Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Контроль остаточных напряжений в образцах из стали 5ХНМ акустическим методом

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-9-30-36

Полный текст:

Аннотация

Термическая обработка (ТО) — один из основных и наиболее важных этапов технологического цикла производства металлических изделий. При проведении ТО в металлах возникают остаточные напряжения (ОН), оказывающие существенное влияние на эксплуатационный ресурс изделий. Цель настоящей работы — разработка методики неразрушающего акустического контроля ОН в стальных образцах. Акустический метод основан на явлении акустоупругости — зависимости акустических характеристик от параметров контролируемой среды. Поля ОН в прямоугольных образцах из штамповой стали 5ХНМ формировали с использованием различных режимов ТО, включающих охлаждение как в традиционных средах (воде, масле, воздухе), так и с помощью водовоздушной смеси (ВВС). Управляя соотношением параметров воды и воздуха, а также направлением потока ВВС, обеспечивали необходимые скорость охлаждения и локальность процесса. Установили, что при удалении от плоскости охлаждения уровень ОН снижается, меняются микроструктура и упругие характеристики материала. Влияние охлаждения на формирование температурных полей и величину ОН анализировали с применением компьютерного моделирования (программа CAE ANSYS). В качестве задаваемых параметров использовали значения характеристик стали 5ХНМ. Результаты моделирования подтвердили данные экспериментальных испытаний. Акустические измерения проводили на измерительно-вычислительном комплексе «АСТРОН», который позволял определять скорости упругих (продольной и поперечной) волн и модули упругости исследуемого материала. Выявили, что различия измеряемых значений акустическим и рентгеновским методами не превышают 10 %. Полученные результаты могут быть использованы на производстве при измерении ОН акустическим методом в крупногабаритных штампах из стали 5ХНМ.

Об авторах

А. А. Хлыбов
Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева
Россия

Александр Анатольевич Хлыбов

603155, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24



Д. А. Рябов
Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева
Россия

Дмитрий Александрович Рябов

603155, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24



К. А. Минков
Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева
Россия

Константин Александрович Минков

603155, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24


Список литературы

1. Самохоцкий А. И., Парфеновская Н. Г. Технология термической обработки металлов. — М.: Машиностроение, 1976. — 311 с.

2. Рябов Д. А., Хлыбов А. А., Минков К. А. О перспективе применения водо-воздушной смеси для охлаждения молотовых штампов / Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. 2018. № 1(120). С. 196 – 203.

3. Борисов И. А., Борисов А. И. Разработка технологии спреерной закалки опорных валков прокатных станов / МиТОМ. 1997. № 8. С. 2 – 4.

4. Пышминцев И. Ю., Эйсмондт Ю. Г., Юдин Ю. В. и др. Закалка крупных поковок в водно-воздушной смеси / МиТОМ. 2003. № 3. С. 24 – 28.

5. Гуляев А. П. Термическая обработка стали. — М.: Машгиз, 1960. — 495 с.

6. Соколов К. Н. Технология термической обработки стали. — М.: Машгиз, 1954. — 302 с.

7. Гузь А. Н., Махорт Ф. Г., Гуща О. И. Введение в акустоупругость. — Киев: Наукова думка, 1977. — 162 с.

8. Неразрушающий контроль. Справочник / Под ред. В. В. Клюева. — М.: Машиностроение, 2004. — 226 с.

9. Хлыбов А. А., Рябов Д. А. Оценка остаточных напряжений в образцах из ферритно-перлитной стали с аустенитной наплавкой / Металловедение и термическая обработка металлов. 2019. № 2. С. 45 – 50. DOI: 10.1007/s11041-019-00385-3

10. Хлыбов А. А., Рябов Д. А., Нуждина Т. В., Минков К. А. Исследование влияния термической обработки на образование остаточных напряжений и разработка методики их определения в образцах из стали 5ХНМ / Черные металлы. 2019. № 5. С. 17 – 24.

11. Никитина Н. Е., Казачек С. В. Преимущества метода акустоупругости для неразрушающего контроля механических напряжений в деталях машин / Вестник научно-технического развития. 2010. № 4(32). С. 18 – 28.

12. Камышев А. В., Никитина Н. Е., Смирнов В. А. Измерение остаточных напряжений в ободьях железнодорожных колес методом акустоупругости / Дефектоскопия. 2010. № 3. С. 50 – 54.

13. Муравьев В. В., Муравьева О. В., Стрижак В. А., Пряхин А. В., Балабанов Е. Н., Волкова Л. В. Оценка остаточных напряжений в ободьях вагонных колес электромагнитно-акустическим методом / Дефектоскопия. 2011. № 6. С. 16 – 28.

14. Javadi Y., Najafabadi M., Akhlaghi M. Residual stress evaluation in dissimilar welded joints using finite element simulation and the LCR ultrasonic wave / Russ. J. Nondestr. Test. 2012. Vol. 48. Р. 541 – 552.

15. Qozam H., Chaki S., Bourse G., Robin C, Walaszek H., Bouteille P. Microstructure Effect on the LCR Elastic Wave for Welding Residual Stress Measurement / Experimental Mechanics. 2010. Vol. 50. P. 179 – 185.

16. Уманский Я. С., Скаков Ю. А., Иванов А. Н., Расторгуев Л. Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. — М.: Металлургия, 2012. — 632 с.

17. Муравьев В. В., Муравьева О. В., Петров К. В. Связь механических свойств пруткового проката из стали 40Х со скоростью объемных и рэлеевских волн / Дефектоскопия. 2017. № 8. С. 20 – 28.

18. Carreón H., Barrera G., Natividad C., Salazar M., Contreras A. Relation between hardness and ultrasonic velocity on pipeline steel welded joints / Nondestructive Testing and Evaluation. 2016. Vol. 31. N 2. P. 97 – 108.

19. Муравьев В. В., Зуев Л. Б., Комаров К. Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. — Новосибирск: Наука, 1996. — 184 с.

20. Елманов Г. Н., Заслужный А. Г., Скрытный В. И., Смирнов Е. А., Перлович Ю. А., Яльцев В. Н. Физика твердого тела. — М.: НИЯУ МИФИ, 2012. — 764 с.


Для цитирования:


Хлыбов А.А., Рябов Д.А., Минков К.А. Контроль остаточных напряжений в образцах из стали 5ХНМ акустическим методом. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020;86(9):30-36. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-9-30-36

For citation:


Khlybov A.A., Ryabov D.A., Minkov K.A. Acoustic control of the residual stresses in steel 5KhNM samples. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2020;86(9):30-36. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-9-30-36

Просмотров: 26


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)