Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 01.04.1974 Opis patentowy opublikowano: 31.07.1975 77285 KI. 42k,48 MKP GOln 25/32 CZYTELNIAk Urz«d* IWto*ego Nlskli] fcMflPKttt'«! lu" Twórca wynalazku: Jacek Teichen Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Obróbki Skrawaniem, Kraków (Polslka) Sposób porównawczej oceny zmian strukturalnych powstalych w metalach lub stopach w wyniku obróbki, zwlaszcza cieplnej Przedmiotem wynalazku jest sposób porównaw¬ czej oceny zmian strukturalnych, powstalych w metalach lub stopach w wyniku obróbki, zwlasz¬ cza cieplnej, przeznaczony do wykorzystania w dziedzinie badan materialoznawczych, glównie dla celów kontroli jakosci produkcji przemyslowej.Rózne rodzaje obróbki metali i stopów, a szcze¬ gólnie obróbka cieplna, wywoluja zmiany struk¬ turalne obrabianego materialu. Prawidlowa ocena tych zmian ma istotne znaczenie dla optymaliza¬ cji danego procesu technologicznego, pod katem nadania przedmiotowi obróbki, w jej wyniku, po¬ zadanych wlasnosci eksploatacyjnych.Znany i rozpowszechniony sposób dokonywania oceny zmian strukturalnych metali i stopów opiera sie na wykorzystaniu metody mikroskopowego ba¬ dania struktury. Polega on na przeprowadzeniu analizy obrazu mikroskopowego struktury odpo¬ wiednio przygotowanych próbek metalograficznych w oparciu o material odniesieniowy w postaci pró¬ bek wzorcowych, lub zaczerpniety ze specjalnych zbiorów, czyli atlasów, mikroskopowych obrazów struktur.Sposób ten pozwala na precyzyjne dokonanie oceny zaistnialych zmian strukturalnych, lecz jed¬ noczesnie jest klopotliwy w stosowaniu i nieeko¬ nomiczny, gdyz przygotowanie próbek metalogra¬ ficznych i przeprowadzanie badan mikroskopowych jest bardzo pracochlonne oraz wymaga wysokich kwalifikacji personelu technicznego, a ponadto w 2 przypadku pobierania próbki z gotowego wyrobu, Ulega on zniszczeniu, co wyklucza przeprowadza¬ nie przemyslowej stuprocentowej kontroli jakosci.Inny sposób dokonywania oceny zmian struktu- 5 ralnych metali i stopów oparty jest na zastosowa¬ niu metody elektroindukcyjnej, zwanej równiez metoda pradów wirowych. Sposób ten polega na dokonywaniu porównawczego badania danego ma¬ terialu w zmiennym polu magnetycznym, które in- 10 dukuje w materiale prady wirowe, uzaleznione od jego wlasnosci magnetycznych i elektrycznych.Prady wirowe wytwarzaja wlasne pole magnetycz¬ ne, oddzialywujace na pole wzbudzajace w stop¬ niu, zaleznym od wlasnosci badanego materialu, 15 co pozwala na ocene jego budowy strukturalnej na podstawie pomiaru elektrycznych parametrów ob¬ wodu wzbudzenia.Sposób ten pozwala, w odróznieniu od sposobu opartego o wykorzystanie metody mikroskopowej, 20 na dokonywanie nieniszczacej oceny zmian struk¬ tury metali i stopów. Ma on jednak szereg niedo¬ godnosci ograniczajacych jego zastosowanie, do któ¬ rych zaliczaja sie — koniecznosc stosowania kosz¬ townej i skomplikowanej aparatury elektronicznej, 25 brak mozliwosci oceny zmian strukturalnych w od¬ niesieniu do przedmiotów o dowolnych ksztaltach i wymiarach, jak równiez w obszarach o malych wymiarach geometrycznych, trudna jednoznaczna interpretacja uzyskanych wyników pomiarowych. 30 Celem wynalazku jest usuniecie wymienionych 77 285{ 77 285 3 4 wyzej wad i niedogodnosci, charakterystycznych dla stosowanych aktualnie sposobów dokonywania oce¬ ny zmian strukturalnych w metalach i stopach oraz rozwój stanu techniki w dziedzinie badan me¬ taloznawczych, droga opracowania takiego sposo¬ bu, któryby umozliwial ocene zmian struktural¬ nych nieniszczaco, nadawal sie do zastosowania w przypadku róznorodnych metali i stopów bez wzgledu na ich wlasnosci magnetyczne, nie byl uza¬ lezniony od wymiarów i ksztaltów badanego ma¬ terialu, pozwalal na okreslanie zmian struktural¬ nych zaistnialych na malych obszarach, odznaczal sie latwoscia w stosowaniu i nadawal sie do wy¬ korzystania w praktyce laboratoryjno-przemyslo- wej.Powyzszo cel zostal osiagniety przez opracowa¬ nie sposobu, opartego na wykorzystaniu zaleznosci wlasnosci termoelektrycznych metali i stopów od ich stanu strukturalnego, którego ceche charakte¬ rystyczna stanowi okreslenie wlasnosci termoelek¬ trycznych badanego materialu przed obróbka i po jej dokonaniu, a nastepnie na przeprowadzeniu po¬ równawczej analizy interpretacyjnej uzyskanych wyników pomiarowych. Niezaleznie od tego stoso¬ wana przy pomiarze sily termoelektrycznej elektro¬ da kontaktowa wykonana z metalu odniesienia stykana jest w czasie pomiaru z materialem ba¬ danym na powierzchni wynoszacej co najmniej 0,01 mm2, oraz porównawcza analiza interpreta¬ cyjna wyników pomiarowych odbywa sie w opar¬ ciu o dane odniesieniowe, uzyskane przy pomia¬ rach próbek o znanej i zróznicowanej strukturze.Sposób, bedacy przedmiotem wynalazku polega na okresleniu wlasnosci termoelektrycznych bada¬ nego materialu przed obróbka i po jej dokonaniu a nastepnie — na przeprowadzeniu porównawczej analizy interpretacyjnej uzyskanych wyników po¬ miarowych. Okreslenie wlasnosci termoelektrycz¬ nych badanego materialu odbywa sie na drodze pomiaru jego sily termoelektrycznej wzgledem ustalonego metalu odniesienia, przy czym pomiar ten przeprowadzany jest metoda kontaktowa, po¬ legajaca na tym, ze w czasie dokonywania pomia¬ ru z powierzchnia materialu badanego stykana jest rozgrzana elektroda, wykonana z metalu odniesie¬ nia, co wywoluje powstanie sily termoelektrycznej p wartosci uzaleznionej od stanu strukturalnego tego materialu w miejscu styku. Tak powstala sila termoelektryczna moze byc zmierzona za pomoca przyrzadu elektrycznego lub elektronicznego o od¬ powiedniej czulosci napieciowej. Okreslenie wla¬ snosci termoelektrycznych badanego materialu win¬ no byc przeprowadzone, zarówno przed obróbka jak i po jej dokonaniu w identyczny sposób z me¬ trologicznego punktu widzenia, przy czym po¬ wierzchnia styku rozgrzanej elektrody kontaktowej i materialu'badanego powinna wynosic co najmniej itr: V-.: 0,01 mm2, co jest niezbedne dla nalezytego usred¬ nienia wartosci sily termoelektrycznej i uzyskania informacji, charakteryzujacej wlasciwie dany stan strukturalny. 5 Po okresleniu wlasnosci termoelektrycznych ba¬ danego materialu przed obróbka i po jej dokona¬ niu, nalezy przeprowadzic porównawcza analize in¬ terpretacyjna uzyskanych wyników pomiarowych, w oparciu o dane odniesieniowe, ustalone na pod- io stawie pomiarów termoelektrycznych wlasnosci próbek o znanej i zróznicowanej strukturze. Dane te moga byc ujete w dowolnej formie zapisu, umo¬ zliwiajacej praktyczne ich wykorzystanie, czyli przykladowo moga byc przedstawione w postaci wykreslnej, tabelarycznej lub nomograficznej.Techniczno-uzytkowe skutki wynalazku polegaja na umozliwieniu dokonywania — w oparciu o wy¬ nalazek — szybkiej, dogodnej i efektywnej oceny zmian strukturalnych, powstalych w metalach i stopach pod wplywem ich obróbki, a szczególnie obróbki cieplnej, cieplnochemicznej i plastycznej.Szczególne znaczenie ma wynalazek w zastoso¬ waniu do kontroli jakosci gotowych wyrobów prze¬ myslowych, ze wzgledu na mozliwosc przeprowa¬ dzania nieniszczacej oceny ich struktury, co po¬ siada bardzo korzystny aspekt ekonomiczny i po¬ zwala na realizacje latwej i miarodajnej kontroli stuprocentowej, mozliwej do zautomatyzowania.Sposób, bedacy przedmiotem wynalazku jest;nie¬ skomplikowany w stosowaniu i nie wymaga wy¬ sokich kwalifikacji personelu technicznego, ani tez nie narzuca koniecznosci poslugiwania sie kosztow¬ na i skomplikowana aparatura, co stwarza dobre warunki do jego rozpowszechnienia w praktyce la¬ boratoryjnej i przemyslowej. PL PL