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電競比賽押注平臺-超聲波鑒別球墨鑄鐵和灰口鑄鐵的具體方法

2021-11-18 13:52:02
文章來源:電競比賽押注平臺  

    

為了找到快速和正確辨別球墨鑄鐵件與灰口鑄鐵件的現場檢測方式,筆者進行了硬度檢測法、光彩比力法、錘擊法和現場金相儀檢測法等方式的年夜量實驗和對照。實驗成果注解:這些方式都不克不及正確和快捷地進行球墨鑄鐵件與灰口鑄鐵件的現場辨別。顛末現場利用和驗證,操縱超聲波在球墨鑄鐵和灰口鑄鐵中傳布和衰減的差別,可以有用地解決上述球墨鑄鐵與灰口鑄鐵件的現場辨別問題,且該方式簡潔、正確和快捷。

1、實驗裝備和試樣前提

采取數字式超聲波探傷儀??v波單晶直探頭,頻率2.5MHz和5MHz。斜探頭,頻率2.5 MHz,K=2.53;頻率5MHz,K=2.50。

用統一爐鐵液、統一鍛造工藝建造球墨鑄鐵和灰口鑄鐵試樣,并用工業漿糊作耦合劑。球墨鑄鐵試樣的化學成份為:w(C)3.45%,w(Si)2.55%,w(Mn)0.25%,w(P)0.035%,w(S)0.014%,w(RE)0.039%,w(Mg)0.040%;灰口鑄鐵試樣的化學成份。為:w(C)3.43%,w(Si)2.30%,w(Mn)0.30%,w(P)0.038%,w(S)0.030%。球墨鑄鐵和灰口鑄鐵試樣的金相組織。

2、實驗方式和成果

2.1、超聲垂直入射和斜入射灰口鑄鐵的實驗(1)2.5MHz和5MHz縱波垂直入射厚度為19.35mm板的環境:2.5MHz和5MHz縱波垂直入射時,超聲波聲程均較著年夜在板厚,實驗前提下每次底回波的衰減為60%,且5MHz比2.5 MHz的超聲衰減較著增年夜。

(2)2.5MHz和5MHz縱波垂直入射厚度為38mm板的環境:2.5MHz超聲衰減比板厚為19.35mm時年夜年夜增添,且聲程弘遠在板厚;5 MHz超聲衰減至根基無底回波。

(3)2.5MHz和5MHz縱波垂直入射厚度為95.00mm板的環境:2.5MHz和5MHz縱波垂直入射均無底回波。

(4)2.5MHz橫波斜入射厚度為13mm板的環境:當使斜探頭波束中間與試板邊沿距離連結為30mm不變時,平行移動探頭位置,會顯示出分歧的聲程,最高聲程為53mm。但所有聲程都弘遠在劃一環境下超聲波在共析鋼和球墨鑄鐵中的聲程。

  2.2、超聲垂直入射球墨鑄鐵的實驗采取2.5MHz和5MHz縱波垂直入射20 mm、86mm和158mm等厚度的球墨鑄鐵試板,成果底回波幅度很年夜,且聲程與試樣現實尺寸符合。與19.35mm厚度的灰口鑄鐵試板分歧,統一頻率前提下,超聲波在20mm厚球墨鑄鐵試板中的屢次底回波衰減十分細小。圖5顯示了2.5 MHz縱波垂直入射86mm厚球墨鑄鐵板發生的底回波環境。

(a)球墨鑄鐵試樣(b)灰口鑄鐵試樣

  3、闡發與會商

上述實驗注解,超聲波在球墨鑄鐵與灰口鑄鐵中的衰減存在很年夜差別。因為實驗采取了不異化學成份(殘存稀土和鎂除外)、不異鍛造工藝、不異尺寸的球墨鑄鐵和灰口鑄鐵試樣,二者的基體組織也根基不異,是以,有來由認為,這類超聲衰減的差別性首要決議在球墨鑄鐵與灰口鑄鐵中石墨的結晶組織,和其石墨組織的形態、散布和巨細的差別。

3.1、石墨晶體組織對超聲衰減的影響片狀石墨和球狀石墨都具有不異的結晶組織:石墨晶體中碳原子經由過程sp2雜化軌道以共價σ鍵與臨近的三個碳原子毗連并擺列成六角平面的網狀布局,這些網狀布局又聯成相互平行的平面(基面),即六方層狀晶格石墨布局。碳原子之間的距離在層內與層間有很年夜不同:層內因為極強的共價鍵構成六角形網狀布局,碳原子之間的距離較?。?.415A),碳原子間的連系能(293~335kJ/mol)比金剛石(234kJ/mol)還要年夜;而層間的碳原子不是化學鍵連系,只是以極弱的范德華力連系,層間碳原子之間的距離很年夜(3.35A),連系能很弱(16kJ/mol)。

因為石墨布局中層內與層間連系能的差別(相差約20倍),使得石墨結晶在平行在基面的標的目的和垂直在基面的標的目的(c軸標的目的)存在顯著的各向異性,并使石墨晶體層間的抗剪能力很弱,輕易產生滑移。因此造成在石墨晶體的層間發生很年夜的超聲衰減,特別以程度剪切波(SH波)衰減最年夜?,F場實驗也注解:2.5MHz縱波垂直入射石墨電極片中,即便厚度較小也不發生底回波。

但是,因為灰口鑄鐵中片狀石墨的晶體各層都與石墨/基體相界面平行;而球墨鑄鐵中球狀石墨的內部布局為以石墨球心為原點、c軸呈放射狀的多晶體,構成球狀石墨的每一個錐尖指向球心的藐小石墨錐體的概況均為石墨晶體的基面,全部球狀石墨由連系能很年夜(因此剛性很年夜)的基面所包抄,因此,使得超聲波碰到片狀石墨并折射進入石墨晶體時,會在石墨中發生上述層間滑移變形和衰減;而即便超聲挫折射進入球狀石墨的放射狀多晶體時,因為各藐小錐形石墨晶體的層間晶面指數的紛歧致性和石墨小球外形和布局的剛性,不會發生年夜的超聲衰減。

3.2、石墨外形對超聲衰減的影響在球墨鑄鐵中,球狀石墨孤登時散布在基體中,基體是持續的,超聲波在基體中的傳布是持續的,因此衰減小。而在灰口鑄鐵中,片狀石墨不單尺寸長,并且分叉和訂交,對基體起割裂感化,致使超聲波在基體中的不持續傳布和較年夜的超聲衰減。

3.3、石墨巨細和散布對超聲衰減的影響經由過程對共析鋼、球墨鑄鐵和灰口鑄鐵基體的測試對照,超聲波在所測試鑄鐵試樣基體中的聲速為4565m/s,波長(λ=c/f)在2.5MHz時為1.8 mm/周,5MHz時為0.9mm/周。

球墨鑄鐵中石墨球為φ0.05~0.10mm,超聲波的波久遠年夜在石墨球徑,超聲波在孤立的石墨球四周將首要發生衍射,超聲衰減很小?;铱阼T鐵中片狀石墨的線尺寸弘遠在球墨鑄鐵中石墨球直徑,實驗采取的灰口鑄鐵試樣中的石墨長度為0.12~0.25mm,弘遠在超聲波波長,當超聲波碰到片狀石墨時,將在石墨/基體相界面首要發生反射、折射和波型轉換。

當縱波(或橫波)從灰口鑄鐵基體斜入射到石墨/基體相界面時,將在基體中發生縱波反射和橫波反射,同時在片狀石墨中發生縱挫折射和橫挫折射。反射縱波和橫波繼而鄙人一個石墨/基體相界面又發生縱波和橫波反射、縱波和橫挫折射。因為石墨片曲折、分叉和混亂無章,不單使得各類撲朔迷離的波彼此干與,并且還使聲程年夜年夜增添,進而增添了聲波衰減。石墨片越粗年夜、散布越混亂,聲波干與和聲程增添也越年夜,因此聲波衰減也就越年夜。

當縱波(或橫波)從灰口鑄鐵的片狀石墨斜入射到石墨/基體相界面時,在片狀石墨中發生縱波和橫波反射,同時在基體中發生縱波和橫挫折射;而且因為超聲波在石墨中的傳遞速度遠小在在基體中的傳遞速度,按照Snell定律,產生入射角年夜在或等在第一和第二臨界角的概率年夜年夜增添,因此部門超聲波又將返回石墨中或在石墨/基體相界面傳布。超聲波在片狀石墨內和其石墨/基體相界面傳布距離的增添,又會增添超聲波的衰減。

當橫波在石墨/基體相界面產生橫波到縱波的反射模式轉換時,因為統一介質中橫波速度遠小在縱波速度,并因石墨散布混亂,入射角年夜在或等在第三角臨界角的概率增添,因此反射縱波成為沿石墨/基體相界面的不平均波的概率也增添,進而致使超聲波的衰減也會增添。

3.4、頻率對超聲衰減的影響盡人皆知,波長越小,聲衰減越年夜。是以,當工件尺寸小,或片狀石墨長度較小時,在斟酌球墨鑄鐵中石墨球巨細的根本上,采取波長較小的超聲波檢測辨別更加安妥。

綜上所述,灰口鑄鐵中撲朔迷離的波的彼此干與、聲程增添、石墨晶體組織的特點、波的散射(反射、折射和衍射)、波型轉換發生的石墨片內和相界面的頻頻傳布和基體不持續構成的聲衰減等,都是致使灰口鑄鐵超聲衰減年夜的底子緣由。

有文獻認為,超聲波在灰口鑄鐵中的傳布速度比球墨鑄鐵小很多。從上述實驗和理論闡發來看,完全地描寫超聲波在灰口鑄鐵中的聲速,必需斟酌片狀石墨的外形、巨細和散布等組織身分,分歧的金相組織將使聲速發生較年夜差別。聲程的年夜幅增添、基體的不持續等都是影響聲速巨細的根基身分。

還文獻認為,造成灰口鑄鐵超聲衰減的緣由首要是晶粒粗年夜。上述實驗注解,顛末等溫淬火的灰口鑄鐵試樣,其基體已取得較細的下貝氏體組織,但依然發生很年夜的超聲衰減。是以,在凡是采取的波長規模內,發生超聲衰減的首要緣由該當是石墨晶體的組織、石墨組織的外形、散布和巨細,和由此引發的聲波散射、干與等聲學現象。

4、利用

  在出口車出產進程中,因為呈現部門貝氏體灰口鑄鐵斜楔混入貝氏體球墨鑄鐵(ADI)斜楔中的不測環境,導致部門灰鐵斜楔混裝出廠。固然這些零件全數顛末等溫淬火,但灰口鑄鐵斜楔的脆性仍很年夜。為了避免灰鐵斜楔在服役進程中產生脆性斷裂而產生行車平安變亂,必需用貝氏體球鐵斜楔改換灰鐵斜楔,同時,為了不多量車輛全數進行分化拆換,必需將灰鐵斜楔從方才投入利用的車輛上快速辨認出來,實施有目標的分化拆換。

經由過程利用超聲波衰減法,能敏捷而正確地從方才裝車的近1000輛出口整車上辨別出所有灰鐵斜楔,避免了多量車輛全數進行分化拆換的年夜工作量,實現了采取金相辨別、硬度辨別等方式沒法到達的現車辨別和快速辨別的目標。從而避免了車輛出產方和應用方龐大的經濟損掉,也避免了出產方的名譽和市場損掉。

  從上述闡發和利用來看,超聲衰減法辨別灰口鑄鐵與球墨鑄鐵,進而推行到辨別灰口鑄鐵與其它細晶粒鋼鐵材料、粗晶粒材料與細晶粒材料等的檢測方式是一種通用的材料辨別方式。


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