Аннотация
Рассматривается выявление дефектов в изделиях из современных композиционных материалов методом ультразвукового сигнала и представлен анализ остаточного ресурса инженерных конструкций. К основным дефектам, возникающим в структуре композиционных материалов, можно отнести следующие: смещение, поворот и коробление отдельных слоев армирующего материала; поверхностное вздутие, расслоение, коробление; повышенная пористость, трещины, раковины, неравномерность усадки материалов; снижение адгезии связующего и наполнителя и др.
Своевременное выявление дефектов и прогнозирование остаточного ресурса инженерных конструкций позволит снизить вероятность разгерметизации деталей в инженерных конструкциях и даст возможность избежать экологических проблем при разрушении трубопроводов. Невыявленные внутренние дефекты могут привести не только к значительным экономическим потерям, загрязнению окружающей среды, но и к человеческим жертвам.
В условиях производства пластичные материалы, в частности композиты, широко используются для замены деталей и узлов из редких материалов, цветных и черных металлов и на их основе сплавов, работающих в агрессивных средах. Это позволяет повысить надежность и долговечность конструкции в целом.
Однако в современных производственных условиях для оценки качества производимой продукции по-прежнему на многих предприятиях при осуществлении контроля свойств материала приходится выборочно из партии деталей разрушать целостность исследуемого образца. С экономической точки зрения это приводит к увеличению производственного цикла и себестоимости продукции.
В настоящей работе предлагается способ ультразвуковой диагностики с использованием программно-аппаратного комплекса, позволяющего выявить внутренние дефекты, наличие посторонних включений и неоднородности по структуре композиционного материала без разрушения изделия, сократить экономические, экологические и человеческие потери.
Ключевые слова: неразрушающий контроль, ультразвук, композиционные материалы, качество поверхности, управление процессом, обработка материалов, ресурс инженерных конструкций
Список литературы
1. Рогов В.А., Позняк Г.Г. Современные машиностроительные материалы и заготовки: учебное пособие. – М.: Академия, 2008. – 336 с. – ISBN 978-5-7695-4254-1.
2. Обработка металлов резанием: справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм, В.Ф. Безъязычный, В.С. Волков, Л.Б. Гай, В.А. Гречишников, А.И. Зайцев, С.В. Кирсанов, В.И. Кокарев, Г.А. Лавров, Б.В. Медведь, В.Б. Савин, А.П. Соловьев, А.З. Старосельский, А.Г. Схиртладзе, А.С. Тарапанов, З.А. Фарберов, Г.А. Харламов, Л.Н. Чеканова, Л.Б. Чернявский, Н.П. Шестаков; под общ. ред. А.А. Панова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2004. – 784 с. – ISBN 5-94275-049-1.
3. Марков А.М. Технологические особенности механической обработки деталей из композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2014. – № 7 (37). – С. 3–8.
4. Мозговой Н.И., Мозговая Я.Г. Исследования влияния физико-механических свойств стеклопластиков на процесс резания // Вестник алтайской науки. – 2013. – № 2-1. – С. 15–20.
5. Мозговой Н.И., Марков А.М., Доц М.В. Стеклопластик и особенности его механической обработки. – Saarbrücken, Germany: LAP Lambert Academic Publ., 2012. – 100 с.
6. Мозговой Н.И., Марков А.М., Мозговая Я.Г. Проблемы и перспективы применения пластических материалов для деталей машиностроения // Ползуновский альманах. – 2013. – № 2. – С. 92–95.
7. Мозговой Н.И., Мозговая Я.Г., Пашкова Е.А. Экспериментальные исследования внутренних дефектов пластичных материалов методом неразрушающего контроля // Инновации в машиностроении: материалы VII международной научно-практической конференции, 23–25 сентября 2015 г. – Кемерово, 2015. – С. 512–515.
8. Мозговой Н.И., Мозговая Я.Г., Пашкова Е.А. Применение акустического метода контроля для деталей из композиционных материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2015. – № 3 (68). – С. 42–48. – doi: 10.17212/1994-6309-2015-3-42-48.
9. Бондарь Е.Б., Марков А.М. Проблемы обработки пластмасс резанием // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2004. – № 2. – С. 20–21.
10. Материаловедение. Технология композиционных материалов: учебник / А.Г. Кобелев, М.А. Шаронов, О.А. Кобелев, В.П. Шаронова. – М.: Кнорус, 2014. – 270 с.
11. Калиниченко Н.П., Калиниченко А.Н. Визуальный и измерительный контроль: учебное пособие / Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 300 с.
12. РД 03–606–03. Инструкция по визуальному измерительному контролю [Электронный ресурс]: утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 11.06.2003 № 92: зарег. 20.06.2003: ввод. в действие 17.07.2003. – М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 2003. – 101 с. – URL: http://gostrf.com/normadata/1/4294816/4294816743.pdf (дата обращения: 11.11.2016).
13. Ультразвуковой эхо-импульсный метод неразрушающего контроля [Электронный ресурс]: электронные методические указания к лабораторным работам / Самарский государственный аэрокосмический университет; сост: Д.Ю. Киселев, И.М. Макаровский. – Самара: СГАУ, 2010. – 15 с. – URL: http://www.ssau.ru/files/education/metod_1/Киселев Д.Ю. Ультразвуковой эхо-импульсный.pdf (дата обращения: 11.11.2016).
14. Каневский И.Н., Сальникова Е.Н. Неразрушающие методы контроля: учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 243 с.
15. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Неразрушающий контроль. В 7 т. Т. 3. Ультразвуковой контроль: справочник / под общ. ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 2004. – 864 с. – ISBN 5-217-03224-3.
16. Measurement technologies. Remote visual inspection. – USA: General Electric Company, 2007.
17. Hubben E.B., Jervis D. Advances in three dimensional measurement in remote visual inspection [Electronic resource] // Proceedings 18th World Conference on Nondestructive Testing, 16–20 April 2012, Durban, South Africa. – URL: http://www.ndt.net/article/wcndt2012/papers/320_wcndtfinal00320.pdf (accessed: 11.11.2016).
