25.03.2019/№13

image

В ИПФ НАН Беларуси создан прибор, позволяющий измерить большую часть механических характеристик чугуна.

В лаборатории контактно-динамических методов контроля Института прикладной физики (ИПФ) НАН Беларуси создан прибор, позволяющий измерить большую часть механических характеристик чугуна, определяемых при промышленном контроле.

Чугунное литье широко применяется на отечественных и зарубежных промышленных предприятиях. Чугун – один из основных конструкционных материалов, он широко используется в автомобилестроении (для изготовления блоков цилиндров и коленчатых валов), железнодорожном транспорте (тормозные колодки), станкостроении (станины), нефтяной промышленности (трубы). Благодаря наличию графитовых включений этот сплав хорошо гасит вибрацию, может применяться при низких температурах. В то же время при изготовлении различных изделий возникают сложности с их контролем, поскольку часто необходимо не только определить структуру чугуна (как правило, разделить серый и высокопрочный), но и четко установить его физико-механические характеристики: прочность, твердость, модуль упругости.

Если задача разделения чугуна может быть решена ультразвуковыми методами, то установление механических характеристик – это проблема, требующая решения. В настоящее время в 100% случаев для этого на предприятиях используют разрушающие методы контроля – с помощью разрывных машин. Это долго, неудобно и затратно: необходимо изготовить и испытать специальные образцы-свидетели, свойства которых не всегда совпадают со свойствами непосредственно изделия. А вырезка образцов из него ведет к невозможности его дальнейшего использования.

В этой связи в лаборатории контактно-динамических методов контроля Института прикладной физики НАН Беларуси в короткие сроки был создан прибор ИФМХ-Ч, позволяющий определять основные механические характеристики чугунов, которые регламентированы соответствующими государственными стандартами: прочность при разрыве, твердость по Бринеллю, модуль упругости. Для этого коллекти­вом лаборатории (д.т.н. В. Рудницким и автором этих строк) были разработаны соответствующие теоретические основы локального контактного деформирования, позволяющие перейти от кинетических параметров микроиндентирования к характеристикам чугуна.

image

Разработанная старшим научным сотрудником ИПФ НАН Беларуси Е. Гнутенко аппаратура и проведенные аспирантами Г. Ланцмано и Н. Зинькевичем многочисленные эксперименты показали возможность промышленного контроля качества чугунного литья. Прибор впервые позволил контролировать твердость в диапазоне 80–450 HB с погрешностью, не превышающей 10 ед. HB. Заметим, обычные динамические твердомеры могут определить ее с погрешностью до 50%, а одновременный контроль еще и прочности (100–900 МПа) и модуля упругости (40–220 ГПа) пока никому не удавалось осуществить. При этом прибор, впервые используя данные измерений, позволяет определить марку чугуна: серого – от СЧ10 до СЧ35 и высокопрочного – от ВЧ35 до ВЧ70, а также установить зоны отбела, которые могут привести режущий инструмент к выходу из строя при механической обработке заготовок. Неразрушающее определение марки чугуна дает основание потребителям предъявлять обоснованные претензии по качеству поставляемой продукции.

Прибор состоит из датчика-твердомера ТПЦ-7, который может отдельно использоваться при контроле сталей, и электронного блока для отображения результатов измерений (может быть заменен на планшет). При этом ТПЦ-7 внесен в госреестр средств измерений, что решает ряд проблем с поверкой прибора. Датчик и электронный блок сообщаются между собой с помощью беспроводной связи. В такой постановке оборудование удовлетворяет всем условиям Индустрии 4.0, на достижения которой взят курс в лаборатории.

Александр КРЕНЬ,

заведующий лабораторией контактно-динамических методов контроля ИПФ