Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии
Показана эффективность применения метода магнитной структуроскопии для массового неразрушающего контроля качества термообработки звеньев высокопрочных цепей и качества прутка, применяемого для их изготовления....
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97893 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии / Л.И. Лумировская, И.Г. Соколинская, А.С. Мясищева, О.Т. Симочкина // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 2. — С. 46-48. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-97893 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-978932016-04-05T03:02:51Z Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии Лумировская, Л.И. Соколинская, И.Г. Мясищева, А.С. Симочкина, О.Т. Неразрушающий контроль Показана эффективность применения метода магнитной структуроскопии для массового неразрушающего контроля качества термообработки звеньев высокопрочных цепей и качества прутка, применяемого для их изготовления. The paper shows the efficiency of application of magnetic structuroscopy method for massive non-destructive quality testing of heat treatment of high-tensile chains sections and quality of the rod used for their production. 2006 Article Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии / Л.И. Лумировская, И.Г. Соколинская, А.С. Мясищева, О.Т. Симочкина // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 2. — С. 46-48. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97893 621.129.16 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Неразрушающий контроль Неразрушающий контроль |
| spellingShingle |
Неразрушающий контроль Неразрушающий контроль Лумировская, Л.И. Соколинская, И.Г. Мясищева, А.С. Симочкина, О.Т. Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description |
Показана эффективность применения метода магнитной структуроскопии для массового неразрушающего контроля качества термообработки звеньев высокопрочных цепей и качества прутка, применяемого для их изготовления. |
| format |
Article |
| author |
Лумировская, Л.И. Соколинская, И.Г. Мясищева, А.С. Симочкина, О.Т. |
| author_facet |
Лумировская, Л.И. Соколинская, И.Г. Мясищева, А.С. Симочкина, О.Т. |
| author_sort |
Лумировская, Л.И. |
| title |
Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии |
| title_short |
Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии |
| title_full |
Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии |
| title_fullStr |
Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии |
| title_full_unstemmed |
Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии |
| title_sort |
неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Неразрушающий контроль |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97893 |
| citation_txt |
Неразрушающий контроль качества термообработки звеньев цепей методом магнитной структуроскопии / Л.И. Лумировская, И.Г. Соколинская, А.С. Мясищева, О.Т. Симочкина // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 2. — С. 46-48. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| work_keys_str_mv |
AT lumirovskaâli nerazrušaûŝijkontrolʹkačestvatermoobrabotkizvenʹevcepejmetodommagnitnojstrukturoskopii AT sokolinskaâig nerazrušaûŝijkontrolʹkačestvatermoobrabotkizvenʹevcepejmetodommagnitnojstrukturoskopii AT mâsiŝevaas nerazrušaûŝijkontrolʹkačestvatermoobrabotkizvenʹevcepejmetodommagnitnojstrukturoskopii AT simočkinaot nerazrušaûŝijkontrolʹkačestvatermoobrabotkizvenʹevcepejmetodommagnitnojstrukturoskopii |
| first_indexed |
2025-07-07T05:41:12Z |
| last_indexed |
2025-07-07T05:41:12Z |
| _version_ |
1836965558122184704 |
| fulltext |
УДК 621.129.16
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
ТЕРМООБРАБОТКИ ЗВЕНЬЕВ ЦЕПЕЙ
МЕТОДОМ МАГНИТНОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ
Л. И. ЛУМИРОВСКАЯ, И. Г. СОКОЛИНСКАЯ, А. С. МЯСИЩЕВА, О. Т. СИМОЧКИНА
Показана эффективность применения метода магнитной структуроскопии для массового неразрушающего контроля
качества термообработки звеньев высокопрочных цепей и качества прутка, применяемого для их изготовления.
The paper shows the efficiency of application of magnetic structuroscopy method for massive non-destructive quality testing
of heat treatment of high-tensile chains sections and quality of the rod used for their production.
Статистика аварий шахтных скребковых конвейе-
ров показывает, что около 60 % их простоев про-
исходит из-за разрушения круглых и соединитель-
ных звеньев тяговых цепей.
Цель настоящей работы – исследование воз-
можности применения неразрушающего метода
магнитной структуроскопии для априорной оцен-
ки надежности круглозвенных цепей, работаю-
щих на скребковых конвейерах в угольных шах-
тах, а также качества прутков, из которых
изготовляются цепи. Необходимость этой работы
обусловлена следующими факторами.
Цепи работают в условиях динамических рас-
тягивающих, изгибных и ударных нагрузок, ве-
личина и скорость приложения которых колеб-
лются в широких пределах. В то же время Меж-
государственный стандарт 25996—97 «Цепи круг-
лозвенные высокопрочные для горного оборудо-
вания» [1] в качестве основных механических
свойств устанавливает результаты испытаний ста-
тическим растяжением – два образца из партии
цепей длиной 200 м.
Испытания на усталость, статический и удар-
ный изгиб рекомендуются как факультативные.
Они проводятся на трех образцах из пяти партий
цепей и их результаты не являются критерием
приемки и не могут обеспечить необходимую на-
дежность цепей. Это приводит к частым разру-
шениям цепей из-за образования в звеньях уста-
лостных трещин и значительно реже – к плас-
тическим деформациям и вязким разрывам.
Не менее важным условием достижения высо-
кой надежности цепей является качество исходного
прутка. Исследования разрушенных в эксплуа-
тации звеньев показали, что в ряде случаев при-
чиной этого являются дефекты металлургического
происхождения.
Если холоднотянутый пруток не отожжен и
обладает пониженной пластичностью, то это при-
водит к образованию трещин при изготовлении
звеньев цепи и ухудшает механические свойства
звеньев. В некоторых разрушенных звеньях об-
наруживается исходная структура перегрева, ко-
торая не исправляется последующей термообра-
боткой при изготовлении цепей, а иногда – боль-
шое количество неметаллических включений в ис-
ходном металле.
Работу проводили в лаборатории неразруша-
ющего контроля Спеццентра «Углеизотоп» и цен-
тральной заводской лаборатории ЗАО «Артемов-
ский машиностроительный завод ВИСТЕК» – из-
готовителе цепей.
Использовали магнитный структуроскоп СИЛА,
разработанный и изготовляемый СЦ «Углеизотоп»
[2]. Исследования проводили на образцах, круг-
лых звеньях и прутках калибра 18 мм из сталей
23Г2А и 25Г2А и калибров 24 и 26 мм из стали
25ХГНМА.
Из четырех партий прутков стали 23Г2А, пос-
тавленных Криворожским металлургическим ком-
бинатом, были изготовлены образцы для испыта-
ний на ударный изгиб. Их подвергли закалке с
880 °С и отпуску при температурах 350, 380 и
430 °С. На рис. 1 показаны результаты измерений
твердости, сопротивления удару и показаний маг-
нитного структуроскопа СИЛА.
© Л. И. Лумировская, И. Г. Соколинская, А. С. Мясищева, О. Т. Симочкина, 2006
Рис. 1. Зависимость механических свойств HRC и KCU и
показаний магнитного структуроскопа Нс от температуры
отпуска Т образцов из стали 23Г2А
46 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2006
Образцы, отпущенные при 350 °С, имеют удар-
ную вязкость, близкую к нижнему пределу
(78 Дж/см2), т. е. попадают в зону риска. По
показаниям прибора СИЛА они надежно отделяются
от отпущенных при 380 °С, тогда как по твердости
разница составляет 2-3 ед. НRС, что близко к пог-
решности метода измерения твердости.
Еще более убедительными получились резуль-
таты на другой партии образцов, термообработан-
ных по заводскому режиму: все образцы, имеющие
ударную вязкость ниже нормы, были выделены
по показаниям прибора СИЛА.
Термическую обработку звеньев из стали
25ХГНМА проводили по заводской технологии: за-
калка от температуры 880 °С на воду и отпуск при
400 °С 2 ч с замачиванием в воде; часть звеньев после
закалки подвергали отпуску при 350 и 450 °С.
Измерения проведены на 105 звеньях, изго-
товленных из проката разных плавок, поставлен-
ного металлургическими заводами «Днепроспецс-
таль» и «Криворожсталь». Получены показания
структуроскопа СИЛА с разбросом ±200 А/м в
одном отрезке цепи, что, в общем, естественно,
так как измерения проводили на цилиндрической
поверхности без ее зачистки. На показания, бе-
зусловно, влияет окалина, повышая их примерно
на 200 А/м. Кроме того, как показали металлог-
рафические исследования, у звеньев из разных
прутков разная также и глубина обедненного уг-
леродом поверхностного слоя.
Для звеньев из стали 25ХГНМА получена хо-
рошая зависимость показаний прибора СИЛА от
температуры отпуска звеньев (рис. 2). Уменьше-
ние показаний прибора при повышении темпера-
туры отпуска, как известно, связано со снижением
структурных напряжений и карбидным превраще-
нием в стали, а при увеличении температуры от-
пуска выше 400 °С – с коагуляцией карбидов.
Проведенные измерения выявили также хоро-
шую связь показаний прибора СИЛА с твер-
достью, измеренной на зачищенной на глубину
до 1 мм цилиндрической поверхности образцов.
Коэффициент корреляции – 0,68 (рис. 3). Это
вполне приемлемо, если учесть, что звенья изго-
товлены из проката пяти разных плавок, постав-
ленного разными заводами, проходили термооб-
работку в разные смены и т. д.
Поскольку измерение твердости является кос-
венным методом оценки прочностных характерис-
тик, это подтверждает возможность применения
магнитной структуроскопии для оценки качества
звеньев цепей, что позволит выявить грубые от-
клонения от нормы.
Из нескольких звеньев, на которых получены
показания структуроскопа 810, 830, 1220, 1410,
1440 и 2000 А/м, изготовлены образцы и прове-
дены испытания на ударный изгиб. Результаты:
74, 93, 89, 79, 76 и 64 Дж/см2, т. е. для всех
испытуемых образцов, кроме одного (810 А/м –
74 Дж/см2), получена четкая связь показаний
структуроскопа с ударной вязкостью. Что касается
упомянутого образца, то металлографическое ис-
следование показало наличие в его структуре боль-
шого количества неметаллических включений, что
привело к снижению его разрушения.
Следует отметить, что в этом эксперименте име-
ется некоторая погрешность, связанная с различием
магнитных свойств ударного образца, изготовлен-
ного из средней части сечения, и поверхностного
слоя звена, из которого он был вырезан. Тем не
менее исследования показывают возможность при-
менения неразрушающей магнитной структурос-
копии для выделения звеньев, не удовлетворяющих
требованиям по ударной вязкости ≥ 78Дж/см2.
Пять звеньев № 1—5 с показаниями прибора
СИЛА, А/см: 780, 860, 1000, 1250, 1480 соот-
ветственно) были испытаны на статический изгиб.
Результаты испытаний в общем согласуются с по-
казаниями прибора: звенья № 2—4 выдержали про-
гиб 23, 26 и 27 мм соответственно, т. е. удов-
летворяют норме, рекомендуемой нормативными
документами (20 мм); звено № 1 разрушилось
при прогибе 21 мм, т. е. попало в зону риска,
но благодаря более высокой пластичности все же
выдержало испытание, а звено № 5, оцененное
по показаниям прибора как хрупкое, разрушилось
при прогибе 17 мм. Хотя нельзя делать выводы
по результатам испытаний столь малой выборки,
но это дает основания предполагать, что и эту
характеристику механических свойств прибором
СИЛА можно измерять.
Следует отметить, что всемирно известные фир-
мы «И. Д. Тайле», «Бекерпрюнте» и др., изготов-
ляющие высокопрочные цепи для тяговых органов
скребковых конвейеров, устанавливают температуру
отпуска не ниже 400 °С как обеспечивающую удар-
ную вязкость, большую 100 Дж/см2, и достаточно
высокую деформацию статического изгиба до раз-
рушения. Именно эти характеристики авторы ра-
Рис. 2. Зависимость показаний структуроскопа от температуры
отпуска Т для звеньев из стали 25ХГНМА
Рис. 3. Зависимость показаний структуроскопа Нс от твердости
НВ звеньев из стали 25ХГНМА
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2006 47
бот [3, 4] выделяют как основные, обеспечиваю-
щие высокую надежность цепей.
Это хорошо согласуется с нашим опытом. Если
при статическом растяжении чаще всего разруша-
ются звенья, на которых показания структурос-
копа ниже, чем у других в испытуемом отрезке,
то на звеньях цепей, которые преждевременно раз-
рушились при эксплуатации шахтных конвейеров,
показания структуроскопа были выше, чем у ос-
тальных. Их разрушения носили характер уста-
лостных с образованием сетки трещин и после-
дующим хрупким изломом.
Таким образом, проведенная работа показала,
что неразрушающий контроль качества термооб-
работки звеньев с помощью магнитной структу-
роскопии является информативным методом, поз-
воляющим оценивать как статические, так и ди-
намические механические характеристики звеньев,
что особенно важно.
На основании обработки результатов проведен-
ных исследований были установлены границы
удовлетворительного качества по показаниям
структуроскопа СИЛА для звеньев цепей из сталей
23Г2А, 25Г2А и 25ХГНМА. Внедрение НК на за-
воде-изготовителе цепей безусловно будет способ-
ствовать повышению их качества и снижению ава-
рийности в шахтах.
Следующим этапом работы было исследование
возможности отбраковки негодных прутков в сос-
тоянии поставки методом неразрушающей магнит-
ной структуроскопии. Это важно, поскольку их
структура и механические свойства оказывают су-
щественное влияние на качество звеньев цепей.
Технические условия комбината «Криворожс-
таль» [5] предписывают изготовление горячеката-
ного проката из стали 23Г2А, 23ХГА с твердостью
не более 217НВ, 25ХГНМА – не более 255НВ;
холоднотянутого – в отожженном состоянии из ста-
ли 23Г2А, 23ХГА – не более 179 НВ, а из стали
25ХГНМА – не более 207 НВ.
Технические условия на прутки завода «Днеп-
роспецсталь» [6] предписывают изготовление про-
ката из стали 25ХГНМА в отожженном состоянии
с твердостью не более 179 НВ.
В работе проведены измерения магнитной ха-
рактеристики и твердости 42 образцов, отрезанных
от прутков в состоянии поставки. Результаты по-
казаны на рис. 4.
Металлографическое исследование показало
хорошую чувствительность метода магнитной
структуроскопии к структуре и твердости образ-
цов. Образцы, на которых получены показания
в интервале 300…700 А/м, имеют в структуре зерна
феррита и перлита, твердость не выше 187 НВ,
что соответствует свойствам отожженных прутков.
Образцы, на которых получены показания выше
1400 А/м, имеют структуру неотожженного метал-
ла – сорбит и твердость выше 255 НВ.
В процессе исследования удалось также не-
разрушающим методом обнаружить партию прут-
ков из углеродистой стали. Показания структу-
роскопа были в пределах 220…350 А/м, тогда
как для стали 25ХГНМА характерны показания
350…650 А/м. Этот факт также можно отнести
к положительным сторонам метода.
Следует указать, что в процессе работы про-
ведено сравнение возможностей осуществления
контроля двумя структуроскопами: коэрцитимет-
ром ИКАР с П-образным датчиком и прибором
СИЛА, по сути – тоже коэрцитиметром, но с ло-
кальным датчиком. У каждого из них есть свои
преимущества. При П-образном датчике происхо-
дит глубокое промагничивание и устраняется вли-
яние поверхностного слоя, но в тоже время
значительно возрастает влияние зазора между по-
люсами датчика и криволинейной поверхностью
звена или прутка. В результате разброс показаний
на одном звене: на приборе ИКАР 9…11 %, на
приборе СИЛА 2…4 %. Поэтому для решения пос-
тавленной задачи был выбран локальный струк-
туроскоп СИЛА.
Вывод
Показана возможность применения метода магнит-
ной структуроскопии для массового НК качества
звеньев цепей, отработана методика контроля, выб-
раны границы удовлетворительного качества звень-
ев круглозвенных высокопрочных цепей и внедрен
на заводе контроль с помощью магнитного структу-
роскопа СИЛА звеньев цепей и входной контроль
проката.
1. ГОСТ 25996—97. Цепи круглозвенные высокопрочные для
горного оборудования (п. 7.3, 7.7).
2. Соколинская И. Г. О возможности прогнозирования и по-
вышения надежности машин и механизмов по результатам
магнитной структуроскопии // Техн. диагностика и не-
разруш. контроль. – № 2. – 2002. – С. 17—21.
3. Бетхер Ф. Круглозвенные цепи фирмы «И.Д. Тайле» –
международный эталон качества. – Ж-л «Глюкауф». –
Май 1(2). – 2000.
4. Hochfeste Rundstahlketten fur Bergbau. Фирма Becker-
Prunte, нормативные материалы.
5. ТУ У 27.1.-4-531—2002. Прокат горячекатаный и холодно-
тянутый из конструкционной легированной высококачест-
венной стали для высокопрочных сварных цепей.
6. ТУ У 14-2-1249—2000. Прокат для сварных цепей и соеди-
нительных звеньев.
Спеццентр «Углеизотоп»,
Завод «ВИСТЕК»,
Донецк
Поступила в редакцию
20.09.2005
Рис. 4. Зависимость показаний структуроскопа Нс от твердости
НВ прутков из стали 25ХГНМА
48 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2006
|