Магнитные методы. 
Металлургия. 
Остаточные напряжения в металлопродукции

Методы магнитный и электросопротивления, основанные на изменении магнитных и электролитических свойств материала при наличии остаточных напряжений, дают возможность качественного, а в отдельных случаях и количественного определения остаточных напряжений на поверхности детали. Однако эти методы недостаточно разработаны, и лишь в некоторых работах только иллюстрируется возможность их применения. В качестве примера можно привести материалы патента [66] на способ определения остаточных напряжений в ферромагнитных материалах на железной основе.

Образец из отожженной стали 45 был пластически деформирован растяжением до величины относительной деформации с = 14,36%. Приложенные напряжения растяжения были равны пределу прочности о_в = 433 МПа. Величина возникших после разгрузки остаточных напряжений неизвестна и ее предстояло определить. После разгрузки образец был повторно подвергнут растяжению с одновременным измерением величины коэрцитивной силы. Снимается диаграмма повторного растяжения о—€ и строится соответствующий ей график изменения Н_сн.₍. Из графиков определено, что возникшие при холодной пластической деформации растяжением остаточные сжимающие и растягивающие напряжения равны: / + ст/ = / -а / =350 МПа. Рентгеноструктурный анализ, принятый в качестве арбитражного способа, показал, что искажения кристаллической решетки железа (основы стали) — — (а = 2,861 А —период решетки железа), вызванные а д остаточными напряжениями, равны —±0,175. Тогда, используя д а

зависимость и —Е, находим, что о = 0,175×2,1 х Ю⁵ = ±368 МПа, а

где Е = 2,1 х Ю⁵ — модуль нормальной упругости, МПа. Как видно, рентгеноструктурный метод показал, что в стали возникли остаточные напряжения, равные ±368 М Па, т. е. примерно на 5% больше, чем по способу, заявляемому в качестве изобретения.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять остаточные напряжения II рода в сталях после холодной пластической деформации. Для того чтобы проверить соблюдение режима отжига в производстве деталей из конструкционных сталей, детали не обя3. Экспериментальные методы определения наличия и уровня остаточных напряжений в металлоизделиях зательно подвергать растяжению до значительных деформаций. Для этого достаточно нагрузить деталь до напряжения 30…50 МПа и, измерив коэрцитивную силу, сравнить ее с исходной величиной (величина до нагружения). Если коэрцитивная сила после нагружения уменьшилась, значит остаточные напряжения полностью не сняты и отжиг был проведен некачественно, его нужно повторить. Если же после нагружения коэрцитивная сила увеличилась, это значит, что остаточные напряжения отсутствуют и отжиг проведен качественно.

Предлагаемый в работе [67] способ контроля остаточных напряжений в немагнитных металлических изделиях реализуется следующим образом. Предварительно, в соответствии с известными соотношениями электродинамики, выбирают низшую частоту /_н, обеспечивающую проникновение вихревых токов на глубину, в 2—3 раза превышающую 6_П поверхностно обработанного слоя, и высшую частоту /_в, обеспечивающую проникновение вихревых токов на глубину, не превышающую 8_П. Затем размещают вихретоковый преобразователь на образцовом необработанном изделии и на выходе индикаторного прибора регистрируют опорное напряжение U₀. Одновременно регулируют чувствительность измерителя разности фаз, добиваясь на выходе индикаторного прибора напряжения U₀, соответствующего реакции вихревых токов частоты /". Таким образом, устанавливается одинаковая чувствительность измерения сигналов высшей и низшей частот, соответствующая условию U_H/U_B =1, где U_H и U _в — сигналы высшей и низшей частот соответственно. Величину U₀ устанавливают в источнике опорного сигнала.

После этого выполняют операции, связанные с измерением на контролируемом объекте. Устанавливают вихретоковый преобразователь на поверхности контролируемого объекта, измеряют на частотах /_н и /_в сигналы U_H и U _в соответственно с помощью измерителей разности фаз и индикаторного прибора. С помощью источника опорного сигнала формируют сигналы ?/" и U _п. По совокупности измеренных сигналов судят об остаточных напряжениях, возникающих в поверхностно-обработанных слоях. Характер остаточных напряжений определяют по отношению (/" /U_B: при (/" /(/" >1 остаточные напряжения сжимающие, при U_H/U_a <1 — растягивающие. Величину напряжений, усредненных в контролируемом слое, определяют по отношению.