تعیین پارامترهای بهینه جریان گردابی در بررسی چدن نشکن

هدف از انجام این پژوهش، تشخیص غیرمخرب ویژگی‏های ریزساختاری و خواص مکانیکی در چدن‏ نشکن با استفاده از آزمون جریان گردابی بوده است. برای این منظور ابتدا 15 نمونه استوانه‏ای از جنس چدن نشکن با ترکیب شیمیایی یکسان تهیه شد و سپس با انجام عملیات حرارتی به شرح زیر، ریزساختارهای مختلف در آن‏ها ایجاد شد: عملیات حرارتی آنیل کردن دومرحله‏ای طی زمان‏های مختلف بر روی 6 نمونه به منظور ایجاد نمونه‏هایی با درصد پرلیت و خواص مکانیکی متفاوت و همچنین عملیات حرارتی سخت‏کاری القایی طی سرعت‏های متفاوت بر روی 9 نمونه به منظور ایجاد نمونه‏هایی با عمق سخت‏شده‎ی متفاوت. پس از اندازه‏گیری پارامترهایی چون درصد پرلیت، سختی، استحکام تسلیم و استحکام نهایی در نمونه‏های مرحله اول و همچنین عمق سخت‏شده موثر و عمق سخت‏شده‏ کل در نمونه‏های مرحله دوم، آزمون جریان گردابی بر روی این نمونه‏ها اجرا شد و پاسخ آزمون شامل ولتاژهای القایی، امپدانس نرماله شده و اختلاف فاز موج جریان و ولتاژ برای هر نمونه اندازه‏گیری، محاسبه و ثبت شد. استفاده از آنالیز رگرسیون خطی نشان می‏دهد بین پارامترهای متالورژیکی اندازه‏گیری شده در نمونه‏ها و پاسخ‏شان به آزمون جریان گردابی، ارتباط مناسبی وجود دارد. به طوری که می‏توان از پاسخ یک نمونه مجهول به القای جریان گردابی و استفاده از این روابط، مقادیر پارامترهای متالورژیکی مورد بحث را با دقت خوبی تشخیص داد. در انتها نیز قابلیت این روش در تشخیص پروفیل سختی نمونه‏های سخت‏کاری شده بررسی و اثبات شده است. درنهایت نتایج بدست آمده از قرار زیر هستند: 1- پاسخ نمونه‏های مختلف چدن نشکن به القای جریان گردابی یکسان نیست. آنچه باعث این اختلاف می‏شود، تفاوت در خواص مغناطیسی آن‏هاست و مهم‏ترین دلیل یکسان نبودن خواص مغناطیسی در یک ترکیب شیمیایی ثابت، اختلافات ریزساختاری است. وجود این ارتباط، آزمون جریان گردابی را به عنوان یک روش مشخصه‏یابی غیرمخرب مواد قادر می‏سازد، تا ریزساختارها را بر اساس پاسخ متفاوتی که به القای جریان نشان می‏دهند، از هم تشخیص دهد. در پژوهش حاضر، با همین رویکرد، روش تعیین رابطه برای تخمین درصد پرلیت در قطعاتی از جنس چدن نشکن غیرآلیاژی توسط آزمون جریان گردابی ارائه شده است. همین عملیات برای برآورد عمق سخت‏شده موثر و عمق سخت‏شده‏ی کل، در قطعات چدن نشکن سخت‏کاری القایی شده هم تکرار شده است. 2- تغییرات ریزساختاری، علاوه بر تاثیر بر خواص مغناطیسی، باعث تغییر در خواص مکانیکی مواد هم می‏شوند. بنابراین چنانچه امکان تشخیص ریزساختارها بر اساس تفاوت خواص مغناطیسی فراهم باشد، به طور غیرمستقیم می‏توان خواص مکانیکی را هم تشخیص داد. در پژوهش حاضر با همین رویکرد، روش تعیین رابطه برای تشخیص خواص مکانیکی (سختی، استحکام تسلیم، استحکام نهایی) توسط آزمون جریان گردابی، برای قطعاتی از جنس چدن نشکن غیرآلیاژی، ارائه شده است. 3- با آزمون جریان گردابی می‏توان مقادیر سختی را در عمق‏های مختلف نمونه‏ها تعیین کرد. در نتیجه رسم پروفیل سختی به طور غیرمخرب و با سرعت بالا امکان‏پذیر است.