05.11.13 "Прилади і методи контролю та визначення складу речовин"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17000
Переглянути
1 результатів
Результати пошуку
Документ Ультразвуковий метод та засіб для виявлення внутрішніх дефектів залізничних осей(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Познякова, Маргарита ЄвгенівнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 "Прилади і методи контролю та визначення складу речовин" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". Дисертація присвячена розробці нового методу та засобів для забезпечення ультразвукового імерсійного контролю з підвищеною чутливістю щодо виявлення внутрішніх дефектів мінімального розміру. Виконано аналітичний огляд та аналіз сучасних засобів і методів неруйнівного контролю та діагностики залізничних осей та заготовок до них. При цьому розглянуто вплив завад різного типу, технічний рівень приладів і установок для контролю залізничних осей, схемотехнічних рішень засобів їх живлення, прийому з виробів ультразвукових імпульсів, визначені відомі переваги, недоліки та можливості їх використання в дослідженнях і розробках. В результаті аналізу інформаційних джерел встановлено, що ультразвукові контактний та імерсійний методи мають свої переваги і недоліки при виявленні внутрішніх дефектів і оцінки структури сталі залізничних осей та заготовок для їх виготовлення. Технічні протиріччя для кожного з них диктують необхідність виконання досліджень вказаних методів з наступним їх вирішенням. У зв’язку з зростанням вимог до якості залізничних осей показана необхідність підвищення чутливості ультразвукової дефектоскопії за рахунок калібрування приладу контролю за моделями дефектів меншого розміру, наприклад плоскодонного відбивача діаметром 1 мм і більше замість 3 мм і більше. Для забезпечення високої чутливості щодо виявлення мінімальних дефектів необхідно розробити методи і засоби їх реалізації. Визначені та обґрунтовані напрямки дисертаційного дослідження. Визначено фізичну модель контролю виробу в імерсійному варіанті, за результатами аналізу якої визначено мінімальну товщину шару імерсійної рідини між суміщеним ПЕП і поверхнею. Ця товщина повинна бути більше просторової тривалості ультразвукового імпульсу рСt (де р С – швидкість розповсюдження поздовжніх хвиль в рідині; t – тривалість імпульсу в часі). Виконано розрахунок мінімальної товщини шару імерсійної рідини між суміщеним ПЕП і поверхнею заготовки залізничної осі, яка повинна складати не менше 46 мм при діаметрі залізничної осі 170 мм. Розроблено фізико-математичну модель контролю залізничної осі в імерсійному варіанті. Виконано теоретичний розрахунок ультразвукового тракту при контролі залізничної осі прямим перетворювачем при відбитті ультразвукових імпульсів від моделей дефектів у вигляді плоскодонних відбивачів різного діаметру з врахуванням загасання сигналів в імерсійній рідині та у матеріалі залізничної осі, а також втрат енергії імпульсів на границі розподілу рідина/метал за рахунок заломлення на криволінійній поверхні та трансформації. Встановлено однозначний зв’язок між розміром дефекту і частотою ультразвукових коливань, що говорить про необхідність встановлення раціонального значення частоти ультразвукових коливань при виявленні моделі дефекту заданого нормативно-технічною документацією на контроль. Вирішено питання раціонального вибору тривалості ультразвукових імпульсів живлення ПЕП, направленого на підвищення чутливості контролю. Доказано, що можливо суттєво підвищити чутливість контролю за рахунок збільшення тривалості ультразвукових імпульсів. Такий підхід обумовлений концентрацією енергії сигналів у вузькому діапазону спектру та широкими можливостями фільтрації корисного сигналу від завад. Доцільно вибирати тривалість імпульсів не менше 3…5 періодів частоти заповнення сигналу. Проте, використовувати імпульси значної тривалості не доцільно, оскільки при цьому збільшується «мертва» (не контрольована) при поверхнева зона металу. Теоретично і експериментально доказано, що чутливість ультразвукового імерсійного контролю залізничних осей можливо підвищити за рахунок живлення п’єзоелектричних перетворювачів пакетними імпульсами струму з заданими частотою заповнення і часовою тривалістю. Встановлено, що для забезпечення достатньої чутливості ультразвукового імерсійного контролю залізничних осей (виявлення внутрішніх дефектів з ефективним розміром, що відповідає плоскодонному відбивачу діаметром 1 мм) частоту УЗК необхідно встановлювати в інтервалі 4,2…4,5 МГц, а часову тривалість імпульсу – 6…8 періодів заповнення вказаної частоти. Розроблено метод ультразвукового імерсійного контролю, який включає розміщення контрольного зразка з моделлю дефекту заданого розміру в імерсійній рідині, опромінення одним п’єзоперетворювачем дефекту в зразку ультразвуковим імпульсом, що складається з кількох періодів високої частоти, прийом другим п’єзоперетворювачем імпульсу відбитого дефектом, корегування частоти і тривалості ультразвукового опромінюючого імпульсу до отримання максимальної амплітуди імпульсу, відбитого дефектом, і проведення дефектоскопії з встановленими параметрами опромінюючого імпульсу. Розроблені спеціальний генератор для живлення п’єзоелектричних перетворювачів та смуговий посилювач для прийнятих ультразвукових імпульсів. Розроблено модель акустичного імерсійного блока приладу, суть якої полягає в використанні двох прямих п’єзоперетворювачів, розташованих на відстані один від одного, яка визначається індикатрисою розсіювання дефекту, розмір якого заданий нормативно технічною документацією. Використання розробки дало можливість збільшити амплітуду імпульсу відлуння, відбитого від плоскодонного відбивача діаметром 1 мм, по відношенню до амплітуди завад до 15 дБ. Оцінено ефективність результатів виконаних досліджень в порівнянні з відомими розробками. Результати розробок захищені 2 патентами на корисну модель.