بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به اهمیت خواص مکانیکی در کاربرد نهایی قطعات ریختگی، یکی از موارد مهم در کنترل کیفیت این قطعات، تشخیص استحکام و انعطاف پذیری آنها است. روش مخرب متداول در کنترل کیفی، آزمون کشش و سختیسنجی است که وقتگیر بوده و به علاوه امکان اعمال آنها برای تمامی قطعات تولیدی وجود ندارد. آزمون جریان گردابی یک روش غیرمخرب است که در آن با تحلیل پاسخ قطعات به القای جریان گردابی، امکان تشخیص و برآورد خواص مکانیکی با سرعت زیاد در تولید انبوه و برای تمامی قطعات فراهم میشود.
در پژوهش حاضر ابتدا قطعات استوانهای شکل از جنس چدن نشکن با ترکیب شیمیایی ثابت و خواص مکانیکی مختلف ناشی از عملیات حرارتی متفاوت تولید شدهاند و سپس ارتباط بین خواص مکانیکی آنها - شامل سختی و استحکام - با پاسخهایشان به القای جریان گردابی - شامل ولتاﮊ اولیه و ثانویه و امپدانس نرماله - بررسی گردید. نتایج نشاندهنده وجود ارتباط مناسب بین خواص مکانیکی و پاسخها به القای جریان و در نتیجه قابلیت بکارگیری این روش در بازرسی و کنترل کیفی تولیدات انبوه صنعتی است.
۱. مقدمه
سالهاست که از آزمون های غیرمخرب علاوه بر ترکیابی و تشخیص عیوب، در تشخیص و برآورد خواص متالورﮊیکی و مکانیکی مواد نیز استفاده میشود]۱.[ در سالهای اخیر با توجه به مزایای قابل توجه این روشها در تشخیص ویژگیهای مواد، ابداع روشهای نوین و یا ارتقای روشهای موجود، مورد بررسی و توجه بیشتری قرار گرفته است. یکی از روشهای فعلی در تشخیص غیرمخرب ویژگیهای مواد، آزمون جریان گردابی یا ادیکارنت است که آسانتر، سریعتر و کمهزینهتر از روشهای دیگر انجام میشود.
پژوهشهای زیادی در دهه اخیر در رابطه با کاربرد این روش انجام شده است. خان١ توانسته است با استفاده از پاسخ جریان گردابی درصد پرلیت فولاد را تعیین کند ]٢.[ رومیچه٢ و همکارانش اثر ریزساختار را برروی رفتار مغناطیسی فولادهای کربنی به وسیلهی سنسورهای الکترومغناطیسی بررسی کردهاند ]٣[ و اثر اندازه دانه بر خواص مغناطیسی نیز توسط محققین دیگر بررسی و تأیید شده است ]٤و٥.[ به علاوه عمق لایه کربنزدایی شده در فولاد باریزساختار مارتنزیتی نیز توسط مرسییر٣ گزارش شده است ]٦.[ در این تحقیق از این روش برای تشخیص غیرمخرب خواص مکانیکی چدن نشکن استفاده شده است.
همانطور که میدانیم خواص مکانیکی چدن نشکن مانند سختی و استحکام کششی، به نسبت فازهای فریت و پرلیت زمینه - ریزساختار - بستگی دارد ]۷.[ این ویژگی علاوه بر خواص مکانیکی بر خواص مغناطیسی و الکتریکی آن مانند گذردهی مغناطیسی و مقاومت الکتریکی نیز تاثیرگذار است چرا که فریت بر خلاف فاز پرلیت، فرومغناطیس نرم به شمار میرود و تلفات مغناطیسی و مقاومت الکتریکی کمتری دارد.
بنابراین در صورت تغییر ریزساختار، رابطه غیرمستقیمی بین تغییرات خواص مغناطیسی و مکانیکی ناشی از آن وجود دارد. با در نظر گرفتن این که در آزمون جریان گردابی، پاسخ قطعات به القای جریان - شامل ولتاﮊ اولیه و ثانویه و امپدانس نرماله - به خواص مغناطیسی آنها مربوط است، میتوان خواص مکانیکی قطعات را بر حسب خروجیهای آزمون جریان گردابی تشخیص داد. شکل ١ این مقوله را به طور شماتیک به تصویر کشیده است.
۲. روش تحقیق
در این تحقیق، ابتدا ٦ نمونه استوانهای به طول ٢٥٠ میلی متر و قطر ٣٥ میلی متر از جنس چدن نشکن با ترکیب شیمیایی ثابت ریخته گری شد. ترکیب شیمیایی نمونه ها در جدول ١ آورده شده است. در مرحله بعد، به منظور ایجاد ریزساختارهای متفاوت، عملیات حرارتی به شرح زیر انجام شد: همه نمونهها در دمای °C٩٠٠ به مدت ٨٠ دقیقه آستنیته و سپس با سرعت °C/min٥٥ تا دمای °С٦٧٠ سرد شدند تا ریزساختاری تمام پرلیتی در آنها حاصل شود. پس از آن در سیکل فریتزایی، نمونه ها به مدت زمانهای مختلف در دمای °С٧٣٠ نگهداری شدند تا درصدهای متفاوتی از فریت در آنها ایجاد شود.
سپس به منظور تنشگیری، همگی در دمای °С ٢٠٠ درجه به مدت ٢ ساعت قرار داده شدند. در ادامه، هر نمونه به سه قسمت تقسیم شد. یک قرص از هر نمونه جدا شد تا از آن در سختی سنجی برینل و متالوگرافی استفاده شود. از قسمت دوم بر اساس استاندارد ASTM A395 نمونه تست کشش ساخته شد. نتایج مربوط به متالوگرافی، سختیسنجی و خواص مکانیکی هر نمونه در جدول ٢ آورده شده است.
