Разработка и испытание прибора для неразрушающего контроля твердых сплавов

Актуальность работы заключается в необходимости осуществления контроля режущих сменных пластин металлообрабатывающего инструмента, имеющего широкое распространение на сегодняшний день в производстве и используемого при механической обработке изделий различного назначения в машиностроении. Изготовление твердосплавных пластин предусматривает ряд операций: получение мелкодисперсных порошков, их смешивание в определенных пропорциях, формообразование с последующим прессованием и спеканием. Нарушение технологии хотя бы одной из рассмотренных операций приводит к выпуску бракованных пластин, качество которых не соответствует требованиям. Применение таких пластин в производстве приводит к выпуску бракованных изделий или повышению трудоемкости их изготовления, что связано с необходимостью их частой замены. Традиционные методы контроля имеют значительный недостаток – разрушение изделия или его повреждение. Избежать их можно, используя методы неразрушающего контроля, к которым относится метод коэрцитивной силы. Авторами предложен прибор оригинальной конструкции, позволяющий реализовать неразрушающий контроль рассматриваемых изделий, изготовленных из твердых сплавов различных марок. Для проверки его работоспособности разработан опытный образец и осуществлены испытания. ЦЕЛЬ. Разработка прибора для неразрушающего контроля изделий из твердых сплавов и его испытание с целью определения относительной погрешности. Задача актуальна, поскольку существует потребность предприятий в контроле качества сменных твердосплавных пластин металлообрабатывающего инструмента. МЕТОДЫ. В ходе испытаний прибора использовались общепринятые эмпирические методы исследований, а определение относительной погрешности осуществлялось согласно методике, разработанной для коэрцитиметра Koerzimat 1.097 HcJ1, и с помощью общепринятых методов математической статистики. РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработаны электрическая структурная и принципиальная схемы прибора, определены его конструктивные параметры. Проведены испытания прибора, в ходе которых произведены измерения коэрцитивной силы для образцов, изготовленных из различных марок твердых сплавов и имеющих различную форму и размеры. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Конструкция разработанного прибора отличается простотой и низкой стоимостью, вместе с тем в его основе положена современная элементная база. Результаты испытаний прибора показали нахождение относительной погрешности измерения в допустимых границах, что позволяет его использовать для контроля изделий из твердых сплавов в условиях производства.

1. Максимов А.Б., Ерохина И.С. Неразрушающий контроль качества стальных изделий в машиностроении // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 4. С. 30-35.

2. Nichipuruk A.P., Stashkov A.N., Ogneva M.S., et al. Induced magnetic anisotropy in low-carbon steel plates subjected to plastic deformation by stretching // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2015, vol.51, pp. 610-615. DOI: 10.1134/S1061830915100095

3. Назарчук З.Т., Рыбачук В.Г., Учанин В.Н. Электромагнитная структуроскопия конструкционных материалов // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2011. № 1. С. 8-16.

4. Kong I.Y., Bennett C.J., Hyde C.J. A review of non-destructive testing techniques for the in-situ investigation of fretting fatigue cracks // Materials & Design. 2020, vol. 196, pp. 109093. doi: 10.1016/j.matdes.2020.109093.

5. Deepak J.R., Srikanth D., Surendran H., et al. Non-destructive testing (NDT) techniques for low carbon steel welded joints: A review and experimental study // Materials Today: Proceedings. 2021, vol. 44, pp. 3732-3737. doi: 10.1016/j.matpr.2020.11.578

6. Kostin V.N., Vasilenko O.N., Mikhailov A.V., et al. On the Advantages of Local Measurement of Coercive Force of Ferromagnetic Objects Based on Internal Field // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2020, vol.56, pp. 574-580. doi: 10.1134/S1061830920070050

7. Hua T., Guo Z., Jing K. , et al. Residual stress evolution enhanced martensite phase transition and texture development in cryogenic-tempered WC-Co ultra-coarse grained cemented carbide // Materials Science and Engineering: A. 2022, vol.834, pp. 142592. doi: 10.1016/j.msea.2022.142592

8. Dive V., Lakade S. Recent Research Progress on Residual Stress Measurement Using Non-Destructive Testing // Materials Today: Proceedings. 2021, vol. 47, pp. 3282-3282. doi: 10.1016/j.matpr.2021.07.094.

9. Tavares S.S.M., Pardal J.M., Noris L.F., et al. Microstructural characterization and non-destructive testing and of welded joints of duplex stainless steel in flexible pipes // Journal of Materials Research and Technology. 2021, vol.15, pp. 3399-3408. doi: 10.1016/j.jmrt.2021.09.087

10. Sokolov R., Venedictov A., Novikov V., et al. Effect of Thermal Influence on Mechanical and Relaxation Magnetic Characteristics of St3 steel // Materials Today: Proceedings. 2019, vol.11, pp. 169-174. doi: 10.1016/j.matpr.2018.12.126

11. Gogolinskii K.V., Syasko V.A. Actual metrological and legal issues of non-destructive testing // Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1379, pp. 012045. doi: 10.37791/2687-0649-2022-17-2-133-142

12. Saleem M., Hosoda A. Latin Hypercube Sensitivity Analysis and Non-destructive Test to Evaluate the Pull-out Strength of Steel Anchor Bolts Embedded in Concrete // Construction and Building Materials. 2021, vol.290, pp. 123256. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123256

13. Silva D.D.S., Raimundo R.A., Alves D.N.L., et al. Evaluation of mechanical ductile damage in sheet metal based on low-field magnetic analysis // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2021, vol. 539, pp. 168403. DOI: 10.1016/j.jmmm.2021.168403

14. Tsybriy I., Koval N. Device for Non-destructive Testing Based on the ATmega328p Microcontroller. // Networked Control Systems for Connected and Automated Vehicles. NN 2022. - Cham: Springer, 2023. - Vol. 1. - P. 1579-1586.

15. Tsybriy I.K., Koval N.S., Topolskaya I.A. Coercimeter for non-destructive control of solid alloys // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - Vol. 2131, Is. 5. - Article 052042.

16. Шакурова Р.З., Гапоненко С.О., Кондратьев А.Е. Методика проведения оперативного диагностирования трубопроводов энергетических систем и комплексов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. № 22(6). С.188-201. doi: 10.30724/1998-9903-2020-22-6-188-201

17. Голенищев-Кутузов А.В., Иванов Д.А., Потапов А.А., Кротов В.И. Использование бесконтактных методов диагностики высоких электрических полей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. № 21(4). С. 123-133. doi: 10.30724/1998-9903-2019-21-4-123-133