его оси при помощи тележки 5. Часто­ та вращения шлифовального круга равна 20—15 с-1, потребная мощность

привода 1—1,5 кВт. Производительность шлифовальных

станков для зачистки пороков отливок и поковок весьма разнообразна и ко­ леблется в пределах 0,5—2,0 т/ч. Очень часто маятниковые шлифовальные станки применяют для зачистки прут­ ков при контроле их поверхности. В этом случае пруток зачищают коль­ цами на расстоянии около 0,5 м, а при больших диаметрах — по винтовой ли­ нии, благодаря чему просматривается вся длина заготовки.

Для зачистки крупных деталей применяются переносные шлифоваль­ ные станки с гибким валом, с встроен­ ным электродвигателем и пневматиче­ ские, работающие на сжатом воздухе давлением до 0,6 МПа, подаваемом по гибкому шлангу. Шлифовальный круг имеет диаметр 200—300 мм. Наиболее легким и удобным при зачистке поро­ ков является шлифовальный круг, при­ водимый во вращение электродвигате­ лем через гибкий вал.

Шлифовальные круги пневматиче­ ских переносных станков приводятся во вращение от ротационного пневма­ тического двигателя. Частота враще­ ния круга равна 50 с-1, масса — около 5—7 кг, расход свободного воздуха 1— 2 м3/мин.

ется на станине и передвигается в трех взаимно перпендикулярных направле­ ниях: вперед, вверх и в сторону. Сум­ марная мощность приводов составляет для пил с дисками диаметрами 600— 710 и 1500 мм соответственно 6—8 и 12 кВт. Средняя производительность пил при резке сортового металла рав­ на 1—2 т/ч. Иногда для отрезки образ­

Тип

прибора

ТШ (Бринелль)

ТК (Рок­ велл)

ТП (Вик­ керс)

углероженного и закаленного слоев применяют магнитные методы нераз­ рушающего контроля.

Магнитные методы определения твердости и структуры. При помощи магнитных методов можно проводить сплошной контроль твердости и струк­ туры деталей и заготовок без малейшей их порчи, затрачивая минимум време­ ни. Указанные методы основаны на за­ висимости магнитных свойств от твер­ дости и структуры ряда марок сталей. Наиболее широко применяются такие магнитные методы: коэрцитивной силы (магнитной «жесткости»), измерения магнитной индукции и электромагнит­ ные. При использовании метода коэр­ цитивной силы применяются коэрцитиметры разных конструкций.

3, в которой вместо постоянного магни­ та установлены наконечники 1 из мяг­ кого железа с насаженными на них намагничивающими катушками 2. При контроле детали коэрцитиметр ставит­ ся наконечниками на проверяемый уча­ сток и в катушки 3 пускается намагни­ чивающий ток от батареи Бу регули­ руемый реостатом R\ и измеряемый амперметром А\. Для определения коэрцитивной силы при установке пе­ реключателя П в положение, показан­ ное штрихами, деталь размагничива­ ется током противоположного направ­ ления, который регулируется с по­ мощью реостата R2 и измеряется ам­ перметром А2. Стрелка указателя коэрцитиметра включается ключом К.

Прибор предварительно градуиру­ ется по образцам с требуемыми твер­ достью и структурой. Применяя при­ бор для контроля отожженной стали ШХ15, получили следующее соотноше­ ние микроструктуры, твердости и ко­ эрцитивной силы: равномерно распре­ деленный зернистый цементит с твер­ достью 197 НВ— 790 А/м, а пластин­ чатый перлит с твердостью 285 НВ — 1500 А/м.

При помощи коэрцитиметра с при­ ставными электромагнитами может быть измерена глубина закаленного слоя валков холодной прокатки. Для этой цели успешно применялся коэр­ цитиметр с размерами полюсов элек­ тромагнита 35X55 мм и с расстоянием

ной стали с низкой коэрцитивной си­ лой. Испытуемая деталь — кольцо Д устанавливается вплотную к сердечни-

Широко используемым методом магнитной дефектоскопии является также индукционный метод. Искателя­ ми, или индикаторами, служат катуш­ ки, соединенные с регистрирующим прибором непосредственно или через ламповые усилители. Катушки наде­ ваются на испытуемую деталь или раз­ мещаются на ее поверхности. Деталь намагничивается, а катушка перемеща­ ется вдоль ее оси (или деталь протас­ кивают через катушку). В момент пе­ ресечения места залегания дефектов в витках катушки, вследствие измене­ ния магнитного потока, возникает элек­ тродвижущая сила индукции, которая регистрируется соответствующими при­ борами.

Дефектостопы имеют различные конструкции. Рассмотрим схемы наибо­ лее простых приборов. На рис. 9.5, а показана схема магнитоэлектрического искателя Всесоюзного энергетического института. Прибор представляет ярмо / с воздушным зазором, в котором по­ мещаются вращающаяся катушка 2 с

прикрепленной к ней стрелкой 3 для электроконтакта. Сила тока в намагни­ чивающей обмотке 5 ярма должна быть такой, чтобы стрелка стояла на нуле. Через подвижную рамку пропус­ кается постоянный ток, сила которого подбирается в соответствии с жела­ тельной чувствительностью прибора. Магнитный поток, создаваемый яр­ мом /, проходит исследуемый участок детали. При встрече с дефектом маг­ нитный поток изменяется, что вызывает вращение катушки и замыкание стрел­ кой 3 контакта 4 сигнальной цепи.

На рис. 9.5,6 изображен прибор для контроля длинных деталей — рельсов, прутков. Магнит 2 выполнен в виде те­ лежки, перемещающейся по детали на роликах 1. Индикаторная катушка 3 и катушка магнитопровода 2 питаются от одного постоянного источника то­ ка 5. Сила тока регулируется реостататами 4 и 6.

На рис. 9.5, в показан прибор, при­ меняемый для контроля проволочных канатов и прутков. Большая наружная

катушка 1, питаемая постоянным то­ ком от батареи 3, служит для намагни­ чивания каната или прутка, переме­ щаемого со скоростью 0,6 м/мин внут­ ри вторичной катушки 2. Выводы по­ следней присоединены к гальваномет­ ру 4, по показаниям которого и судят о наличии дефектов в прутке или ка­ нате.

Разработан индукционный метод оп­ ределения дефектов в деталях из не­ магнитных металлов. Метод основан на использовании вихревых токов, воз­ никающих в детали, помещенной в маг­ нитное поле. При наличии трещин, пус­ тот ее поверхностный слой будет иметь более низкую электропроводность и меньшие значения вихревых токов. По величине потерь и судят о наличии или отсутствии поверхностных пороков. Ча­ стота тока выбирается достаточно боль­ шой с тем, чтобы вихревые токи в по­ верхностном слое детали распростра­ нялись на небольшую глубину. Прибор состоит из высокочастотного генерато­ ра с усилителем и щупа-датчика с ка­ тушкой индуктивности, включенной в колебательный контур. При наличии трещин длиной 1,5, глубиной 0,5 и ши­ риной 0,01 мм в деталях из жаростой­ кой стали показания прибора изменя­ ются на 5—15 мкА.

Рентгеновский метод просвечивания

основан на способности рентгеновских лучей неодинаково поглощаться при прохождении через различные вещест­ ва. В случае просвечивания рентгенов­ скими лучами металла пустоты и де­ фекты отмечаются на фотоснимке в ви­ де черных пятен. Проникающая способ­ ность рентгеновских лучей определяет­ ся их «жесткостью». Длина волн рент-

Рис. 9.6. Принципиальная схема просвечивания деталей рентгеновскими лучами

геновских лучей 10“8—10-9 см. Аппа­ раты с напряжением 200—250 кВ дают лучи, проникающая способность кото­ рых для стальных деталей составляет 60—80 мм, а для меди 50 мм. Алюми­ ний и его сплавы даже при напряже­ нии 60—130 кВ просвечиваются на тол­ щину 200—300 мм. Новейшие аппара­ ты с напряжением 2000 кВ позволяют просветить и сталь толщиной до 300 мм, но они весьма сложны и дороги.

Принципиальная схема аппарата для просвечивания деталей рентгенов­ скими лучами показана на рис. 9.6. По­ ток электронов, испускаемый катодом (накаленной вольфрамовой нитью) 3 в высоком вакууме, попадая на анод 2, вызывает пучок рентгеновских лучей, которые направляются на деталь 5. Под деталью помещается кассета 7 с пленкой, фиксирующей результаты про­ свечивания. Катод трубки разогревает­ ся от трансформатора 4, к концам ее подводится высокое напряжение от ис­ точника 1. Деталь заключена в каме­ ру 6, обитую свинцовыми листами. Чувствительность метода оценивается отношением толщины наименьшего об­ наруживаемого дефекта Ъ к толщине материала В в просвечиваемом месте. Это отношение обычно составляет 2— 3 %. Чувствительность аппарата силь­ но зависит от угла а между направле­ нием рентгеновского луча и трещиной. Наименьшая ширина трещин, которые можно обнаружить при различных уг­ лах а, следующая:

Рентгеновский метод просвечивания особенно удобен при контроле внутрен­ них пороков (раковин, пор, включений) отливок и сварных швов. Для защиты работающего персонала от вредного воздействия рентгеновских лучей при­ меняют свинцовые ширмы, толщина которых при напряжении на трубке 200 кВ должна быть не менее 4 мм (1 мм толщины свинца эквивалентен 14 мм барита, 62 мм бетона и ПО мм кирпича). Наша промышленность вы­ пускает такие рентгеновские аппараты: РУП-120; РУП-150; РУП-200; РУП-400; РУП-1000 (напряжение, подаваемое в них на трубку, соответственно равно 120; 150; 200; 400 и 1000 кВ). Два по­ следних аппарата позволяют просве-

Рис. 9.8. Импульсный ультразвуковой дефекто­ скоп, работающий по принципу эхолота

пульса звуков следует пауза, которая должна быть достаточной для того, чтобы ультразвуковые колебания до­ шли до дефекта, отразились от его по­ верхности, возвратились вновь к по­ верхности детали и были восприняты резонатором, расположенным рядом с вибратором. Практически продолжи­ тельность паузы измеряется миллисе­ кундами (10-3 с), а длительность им­ пульса— микросекундами (10-6 с).

Импульсный ультразвуковой дефек­ тоскоп (рис. 9.8) состоит из следующих элементов: генератора импульсов 6, усилителя 4, электронно-лучевой труб­ ки 7 и генератора развертки 5. Элек­ тронно-лучевая трубка собрана по обычной схеме осциллографа, в кото­ ром электронный луч появляется толь­ ко во время рабочего хода. Генератор развертки работает на тиратроне и вы­ рабатывает переменное напряжение, которое имеет пилообразную форму.

Импульсный дефектоскоп работает следующим образом. Генератор 6 посы­ лает импульс через усилитель 4 на вер­ тикальные пластины электронно-луче­ вой трубки осциллографа 7. В такт с ра­ ботой импульсного генератора на гори­ зонтальные пластины трубки от гене­ ратора развертки 5 подается пилооб­ разное напряжение, в результате чего импульс, дошедший до трубки, изобра­ зится в виде пика а в левой части эк­ рана. Одновременно импульс усилите­ лем подается на кварцевый вибратор <3, наложенный на поверхность детали 1. Ультразвуковые колебания вводятся в

деталь, встретив на своем пути дефект, отражаются от него и улавливаются приемной кварцевой пластинкой 2. На­ пряжение с приемной пластинки пода­ ется на усилитель 4 с некоторым запаз­ дыванием по отношению к импульсу, поступающему непосредственно от ге­ нератора. Это запаздывание пропор­ ционально глубине залегания дефекта.

В результате на экране трубки правее первого пика появится второй пик б, соответствующий сигналу, отраженно­ му от дефекта. Наконец, отражению от задней грани детали будет соответство­ вать третий пик в. Расстояние между первым и вторым пиками в определен­ ном масштабе отвечает глубине залега­ ния дефекта и может быть измерено непосредственно на экране трубки. Раз­ меры дефектов ориентировочно уста­ навливают по величине амплитуды.

Импульсный дефектоскоп благода­ ря наличию пауз свободен от большин­ ства помех дефектоскопа с непрерыв­ ным излучением, в нем может быть за­ дана большая мощность импульса без перегрузки кварца, интерференция пра­ ктически отсутствует, дифракция и мно­ гократное отражение не сказываются на выявлении дефекта. К преимущест­ вам метода относится значительная глубина проникновения (до 4 м и бо­ лее) ультразвука.

Недостатками ультразвукового ме­ тода является следующее: необходи­ мость чисто обрабатывать поверхность размерами не менее 30X60 мм, неудоб­ ство контроля деталей сложной фор­ мы и наличие неконтролируемых («мертвых») зон, простирающихся на глубину 10 мм от передней грани дета­ ли и на 5 % толщины детали от задней грани. Ультразвуковой метод применя­ ется в основном для выявления глубоколежащих дефектов в массивных де­ талях и контроля сварных швов.

Наша промышленность выпускает импульсные дефектоскопы различного вида. Аппараты для контроля сталь­ ных, алюминиевых и латунных изделий работают на частотах от 0,5 до 10 МГц. Универсальные приборы снабжены на­ бором различных искательных голо­ вок, приспособленных к форме испы­ туемых деталей. Для круглых деталей применяют наклонные искательные головки, а для шероховатых поверхнос­ тей— головки с резиновыми мембрана­ ми, заполненными жидкостью. В дета­ лях сложной формы глубинные дефек­ ты определяются с помощью попереч­ ных ультразвуковых колебаний, кото­ рые при вводе их в металл ослабляют­ ся незначительно и позволяют с боль­ шей чувствительностью осуществлять контроль. В этом случае двойное прозвучивание одного и того же участка детали даст возможность точнее опре­ делить расположение дефекта. Для на­

хождения дефектов в очень массивных изделиях применяется дефектоскоп ДУК-66, а при контроле сварных швов труб — дефектоскопы УДМ-1М и УДЦ-15Т с искательными головками ИЦ-2. Ультразвуковой дефектоскоп «Днестр-1» позволяет автоматически контролировать качество сварного шва труб диаметром до 800 мм с толщиной стенки 6—12 мм, движущихся со ско­ ростями 80 м/мин. В последнее время ультразвуковой метод применяют для структурного анализа металлов. При этом используются эталонные образцы, имеющие те же размеры, чистоту по­ верхности и марку стали, что и изме­ ряемые изделия.

9.3. КОНТРОЛЬ РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЙ

Толщину изделий, а также глубину разнообразных покрытий определяют с помощью таких методов неразрушаю­ щего контроля: индукционных (вихре­ вых токов), электромагнитных, акусти­ ческих, ультразвуковых резонансов, радиационных, лучей лазера.

Распространенным и простым мето­ дом является индукционный метод, ос­ нованный на возбуждении и регистра­ ции вихревых токов. Возбуждаемые в изделии вихревые токи действуют на электромагнитное поле, изменяя элек­ трические параметры или э. д. с., наве­ денную в измерительной обмотке. Ре­ зультаты контроля изделия зависят от его свойств и размеров, параметров ка­ тушек преобразователя. Для контроля размеров изделий наиболее часто ис­ пользуется три типа первичных измери­ тельных преобразователей: проходные, накладные и экранные.

Пр о х о д н ы е п р е о б р а з о в а т е -

ли применяются для контроля диа­ метра прутков и толщины труб. В этом

случае измерительная катушка охваты­ вает изделие.

В п р е о б р а з о в а т е л я х на ­ к л а д н о г о т и п а измерительная ка­ тушка накладывается торцом к поверх­ ности контролируемого изделия. Наи­ более эффективно они используются при контроле тонких стенок металли­ ческих изделий и толшины покрытий (в несколько миллиметров).

Вэ к р а н н ы х п р е о б р а з о в а т е ­

ля х возбуждающая и измерительные катушки располагаются по обе стороны изделия и позволяют контролировать

толщину до нескольких десятков мил­ лиметров, но при этом необходимо, что­ бы к изделию был доступ с двух сторон.

Толщину стенок труб, баллонов ча­ ще всего определяют электромагнитны­ ми амплитудными преобразователями (двухчастотными типа ТВ-24 и ампли­ тудно-фазовыми типа ТВФ), предназ­ наченными для бесконтактного измере­ ния труб с толщиной стенки 0,8—5 мм из аустенитных сталей, алюминиевых и медных сплавов. Разработан ряд при­ боров для контроля толщины стенки труб диаметром 30—100 м в процессе горячей прокатки.

Для бесконтактного контроля раз­ меров и толщины изделий перспектив­ ным является электромагнитный акус­ тический метод (ЭМА). Он представ­ ляет собой комбинацию методов вихре­ вых токов и ультразвукового. В резуль­ тате взаимодействия вихревых токов с внешним магнитным полем возникают механические напряжения, вызываю­ щие ультразвуковые колебания в мате­ риале изделия. Возбуждение и прием ультразвуковых колебаний осуществ­ ляются с помощью бесконтактных электромагнитно-акустических преоб­ разователей. Положительным качест­ вом последних являются большая про­ никающая способность и незначитель­ ная зависимость от электромагнитных характеристик контролируемых изде­ лий. Разработан преобразователь типа УТ-80Б для автоматического бескон­ тактного контроля труб из ферромаг­ нитных материалов диаметром 30— 150 мм и толщиной стенки 3—15 мм. Для контроля толщины гальваничес­ ких электропроводящих покрытий из­ готовляется большое количество элек­ тромагнитных преобразователей, из ко­ торых наибольшее распространение получили приборы типа ЭМТ-2Б, КТЦ-1А (завод «Контрольприбор») и ППМ-6 и ВИГП-1Ф (завод «Эталон»)

для измерения толщин покрытий до 50 мкм.

Более эффективными для контроля покрытий являются фазовые электро­ магнитные преобразователи. Самый простой из них ИТГП-1 предназначен для контроля кадмиевых, никелевых, цинковых и медных покрытий толщи­ ной до 30—50 мкм.

Для измерения толщины изделий используют метод ультразвуковых ре­ зонансов. С помощью генератора, на-