شناسایی غیرمخرب تغییرات ریزساختاری ناشی از سوختگی سنگ‌زنی با بهره‌گیری از کاوشگر‌های الکترومغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز بررسی‌های غیرمخرب، دانشگاه صنعتی سجاد، مشهد، ایران

2 عضو هیئت علمی، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه صنعتی سجاد، مشهد، ایران

3 گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

4 دانشکده مهندسی پزشکی و برق، دانشگاه صنعتی سجاد، مشهد، ایران

5 دانشکده فیزیک، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

یکی از مهمترین مشکلات فرآیند سنگ‌زنی در شرایط عدم کنترل صحیح پارامترهای آن، وقوع سوختگی سنگ‌زنی می‌باشد که منجر به افت خواص مکانیکی و کارایی قطعه می‌شود. پژوهش حاضر با هدف شناسایی غیرمخرب پدیده سوختگی سنگ‌زنی در قطعات فولادی انجام شده است. برای این منظور، با تغییر پارامترهای سنگ‌زنی، میزان متفاوتی از سوختگی‌ در سطح قطعات فولاد ساده کربنی ایجاد شده است. نتایج حاصل از مشاهدات میکروسکوپی و آزمون ریزسختی‌سنجی، وقوع دو نوع سوختگی نرم‌شدگی حرارتی (بازپخت سطحی) و سخت‌شدگی مجدد (تشکیل لایه سفید سخت در سطح) را نشان می‌دهد. در بیشترین شدت میزان سوختگی، سختی در سطح از 600 ویکرز به بیش از 900 ویکرز افزایش و در لایه‌های زیرین نیز در اثر وقوع سوختگی نرم‌شدگی حرارتی تا حدود 450 ویکرز کاهش یافته است. در این پژوهش، به بررسی قابلیت دو نوع پروب اندازه‌گیری نفوذپذیری مغناطیسی و نشت شار مغناطیسی در تشخیص سوختگی سنگ‌زنی پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهند که خروجی‌های هر دو پروب متأثر از تغییرات ریزساختاری ناشی از سنگ‌زنی می‌باشند. در اثر وقوع سوختگی نرم‌شدگی حرارتی، افزایش در نفوذ‌پذیری و کاهش در میزان شار نشتی متناسب با ضخامت لایه نرم‌شده رخ می‌دهد. همچنین، برای نمونه‌های دارای سوختگی سخت‌شدگی مجدد، اثرات غیرهمسوی ناشی از سخت شدن در سطح و نرم شدن در لایه‌‌های زیرین، بر هر دو پارامتر مغناطیسی مشاهده و تحلیل شده است. این پژوهش نشان می‌دهد که با استفاده از پروب‌های‌ غیرمخرب طراحی شده امکان شناسایی سوختگی ناشی از سنگ‌زنی، به ویژه تشخیص نرم‌شدگی حرارتی که در صنعت بیشتر رخ می‌دهد، فراهم می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Nondestructive detection of Microstructural Changes due to the Grinding Burn Using Electromagnetic Probes

نویسندگان [English]

  • Hossein Norouzi Sahraei 1
  • Kian Karami Nezhad 1
  • Saeed Kahrobaee 2
  • Mehrdad Kashefi 3
  • Iman Ahadi Akhlaghi 4
  • Ehsan Ahadi Akhlaghi 5
1 Center of Nondestructive Evaluation, Sadjad University of Technology, Mashhad, Iran
2 Department of Mechanical and Materials Engineering, Sadjad University of Technology, Mashhad, Iran
3 Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
4 Department of Electrical and Bioelectric Engineering, Sadjad University of Technology, Mashhad, Iran
5 Department of Physics, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Grinding burn is one of the most significant problems in grinding process with uncontrolled conditions and degrades the mechanical properties and performance of the part. The aim of the present study is to non-destructively evaluate the grinding burn phenomenon in steel parts. The parameters of the grinding process were changed to produce microstructural changes with different burn grades on the surface of steel parts. The results obtained from microscopic observations and micro-hardness tests revealed the occurrence of two types of burns including thermal softening (surface tempering) and re-hardening (formation of a hard white layer on the surface) burns. In the maximum burn grade, hardness of the surface increased from 600 HV to more than 900 HV, while hardness of 450 HV was obtained in the deeper layers due to thermal softening burn. In this study, the capability of two types of electromagnetic probes, measuring magnetic permeability and magnetic flux leakage, has been studied for detecting the grinding burn. The results show that the outputs of both probes were affected by the microstructural changes. Increase in tempered layer (due to thermal softening burn) enhances the magnetic permeability and reduces the flux leakage sensed by the probes. For the samples with re-hardening burn, effects of two opposing mechanisms (the surface hardening and softening) on the magnetic parameters have been assessed in the deeper layers. The present study indicates that utilizing the designed non-destructive probes, it is possible to detect the grinding burn, especially the thermal softening one, which happens more.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Grinding burn
  • Non-destructive test
  • Magnetic flux leakage method
  • Magnetic permeability