S136模具鋼表面硬度的渦流無(wú)損表征方法
S136模具鋼表面硬度的渦流無(wú)損表征方法
蘇州東锜精密模具材料有限公司可以實(shí)現(xiàn)從原材料鋸切到粗加工，從熱處理到精加工的一站式整合服務(wù)，為客戶節(jié)約了寶貴的時(shí)間與生產(chǎn)成本。為客戶提供優(yōu)質(zhì)的鋼材和服務(wù)從而使客戶獲得高效穩(wěn)定的生產(chǎn)和高質(zhì)量的產(chǎn)品，這一直是我們引以為傲的自信來(lái)源與工作動(dòng)力。
為了將渦流法應(yīng)用于S136模具鋼的表面硬度無(wú)損檢測(cè)，從試驗(yàn)方法和傳感器檢測(cè)靈敏度分析 2 個(gè)方面展開研究。
首先，采用不同熱處理工藝，制備了硬度不同的 45 號(hào)鋼和 S136 鋼試樣，得到了硬度與回火溫度的關(guān)系曲線
其次，利用渦流測(cè)試系統(tǒng)（常規(guī)測(cè)試系統(tǒng)）對(duì)所有試樣進(jìn)行檢測(cè)，將得到的阻抗幅值與試樣硬度進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明：在45 號(hào)鋼中，阻抗幅值與硬度呈良好線性關(guān)系，而在 S136 鋼中，阻抗幅值與硬度呈非線性關(guān)系
*后，對(duì)比分析了 3 種不同傳感器對(duì)硬度的檢測(cè)靈敏度，當(dāng)線圈電感值越大時(shí)，檢測(cè)靈敏度越高。 另外，制作了另一種電磁傳感器并搭建相關(guān)試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì) 45 號(hào)鋼和 S136 鋼試樣硬度進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與常規(guī)渦流傳感器測(cè)試結(jié)果趨勢(shì)一致，相互驗(yàn)證了試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法的可靠性。 上述研究結(jié)論顯示，渦流檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)模具鋼硬度的快速、無(wú)損檢測(cè)，測(cè)試方法和系統(tǒng)有望應(yīng)用于工程實(shí)際。
為提高塑料模具鋼（如 45 號(hào)鋼和 S136 鋼） 的使用壽命，常對(duì)模具鋼進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以改善其表面硬度等力學(xué)性能[1‐2]
不同類型模具對(duì)表面硬度的要求不同，經(jīng)過(guò)熱處理后的模具一般需進(jìn)行破壞性取樣，再進(jìn)行硬度測(cè)試，以對(duì)模具鋼熱處理質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。 由于取樣的測(cè)試方法不適用于零部件生產(chǎn)線，急需發(fā)展無(wú)損的硬度測(cè)試方法。電磁無(wú)損檢測(cè)通過(guò)檢測(cè)材料磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率等參數(shù)的變化，實(shí)現(xiàn)材料微觀結(jié)構(gòu)的無(wú)損評(píng)價(jià)。 例如渦流法，其檢測(cè)線圈的阻抗變化可用于反映材料內(nèi)部金相成分的改變。
應(yīng)用渦流探頭檢測(cè)不同珠光體體積分?jǐn)?shù)的球墨鑄鐵，并通過(guò)回歸分析可以看出渦流檢測(cè)線圈阻抗幅值與球墨鑄鐵的化學(xué)組分具有一定的線性關(guān)系，故而可以通過(guò)擬合方程確定球墨鑄鐵的化學(xué)組分。 Kashefi 等[4] 用磁學(xué)檢測(cè)技術(shù)對(duì)不同回火溫度的 AISI 340 合金鋼進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明渦流檢測(cè)線圈阻抗幅值可以有效檢測(cè)回火后合金鋼的微觀組織，分辨出回火溫度在300 ~ 400 ℃ 發(fā)生回火馬氏體脆化的試樣。 通過(guò)有限元分析建立了殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)與渦流檢測(cè)線圈阻抗幅值（ 幅值和相位） 之間的關(guān)系。
由于表面硬度亦受微觀結(jié)構(gòu)影響，因此通過(guò)合理的標(biāo)定試驗(yàn)，可以建立其渦流阻抗參數(shù)與表面硬度間的關(guān)聯(lián)，由此實(shí)現(xiàn)硬度的渦流無(wú)損表征或檢測(cè)。Khan 等[6]基于渦流檢測(cè)技術(shù)研究了 350 馬氏體時(shí)效鋼在不同溫度下隨時(shí)間的硬度變化規(guī)律，結(jié)果表明渦流檢測(cè)線圈阻抗幅值可以表征熱處理效果。 Zergoug 等[7]通過(guò)渦流檢測(cè)的方法，建立了硬度與阻抗之間的關(guān)系，表明該方法可以無(wú)損地檢測(cè)和定量分析材料的力學(xué)性能。 Liu 等[8] 同樣建立了渦流檢測(cè)線圈阻抗幅值與冷軋 AISI 321 不銹鋼硬度之間的關(guān)系方程，從而可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)試件的硬度。本文首先采用不同熱處理方式，制備了 2 批硬度不同的（45 號(hào)鋼和 S136 鋼） 試樣。 其次，分別對(duì)所有試樣進(jìn)行渦流和表面硬度檢測(cè)，得到阻抗幅值與硬度間的關(guān)系方程。 通過(guò)對(duì)比測(cè)試，分析了傳感器電特性參數(shù)對(duì)硬度檢測(cè)靈敏度的影響規(guī)律。 另外，制作了另一種針式電磁傳感器并搭建相應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)，通過(guò) 2 種不同的傳感器和試驗(yàn)平臺(tái)相互驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。
結(jié)論：
1） 在一定范圍內(nèi)，45 號(hào)鋼硬度與渦流檢測(cè)線圈阻抗幅值保持一定的線性關(guān)系，其線性擬合系數(shù)為 0. 92. S136 鋼硬度與渦流檢測(cè)線圈阻抗幅值呈現(xiàn)拋物線非線性關(guān)系，其擬合系數(shù)為 0. 94.
2） 通過(guò)采用 3 種不同的渦流傳感器測(cè)試 45 號(hào)鋼和 S136 鋼硬度，可以發(fā)現(xiàn)傳感器的電感值對(duì)測(cè)試結(jié)果有很大影響，傳感器本身電感值越大，傳感器靈敏度越高，越容易分辨硬度變化量。
3） 采用第 2 種測(cè)試平臺(tái)和傳感器對(duì) 45 號(hào)鋼和S136 鋼硬度進(jìn)行評(píng)估，可以看出測(cè)試結(jié)果與第 1 種測(cè)試平臺(tái)得到的測(cè)試結(jié)果趨勢(shì)一致，相互驗(yàn)證了試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)處理方法的可靠性。
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