.

Публикации по теме диссертационной работы:

1. Святов В.А., Бусов В.Л., Марченко Б.Н. Об ультразвуков' контроле глубины закаленного слоя валков холодной прокатки //Д фектоскопия. - 1981. - F7. - с.77-83.

2. Бусов В.Л. О влиянии режимов термообработки на форму рассеянного импульса и величину среднего уровня структурных шумов для сталей с однородной структурой. // Дефектоскопия. -198: № 10, - с.70-81.

3. Бусов В.Л. Затухание ультразвука в сталях с однородной структурой. // Дефектоскопия. - 1983. - В 2. - с.П-18.

4. A.c. II38730 СССР О0Ш9/00 Способ контроля глубины з; каленного слоя / Бусов В.Л., Ксенофонтов Л.Я. - 3 с.

5. А.с.1415174 СССР G01tf29/00 Устройство для ультразвукового контроля цилиндрических изделий / Беднов В.А., Бусов В.Л

3 с

/. -¡срцбрр распределений т&ердости

z- экспериментальное распределение коэффициента рассерния цльтразЬуко&ы*. &OflHa(]i=ol/i(T0 при градиенте гпбер-аости GT выше fed., НКс/мм ( -А- )

5-акустическая модель закаленного слоя пра &т быше fed. HRC/мм (--)

Ч- предполагаемая грорма огибающеи 3W-сигнала вакалённоса слор I,=i/z) при GT быше !ед-НЯС[ммС~+-)

Рис. 1 Предполагаемая cpopMQ огибающей sw- сигнала закаленного слоя.

' X ■■ {3

I 2 3 и 5 (Г 7 глуби ни

Валок диаметром 0,07 м. Закалка ТВЧ без предварительных подогревов. Цена деления шкалы 0,21 мм. Ослабление 6 дб. Дефектоскоп УД10УА.

Рис.2. Осциллограмма эхо-сигнала структурных помех закаленного слоя и кривая распределения твердости по глубине

.ачш

5 • Т

Г~

1

4 5 6 7 в V Ю

Г

15

20' Ю

гч е г /с /гп ¡еягогггцхамизл глубина,мп

Валок диаметром 0,13 м. Закалка ТПЧ с двумя подогревами. Цепа деления шкалы 0,42 мм. Применена фокусировка. Ослабление 6 дб. Дефектоскоп УДПУА.

Рис.3. Осциллограмма эхо-сигнала структурных помех закаленного слоя и кривая распределения твердости по глубине

Валок диаметром 0,62 м. Закалка Т1Ш с тремя подогревами. Цена деления шкалы 1,66 мм. Ослабление 6 дб. Дефектоскоп УД-2

Рис.4. Осциллограмма эхо-сигнала структурных помех закаленног слоя и кривая распределения твердости по глубине