نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

اندازه‌گیری فراصوتی عمق لایه سخت‌شده قطعات فولادی سخت‌کاری‌شده به ‌روش‌ کربن‌‌دهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
10.30494/jndt.2026.577386.1175
چکیده
چکیده:
مقاومت و استحکام قطعاتی که در معرض بارگذاری‌های چرخه‌ای و خستگی متناوب قرار دارند – مانند میل‌لنگ و چرخ‌دنده - با استفاده از سخت‌کاری‌های نفوذی افزایش می‌یابد. تعیین عمق لایة سخت‌شده از فرایندهای کنترلی است که معمولاً لازم است بعد از سخت‌کاری انجام شود. از‌این‌رو، در این مقاله به مطالعۀ اندازه‌گیری این متغیر کنترلی و پراهمیت به‌‌روش نامخرب فراصوتی خواهیم پرداخت. روش فراصوتی که در این پژوهش به‌کار گرفته خواهد شد، روش مورد استفاده، آزمون فراصوتی غوطه‌وری مبتنی بر پراکندگی برگشتی است که در آن از کاوندMHz 25 برای اندازه‌گیری عمق لایه‌های سخت‌شده با ضخامت کم استفاده می‌شود. قطعۀ سخت‌شده از جنس فولاد با استاندارد 7131/1 DIN است که تحت عملیات سخت‌کاری کربن‌دهی قرار گرفته است. سیگنال‌های دریافتی با اعمال فیلترهای پردازش سیگنال، شامل حذف نوفه و آشکارسازی پژواک مرز لایۀ سخت‌شده، تحلیل می‌شوند و نتایج به‌دست‌آمده با نتایج حاصل از اندازه‌گیری عمق لایه به‌روش مخرب مقایسه می‌شود. نتایج حاصل از اندازه‌گیری بر روی 96 نقطه نشان داد که عمق لایۀ سخت‌شده در نمونۀ مورد بررسی در بازۀ 76/0 تا 24/1 میلی‌متر قرار دارد و عمق مؤثر لایۀ سخت‌شده آزمون مخرب حدود 867/0 میلی‌متر است که با نتایج آزمون فراصوتی تطابق خوبی دارد. همچنین، استفاده از کاوند MHz 25 ‌امکان آشکارسازی پژواک ناشی از مرز بین لایۀ مارتنزیتی و مغز فریت–پرلیتی را فراهم کرد و اندازه‌گیری نامخرب لایه‌های سخت‌شده با ضخامت کمتر از 1 میلی‌متر را امکان‌پذیر ساخت. بنابراین، از روش پیشنهادی می‌توان به‌عنوان روشی کارآمد برای کنترل کیفیت قطعات سخت‌کاری‌شده در صنایع مختلف استفاده کرد. ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌ ‌ ‍‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‍ ‌ ‌ ‌ ‌‌ ‌‍ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Ultrasonic measurement of the case depth of carburized steel parts

نویسندگان English

Mostafa Heydari
Farhang Honarvar
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده English

ABSTRACT:
The strength and fatigue resistance of components subjected to cyclic and alternating loading, such as crankshafts and gears, are enhanced through diffusion surface hardening processes. Determining the hardened case depth is one of the essential quality control procedures that is typically required after the hardening process. Therefore, this study investigates the measurement of this important control parameter using a non-destructive ultrasonic technique. The ultrasonic method employed in this research is the immersion ultrasonic backscatter technique, in which a 25 MHz transducer is used to measure the depth of thin hardened layers. The hardened specimen is made of DIN 1.7131 steel and has undergone a carburizing heat treatment. The acquired ultrasonic signals are analyzed using signal processing techniques, including noise reduction and detection of the echo reflected from the hardened-layer boundary. The obtained results are then compared with the case depth measured using the conventional destructive method. The results obtained from measurements at 96 locations showed that the hardened case depth of the investigated specimen ranged from 0.76 to 1.24 mm, while the effective case depth determined by the destructive test was approximately 0.867mm, demonstrating good agreement with the ultrasonic measurements. Furthermore, the use of the 25 MHz transducer enabled the detection of the echo reflected from the interface between the martensitic case and the ferrite–pearlite core, making it possible to non-destructively measure hardened layers thinner than 1 mm with satisfactory accuracy. Therefore, the proposed method can be employed as an efficient quality control technique for surface-hardened components in various industrial applications. ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‍‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌

کلیدواژه‌ها English

Ultrasonic Non-Destructive Testing
Backscattering
Surface Hardness
Immersion Method
Signal Processing

  • تاریخ دریافت 22 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 15 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مهر 1405