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鍛件缺陷與材料特性不同而引起的超聲波變化。

在實(shí)際工程應(yīng)用中,由于工作環(huán)境惡劣,大型鍛件常需承受復(fù)雜的應(yīng)力、沖擊振動(dòng)和重負(fù)載荷。同時(shí),由于大型鍛件的生產(chǎn)工序多、生產(chǎn)周期長(zhǎng),故影響其質(zhì)量的因素也較多,這使得大型鍛件在生產(chǎn)過(guò)程中將不可避免地出現(xiàn)這樣那樣的缺陷。因此,對(duì)大型鍛件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),提高其產(chǎn)品合格率,已成為提高工程質(zhì)量、而且保證設(shè)備安全的必然要求。

目前,在工業(yè)領(lǐng)域?qū)α慵?nèi)部缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)較常用的方法有為射線、磁粉、滲透、超聲檢測(cè)等。射線檢測(cè)是一種非常有效的檢測(cè)手段,由于其檢測(cè)精度高,故在實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但這種檢測(cè)方法具有強(qiáng)烈的輻射,對(duì)人體和環(huán)境有害。故應(yīng)用該方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí),需要有嚴(yán)格的防護(hù)措施,檢測(cè)工作必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,且必須由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員操作,因此,該方法已不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的要求。磁粉檢測(cè)主要用于工件表面和近表面的缺陷檢測(cè),而不能有效檢測(cè)內(nèi)部缺陷,而且檢測(cè)完畢必須對(duì)工件進(jìn)行退磁處理。滲透檢測(cè)則基本上只能對(duì)表面缺陷進(jìn)行檢測(cè),工作效率低,而且滲透液對(duì)環(huán)境也有污染。

與上述幾種方法相比,利用超聲波則不僅可以檢測(cè)零件表面和近表面缺陷,還可較為準(zhǔn)確地檢測(cè)其內(nèi)部缺陷;且對(duì)環(huán)境無(wú)污染,對(duì)人體無(wú)危害。同時(shí),隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的高速發(fā)展以及大規(guī)模集成電路的小型化,越來(lái)越多的便攜式超聲檢測(cè)儀得以應(yīng)用,這使得人們對(duì)工件的現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)和大批量檢測(cè)更加容易。

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視頻作者：定襄縣億欣源法蘭加工有限公司

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鍛件冷卻初期，表層首先冷卻產(chǎn)生體積收縮，由于試樣心部溢度下降較少，體積收縮相應(yīng)也較小，這樣在同一試樣上內(nèi)外收縮不同則相互之間發(fā)生作用力。試樣表面的收縮將受到心部的阻礙，于是在試樣表層產(chǎn)生拉應(yīng)力、心部為壓應(yīng)力。此應(yīng)力值隨若溢度的升高而增加，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)心部的屈服強(qiáng)度時(shí)，試樣發(fā)生表足拉伸、心部壓縮的塑性變形。

變形的結(jié)果使內(nèi)應(yīng)力得到一定程度的松弛、應(yīng)力值降低。當(dāng)表面溫度接近室溫或淬火冷卻介質(zhì)的溫度時(shí)，心部以相對(duì)快的速度冷卻收縮，但此時(shí)心部的收縮又受到表層的牽制，結(jié)果試樣內(nèi)形成與冷卻階段初期方向相反的內(nèi)應(yīng)力，即在表層產(chǎn)生壓應(yīng)力、心部為拉應(yīng)力。由于試樣溫度已經(jīng)很低，鋼的屈服強(qiáng)度明顯升高，熱應(yīng)力不再引起塑性變形， 這樣的應(yīng)力分布就被保留下來(lái)成為殘留應(yīng)力。因此，熱應(yīng)力作用的結(jié)果是使鍛件表面呈壓應(yīng)力狀態(tài)。

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山西鍛件廠的余熱利用有什么意義？

機(jī)械零件大量采用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，其鍛件被常用的熱處理工藝為正火、等溫正火、退火和調(diào)質(zhì)。

調(diào)質(zhì)能耗：采用連續(xù)式電阻爐，淬火溫度840℃~860℃,每kg鍛件實(shí)際耗電約為0.6kWh.采用連續(xù)式電阻同火爐，回火溫度550℃~650℃,每kg鍛件實(shí)際耗電約0.4kWh。

正火能耗：采用連續(xù)式電阻爐，正火溫度930℃~960℃，每kg鍛件實(shí)際耗電為0.5kWh。

等溫正火能耗：采用連續(xù)式電阻等溫正火爐，加熱溫度為920℃~940℃，快速冷卻，等溫溫度600℃~650℃,每kg鍛件實(shí)際能耗約為0.8kWh。 

以上數(shù)據(jù)是統(tǒng)計(jì)連續(xù)式電阻爐全年的實(shí)際平均值，例如實(shí)際測(cè)量連續(xù)式鑄鏈電阻淬火爐24h生產(chǎn)的單位電耗約0.5kWh/kg,但是，由于在全年生產(chǎn)過(guò)程中，故障停爐等各種原因反復(fù)升溫，其每千克鍛件實(shí)際耗電為0.6kWh。

以上數(shù)據(jù)僅供參考，因?yàn)殄懠崽幚砟芎拇笮∮蔂t型、裝載方式、鋼種和生產(chǎn)方式?jīng)Q定，其中周期加熱爐比連續(xù)加熱爐能耗大，例如連續(xù)式網(wǎng)帶電阻爐或連續(xù)式鑄鏈電阻爐能耗損失較小，而臺(tái)車(chē)式電阻爐能耗損失就較大。

由以上分析可知，鍛件在熱處理過(guò)程中要消耗很多能源，因此國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均高度重視鍛件的余熱利用，大量采用鍛件余熱熱處理工藝，國(guó)內(nèi)使用也較多，但尚不普及。

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