Передумова: Вуглець у вигляді графіту часто використовується в якості добавки при виробництві чавуну. У стандартних виливок він може становити 2-4% від ваги або 6-10% від змісту. Мікроструктура графіту, що міститься в чавуні, безпосередньо впливає на механічні властивості виливків. Сірий чавун, що є твердим і крихким, має включення графіту пластинчастої форми. Високоміцний чавун, який є м'яким і ковким, характеризується кулястої формою включень графіту.
Як сірий, так і високоміцний чавун проводиться з додаванням домішок - вуглецю, кремнію та інших речовин на кінцевій стадії плавки. Якщо суміш виявляється неоднорідною, або ж процес лиття не був завершений належним чином, утворюється лиття з відхиленнями в утриманні кулястого графіту (і, відповідно, з порушенням твердості). Це може виражатися в наявності включень сірого чавуну в литві з чавуну з кулястим графітом. Оскільки через цих порушень значно змінюються механічні властивості металу, потрібно контроль чавуну з кулястим графітом на однорідність. При цьому важливу роль відіграє як розподіл включень графіту в литві (вони повинні розподілятися рівномірно), так і форма цих включень (куляста або пластинчаста).
Для визначення структури графіту, що міститься в чавуні, можуть бути використані візуальні методи контролю (спостереження через мікроскоп) і механічні методи контролю (перевірка на міцність). Однак найшвидші результати, до того ж без руйнування об'єкта контролю, дає ультразвуковий метод. Так як швидкість ультразвуку в чавуні з кулястим графітом і сірому чавуні різниться, на підставі вимірювання швидкості ультразвуку в лиття можуть бути зроблені висновки про ступінь вмісту в ньому кулястого графіту.
Устаткування: Для неруйнівного контролю ступеня змісту кулястого графіту в чавуні можна використовувати будь-який ультразвуковий прилад, здатний вимірювати швидкість ультразвуку, - товщиномір, дефектоскоп і генератор-приймач. У спеціальних випадках вимірювання, все прецизійні толщиномери Olympus можуть безпосередньо зчитувати швидкість звуку в чавуні і інших матеріалах на основі результатів калібрування товщини. Ці толщиномери включають моделі 38DL PLUS і 45MG з ПО для одноелементні ПЕП . Для вимірювання дуже товстих виливків (товщиною більше 25 мм) слід використовувати толщиномери з опцією підвищеного проникнення.
Швидкість звуку в матеріалі автоматично розраховується на основі введеної товщини і виміряного часу проходження імпульсу. Високий / низький пороги сигналізації можуть використовуватися для виявлення відхилень від допустимих меж. Товщиномір використовується з відповідним перетворювачем для даного діапазону товщини, зазвичай це контактний перетворювач M1036 з частотою 2,25 МГц. Точність вимірювання швидкості звуку становить близько 0,1%.
Будь-який з дефектоскопів серії EPOCH ( EPOCH 600 , EPOCH 650 , EPOCH LT ) Однаково підходить для вимірювання швидкості звуку. Налаштуйте дефектоскоп для роботи з відповідним низькочастотних перетворювачем, отримаєте донний луна-сигнал від зони зразка відомої товщини і виконайте калібрування швидкості ультразвуку. На основі виявлених ехосигналів розраховується швидкість ультразвуку в матеріалі об'єкта контролю.
Порядок роботи: Є істотна різниця в швидкості ультразвуку в чистому чавуні, чавуні з кулястим графітом і сірому чавуні. Зазвичай, в чистому чавуні швидкість ультразвуку складає 5,9 мм / мкс, в чавуні ж з кулястим графітом швидкість ультразвуку складає 5,6 мм / мкс, а в сірому чавуні - приблизно 4,8 мм / мкс. Точні значення швидкості ультразвуку в даних випадках різняться в залежності від композиції сплаву, його зернистості і інших технологічних змінних. Точні значення швидкості ультразвуку повинні завжди перевірятися на стандартних зразках з матеріалу об'єкта контролю. Ми рекомендуємо складати карту швидкості ультразвуку для кожного конкретного випадку вимірювання, в залежності від процентного вмісту кулястого графіту. Майте на увазі, що опубліковані дослідження вказують на нелінійність відносини швидкості ультразвуку до процентним вмістом кулястого графіту (1). У будь-якому випадку, очікується, що в двох виливок, ідентичних за процентним вмістом графіту, швидкість ультразвуку буде значно відрізнятися, якщо одна виливок містить графіт пластинчастої форми (сірий чавун), а інша - кулястий графіт (високоміцний чавун).
Майте на увазі, що для вимірювання швидкості звуку в матеріалі, товщина досліджуваного зразка повинна бути відома. Як правило, ультразвуковий контроль вмісту в чавуні кулястого графіту здійснюється в місцях, де товщину можна виміряти механічним шляхом, за допомогою мікрометра або штангенциркуля. Точне вимірювання швидкості звуку неможливо, якщо товщина в точці вимірювання невідома.
Іншим випадком застосування ультразвукових засобів є визначення наявності включень сірого чавуну в чавуні з кулястим графітом. Оскільки швидкість ультразвуку в сірому чавуні нижче, ніж в чавуні з кулястим графітом, час проходження ультразвуку через виливок, що містить включення сірого чавуну, буде більше, ніж через виливок, виконану повністю з чавуну з кулястим графітом. Для перевірки даних про комплексних змінних, що впливають на властивості реальних виливків, рекомендується проводити настройку приладів на стандартних зразках з чавуну з відомою композицією. Однак в цілому, виявлене зниження швидкості ультразвуку в литві з чавуну з кулястим графітом є ознакою наявності в ній включень сірого чавуну.
Примітка: Кулястий графіт та інші аспекти мікроструктури чавуну можна також виміряти за допомогою мікроскопа і вдосконаленого програмного забезпечення Olympus. Детальніше див. тут .
Для отримання додаткової інформації див.:
(1) ASM International, Metals Handbook, Volume 17, Nondestructive Evaluation and Quality Control, Metals Park, Ohio 1989 (Ninth Edition), pp. 531-535.
(2) Nondestructive Characterization of Cast Irons by Ultrasonic Method http://www.ndt.net/article/wcndt00/papers/idn035/idn035.htm
