Способ контроля дефектности изделия

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и предназначено для диагностики изделий по параметрам их колебаний. Цель изобретения - повышение точности при контроле коррозийного повреждения. Эта цель достигается за счет того, что возбуждают вынужденные колебания в области резонанса изделия, снимают амплитудночастотную характеристику (АЧХ), измеряют величины частот ft и h на заданном амплитудном уровне АЧХ, измеряют частоты резонанса fpes, судят о дефектности изделия по СИММетрИИ fl И f2 ОТНОСИТельНО fpea. 2 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕ ЙНЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860963/28 (22) 20.08.90 (46) 30.10.92. Бюл. М 40 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Е.В.Беспрозванных (56) Глаговский Б.А. и др. Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1977, с. 162166, Описание устройства "Звук-107", паспорт 590.00,00.000 flC, выпускаемого опытным заводом ВНИИАШ, г. Ленинград.

Авторское свидетельство СССР

М 1552091, кл. G 01 N 29/04, 1988.

Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть использовано для диагностики изделий по параметрам их колебаний, В современном машиностроении и в ремонтном производстве, при неразрушающем контроле иэделий используются способы, позволяющие контролировать изделия по параметрам их колебаний. Например, при помощи метода вынужденных колебаний, который позволяет контролировать частоту собственных колебаний изделия и в зависимости от ее величины определять различные свойства изделия и выявлять его дефекты.

Однако эти способы не позволяют с достаточной точностью контролировать дефектность изделий. частота собственных колебаний которых изменяется в малых пределах в зависимости от дефектов, например корроэиййых повреждений поверхности иэделия и т.п. Известен способ контроля

„„Я Д„Д „1772726 А1 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТНОСТИ

ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и предназначено для диагностики изделий по параметрам их колебаний.

Цель изобретения — повышение точности при контроле коррозийного повреждения.

Эта цель достигается за счет того, что возбуждают вынужденные колебания в области резонанса иэделия. снимают амплитудночастотную характеристику (АЧХ), измеряют величины частот т1 и fz на заданном амплитудном уровне АЧХ, измеряют частоты резонанса 1рез, судят о дефектности иэделия по симметрии f> и f2 относительно 1ре . 2 ил. дефектности изделия реализованный в устройстве "Звук-107", заключающийся в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебания, при этом задают максимальную амплитуду колебаний возмущающей силы и производят регулировку ее частоты до взаимодействия колебаний этой силы с собственными колебаниями изделия в зоне отклика его частоты собственных колебаний, которое фиксируют по возрастанию амплитуды результирующих колебаний относительно заданной максимальной амплитуды, Определяют параметры этих колебаний, по которым судят о дефектности изделия. Однако этот способ также не позволяет контролировать дефектность изделия, частота собственных колебаний которых изменяется в малых пределах, в зависимости от величины дефектов (коррозийного повреждения) и поэтому не обладает достаточной точностью).

1772726

Известен также способ контроля дефектности изделия (2), заключающийся в том, что в нем возбуждают вынужденные колебания в области резонанса, снимают амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), измеряют величины частот f> и fz на заданном амплитудном уровне АЧХ, которые используют при определении дефектности изделия. Этот способ является наиболее близким к предлагаемому, Этот способ является наиболее близким к предлагаемому, Однако этот способ ке позволяет с достаточной точностью контролировать коррозийное повреждение поверхности изделия.

Целью настоящего изобретения является повышение точности при контроле коррозийного повреждения иэделия.

Поставленная цель достигается тем, что известный способ контроля дефектности изделия, заключающийся в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебания в области резонанса, снимают амплитудночастотную характеристику (АЧХ), измеряют величины частот fg u fg на заданном амплитудном уровне АЧХ дополняют следующими операциями: дополнительно измеряют частоту резонанса 1рез. а о дефектности судят па симметрии f1 и f2 относительно 1рез.

Дополнительно введенные операции позволяют используя симметрию частот f! и

fz на заданном амплитудном уровне (АЧХ) относительно частоть! резонанса 1рез судить по ней о дефекткости изделия с большей точностью, чем в известных способах контроля, что позволит оценить каррозийное повреждение изделий исключив при этом их дополнительный визуальный.осмотр.

На фиг. 1 приведены АЧХ: исправного—

1. требующего ремонта — 2 и дефектного — 3 изделий; на фиг. 2 — границы степеней симметрии на шкале разницы отклонений — Ь f! положений частот f |и fg относительно резонансной частоты для исправных и карразийко поврежденных изделий, требующих ремонта и дефектных.

Как в процессе хранения изделий, так и в процессе их эксплуатации возникают дефекты изделий, связанные с их коррозийным поверхностным и другими видами коррозионных повреждений, Слабо выраженное поверхностное коррозийное повреждение изделий не позволяет его проконтролировать с достаточной точностью и зачастую на ремонтных предприятиях машинный контроль заменяется визуальным (оптическим} с 100% зачисткой поверхности повреждения наждачной шкуркой (и,т.п.) и установления после этого величины и опасности повреждения. Такой обработке практически подвергаются все

40 детали коррозийного поврежденные (или с подозрением на коррозию поверхности).

Это практикуется, например при ремонте деталей подшипников (роликов; внутренних и наружных колец) на предприятиях железнодорожного TpBHcllopTB в колесно-роликовых цехах вагоноремонтнь1х предприятий.

Кроме того, подмена машинного контроля визуальным (оптическим) допускает пропуск коррозийно поврежденных изделий точечной - слабо выраженной, но достаточно опасной коррозией. способствующей при дальнейшей эксплуатации к перерастанию в трещины и излому деталей. Коррозийные повреждения деталей обусловливают изменение поверхностной (а в дальнейшем и под поверхностной) структуры материала изделия и в связи с этим изменение свойств изделия,.например параметров колебаний возбуждаемых возмущающей силой с заданной амплитудой, Если изделие подвергается действию внешней периодической возмущающей силы, то амплитуда его колебаний определяется величиной этой силы. другими свойствами изделия, а также соотношением частоты внешней силы и частоты собственных колебаний изделия. Частота собственных колебаний изделия, а также ширина АЧХ при заданной амплитуде отклика определяется формой изделия и размерами: длиной, шириной и толщиной, Кроме того, ширина АЧХ зависит ат модулей упругости, плотности и коэффициента Пуассона контролируемога материала, а также наличия дефектов. Однако ширина АЧХ, ограниченная частотами fg u fz (при заданной амплитуде отклика) изменяется в очень малых пределах от поверхностного коррозиокного повреждения иэделия (особенно слабо выраженного, которое необходимо ликвидировать при ремонте). При экспериментаиьных исследованиях было выявлено, что наиболее чувствительным параметрам контроля (при контроле слабо выраженного

45 коррозийного повреждения изделия} и изменяющимся s более широких пределах, чем ширина АЧХ является симметричность частот. f> и fz îòíoñèòåëüíî резонансной частоты 1рез, математическое отображение ко50 торой.зайишется (2 "трез) (треэ- f!) = тт+ f2 - реэ Л6. (1) т.е, симметричность f> и fz относительно треэ или разница отклонений f! и fz относительно fp или.другими словами разность

55 рззнОстей::ф -;и .трее и.fðåç и тт. . Таким:евразом, экспериментально был получен: nàðàìåòð контроля, который при оценке коррозийнаго повреждения иэделия оказался более чувствительным, чем ширина АЧХ и позволил с достаточной точностью

1772726

10

20

30

Начальные условия

50

55 контролировать дефектность изделий, связанных с их корроэийным повреждением, Пример. Определялась дефектность роликов подшипников, применяемых в буксовых узлах железнодорожного подвижного состава, Uce данные по контролю параметров как по известному способу, тэк и предлагаемому были получены при помощи приборов: Звук-107, осциллографа, микрокалькулятора МК-46, С целью получения граничных параметров как для известного способа — максимальный разброс ширины АЧХ и соответствующих исправному изделию,изделию требующему ремонта и дефектному изделию — для предлагаемого способа были проконтролированы партии роликов: бездефектные и коррозийно повреждаемые (дефектность которых устанавливалась оптическим способом при помощи лупы (24 кратной), зачистка поверхности производилась шкуркой.

После установления ширины АЧХ и значений симметрии (6 f> и Л f2) контролировалась партия роликов — исправных и корроэийно поврежденных тремя способами: визуальным (оптическим), применяемым на железнодорожном транспорте в вагонном депо, известным, предлагаемым.

1. Задавалась максимальная амплитуда отклика, равная 300 МВ, которая контролировалась по осциллографу.

2. Максимальная амплитуда (при резонансе) контролировалась по сближению полос индикатора устройства "Звук-107" и осциллографу.

3, Частота колебаний определялась по частотомеру Ч 3-34.

4. Вычисление отношений частот, а также выражение (1) производилось при помощи микроЭВМ МК-46 с точностью до 7 знаков.

5. Пороговые значения контрольных параметров получены после предварительного контроля 207 бездефектных и 423 роликов с разной степенью коррозийного повреждения.

° 6, Были взяты сто бездефектных и сто корроэийно поврежденных роликов (с разной степенью повреждения) перемешаны и проконтролированы тремя способами.

Данные контроля сведены в таблицу, По данным опытов (табл.1) видно, что предлагаемый способ повышает производительность и точность в оценке коррозийного повреждения изделий (в данном случае роликов подшипников при их контроле в период ремонта на вагоноремонтных предприятиях). Кроме того. видно, что известным способом контроля по авт,св. N

1552091 невозможно разграничить изделия подлежащие ремонту и дефектные, а такое возможно только совмещением известного и визуального (оптического) способа контроля. но с недостаточной точностью, Таким образом сущность способа состоит в следующем: в изделии волзбуждают вынужденные колебания в области резонанса, снимают амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), измеряют величины частот

f1 и f2 на заданном амплитудном уровне

АЧХ, измеряют частоту резонанса (риаз. а о дефектности судят по симметрии f> и fz относительно трез

Пороговые значения отклонений f> и fz от fpes устанавливают перед контролем, предварительно проконтролировав необходимые партии иэделий.

Способ контроля дефектности изделия поясняется на приведенных фиг. 1 АЧХ исправного — 1, требующего ремонта — 2 и дефектного — 3 изделий, а на фиг. 2 границы степеней симметрии на шкале разницы отклонений Лfi положений f> и fz относительно fpee для исправных и коррозийно поврежденных иэделий требующих ремонта и дефектных.

Таким образом, на фиг. 1 и 2 видно, что симметрия кривых (1.2;3) при заданной амплитуде отклика А", оцениваемая по выражению (1} (f2 - трез) (рез 1) = (f2 fpes) (fpee fi ) = Af (12 fpes) - (рез fi ) = Af -. (2) л

Как видно из выражений 2 и фиг, 2, полученные значения разностей соответствуют:

b, Р 1 — исправному изделию

Л f — изделию требующему ремонта

Л f — дефектному изделию

Это иллюстрирует то, что с достаточной степенью точности и производительности можно оценивать коррозийное повреждение изделия по симметрии частот fi u fz относительно частоты резонансных колебаний— трез.

Предлагаемый способ обеспечивает следующие преимущества: повышает точность и производительность в оценке коррозийного повреждения иэделия; обеспечивает воэможность автоматизации оценки коррозийного повреждения при реализации его в устройство, Указанные преимущества обуславливают повышение эффективности неразрушающего контроля, что позволит повысить точность и производительность оценки иэделий корроэийно поврежденных при их ремонте. За счет этого повысить

1772726 эффективность ремонта изделий и надежность их при эксплуатации, Предлагаемый способ обеспечивает следующие преимущества: повышение точности и производительности контроля при оценке корроэийного повреждения изделий; снижение отказов подвижного состава в процессе эксплуатации за счет снижения пропуска дефектных деталей подшипников при их ремонте: повышение межремонтных сроков подвижного состава; повышение безопасности движения поездов.

Рроконтроли- Среднее вре- Признано исровано изде- мя контроля правным, шт лий, шт одного ролика с

Признано подлежащих . ремонту, шт

Вид контроля

Признано дефектными, шт

200

112

200

100

200

102

93 антк

Известный способ

Предлагаемым способом, используя оценку симметрии

Визуальным (оптическим) с зачисткой площади коррозийного пов еждения

Формула изобретения

Способ контроля дефектности иэделия, заключающийся в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебания в области

5 резонанса, снимает амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), измеряют величины частот f> и f2 на заданной амплитудном уровне АЧХ, отличающийся тем, что. с целью повышения точности при контроле

10 коррозийного повреждения, дополнительно измеряют частоту резонанса fpe, а о дефектности судят по симметрии f> и fz относительно 1рез.

1772726

Ислаа3нь!е 7Реьуйщмриитита Кефек тих нулеРая с7елень юеРЯтх стелень дторая стеаснь симметрии самметв и симмегриа

Составитель Е.Беснрозваннмх

Техред М.Моргентал — Корректор Н.Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101

Заказ 3843 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытйяи при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Рауигская наб., 4Ю