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3MA用于鋼板殘余應力和硬度梯度的在線無損監(jiān)測

來源:上海量博實業(yè)有限公司   2020年03月10日 11:00  

用于帶鋼生產(chǎn)中在線測試的3MA技術,針對帶鋼不同深度的表面硬度和殘余應力進行無損測量。同時,存在許多用于在線帶鋼檢查的3MA安裝方案。

?? 工業(yè)需求
在70年代末的德國核能安全項目中,德國raunhofer IZFP無損檢測技術研究院開始研制3MA(微磁、多參數(shù)、微結(jié)構、及應力分析)技術,緣由是為了發(fā)現(xiàn)微結(jié)構敏感的NDT技術來表征熱處理的質(zhì)量,例如焊接處的應力消除。3MA對機械性能的測定尤其敏感,因為相關的顯微結(jié)構控制著機械荷載(強度或韌度)下的材料性能與磁荷載下的磁性能(即磁滯回線中的磁化過程中)的方式類似。由于顯微結(jié)構和疊加的應力敏感度的復雜性,發(fā)展3MA多參數(shù)方法對于在線無損檢測鋼板殘余應力同樣也是十分必要的。

?? 應用技術
過去幾十年間3MA的大量經(jīng)驗是對鋼帶的連續(xù)機械性能測定,這些鋼帶設計用于制造車身、以300m/min速度在例如連續(xù)鍍鋅和回火生產(chǎn)線上運動。屈服強度(Rp0.2)、抗拉強度(Rm)、延伸率、平面和垂直各向異性參數(shù)(rm,?r)是質(zhì)量保證措施的焦點,所有它們都是通過破壞式測試來界定,并且無法連續(xù)測量。因而通過3MA技術的成功應用實現(xiàn)了大幅度降本增效。
在后來的發(fā)展中,用于在線帶鋼測試的3MA系統(tǒng)也針對不同深度的表面硬度和殘余應力進行了校準。這些3MA測試和參考破壞式檢測方法的對比結(jié)果如圖所示。

3MA無損測試和實驗室破壞檢測的結(jié)果對比:表面以及深度為50、100和200μm的(a)硬度和(b)殘余應力(RMSE值單位:MPa)。

使用工具和彈簧鋼(75Cr1,CK75、80CrV2)、低合金和非合金鋼(C55,C75)、以及可熱處理鋼(50CrMo4)的不同等級的鋼材對硬度和殘余應力進行校準, 硬度范圍分布為40到54 HRC(洛氏硬度C型)。使用X射線衍射確定殘余應力的參考值。
X射線測量不同深度的殘余應力是通過電解拋光挖掘的。同樣,將經(jīng)過校準的3MA系統(tǒng)的測量結(jié)果與破壞性測量的結(jié)果進行比較。對于硬度,RMSE在1 HRC范圍內(nèi)。對于殘余應力,確定的RMSE值介于1 MPa到47 MPa之間,具體取決于鋼種牌號和測量深度(參見下表)。

鋼種殘余應力,RS
表面50um深處100um深處200um深處
RMSE [MPa]RMSE [MPa]RMSE [MPa]RMSE [MPa]
75Cr147<134
CrV2151931
50CrMo444411

表:鋼號和殘余應力驗證測量結(jié)果

 

基于這些校準,可以確定硬度和殘余應力作為帶鋼位置的函數(shù)。下圖顯示了一個典型示例。在帶鋼開始時,可以觀察到殘余應力的強烈變化。硬度增加。在x = 60m之后,帶材已平靜下來,即,硬度和殘余應力已達到其“正常”值。

3MA在線測量帶鋼表面和深度為50um、100um和200um時的硬度和殘余應力

 

同時,上海量博實業(yè)有限公司可提供多種用于在線帶鋼檢查的3MA安裝系統(tǒng)方案。下圖顯示了其中兩個。在下圖的應用照片中,將3MA探測系統(tǒng)應用在大型的偏轉(zhuǎn)導向輥上方。另一方面,探針頭也可以應用機器人,如右圖所示。 同時,如果探頭通過加壓空氣主動冷卻,則可在高達300 ℃的熱軋帶鋼上實現(xiàn)3MA無損檢測技術的應用。 探頭設計的其他優(yōu)化方案可實現(xiàn)高達5 mm以上的提離間距。

3MA探頭裝置在運行中的鋼帶上的其他變型方案:(a)在大型轉(zhuǎn)向軋輥上,(b)由機器人引導。

 

在鋼鐵工業(yè)中的應用,如鋼板在熱浸鍍鋅生產(chǎn)線上冷軋后退火,以及在寬厚板軋機上熱機械軋制后,可能存在特殊組織和結(jié)構梯度的地方。在機械制造工業(yè)中,尤其在汽車供應業(yè)的原材料方面,也出現(xiàn)了不斷增加的3MA技術應用案例。更多相關資訊,請聯(lián)系3MA總代理上海量博實業(yè)有限公司。

 

 

 

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