4.4.4. Зеркально-теневой метод

Зеркально-теневой метод акустического неразрушающего контроля относится к комбинированным методам контроля. При контроле данным методом используется или один прямой ПЭП или два наклонных ПЭП, размещенных на одной поверхности контролируемого объекта. По технике выполнения метод относится к методам отражения, т.е. фиксируется зеркально отраженный эхо-сигнал. По физической сущности он относится к методам прохождения, т.е. измеряется ослабление сигнала, многократно прошедшего через контролируемый объект в зоне расположения дефекта. О наличии дефекта судят по ослаблению или пропаданию донного сигнала, т.е. в данном случае он близок к теневому методу контроля.

Метод имеет следующие варианты реализации:

– с одним прямым ПЭП и регистрацией первого донного сигнала продольной волны (рис. 4.11, а);

– с одним прямым ПЭП и регистрацией второго донного сигнала продольной волны (рис. 4.11, б);

– с двумя наклонными ПЭП и регистрацией донного сигнала поперечной волны (рис. 4.11, в);

– с двумя наклонными ПЭП и регистрацией донного сигнала продольной волны (рис. 4.11, г);

Рис. 4.11

При последнем варианте контроля угол наклона ПЭП для продольных волн делают небольшим (5…10 °), в результате этого лучи два раза пересекают область дефекта и претерпевают двойное ослабление.

Наклонные преобразователи применяют при контроле тонких объектов, когда мертвая зона обычных прямых преобразователей мешает получению донного сигнала, а также при выявлении вертикально ориентированных дефектов и оценке их размеров. Наклонные преобразователи используют также при контроле сварных швов (рис. 4.12).

Рис.4.12. Контроль сварных швов двумя наклонными преобразователями:

а – раздельная схема включения преобразователей;

б – раздельно-совмещенная схема включения преобразователей

Наибольшей чувствительностью и помехоустойчивостью обладает способ контроля по второму донному сигналу при прозвучивании контролируемого объекта продольными волнами. Данный способ практически не имеет “мертвой зоны”, но применим только для изделий с эквидистантными поверхностями. Чувствительность способа контроля зависит от состояния донной поверхности.

5. Виды эксплуатационных повреждений

5.1. Общие сведения

В соответствии с ГОСТ 27674-88, изнашивание – это процесс отделения материала с поверхности твердого тела и (или) увеличения его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Износ – это результат изнашивания, определяемый в установленных единицах.

Значение износа выражается в единицах длины, объема, массы и т.д. О состоянии рабочих поверхностей деталей, находящихся в относительном движении, можно получить информацию из анализа виброакустических процессов, сопровождающих работу машин и технологического оборудования.

Формирование изнашиваемой поверхности происходит в результате суммирования различных по интенсивностям и видам элементарных актов разрушения и изменений механических и физико-химических свойств материала под воздействием внешних факторов: среды, температуры, давления, вида трения, скорости скольжения и т.д. Совокупность явлений в процессе трения (табл.5.2) определяет вид изнашивания (табл.5.1) и его интенсивность. Вследствие разнообразия материалов деталей пар трения и условий их эксплуатации виды изнашивания разнообразны. Виды изнашивания подразделяются на следующие группы.

1) Виды механического изнашивания:

• абразивное изнашивание;

• гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание;

• гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание;

• кавитационное изнашивание;

• усталостное изнашивание;

• изнашивание при фреттинге;

• изнашивание при заедании.

Таблица 5.1. Виды и характеристики изнашивания

Термин	Определение
Механическое изнашивание	Изнашивание в результате механических воздействий
Коррозионно-механическое изнашивание	Изнашивание в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой
Абразивное изнашивание	Механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или твердых частиц
Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание	Изнашивание поверхности в результате воздействия потока жидкости (газа)
Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание	Абразивное изнашивание в результате действия твердых тел или твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости (газа)
Усталостное изнашивание	Механическое изнашивание в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя. Примечание. Усталостное изнашивание может происходить как при трении качения, так и при трении скольжения
Кавитационное изнашивание	Механическое изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при ко­тором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создает местное высокое ударное давление или высокую температуру
Изнашивание при заедании	Изнашивание в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей на сопряжен­ную поверхность
Окислительное изнашивание	Коррозионно-механическое изнашивание, при котором преобладает химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой
Изнашивание при фреттинге	Механическое изнашивание соприкасающихся тел при колебательном относительном микросмещении
Изнашивание при фреттинг-коррозии	Коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях
Электроэрозионное изнашивание	Эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока

2) Виды коррозионно-механического изнашивания:

• окислительное изнашивание;

• изнашивание при фреттинг-коррозии.

3) Виды изнашивания при действии электрического тока:

• электроэрозионное изнашивание.

Таблица 5.2. Явления и процессы при трении и изнашивании

Термин	Определение
Скачкообразное движение при трении	Явление чередования относительного скольжения и относительного покоя или чередования увеличения и уменьшения относительной скорости скольжения, возникающее самопроизвольно при трении движения. Примечание. Примером скачкообразного движения может служить движение, возникающее вследствие автоколебаний при понижении коэффициента трения с увеличением скорости скольжения
Схватывание при трении Схватывание	Явление местного соединения двух твердых тел, происходящего вследствие действия молекулярных сил при трении
Перенос материала Transfer of material	Явление при трении твердых тел, состоящее в том, что материал одного тела соединяется с другими и, отрываясь от первого, остается на поверхности второго
Заедание	Процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания и переноса материала Примечание. Заедание может завершаться прекращением относительного движения
Задир	Повреждение поверхности трения в виде широких и глубоких борозд в направлении скольжения
Царапание	Образование углублений на поверхности трения в направлении скольжения при воздействии выступов твердого тела или твердых частиц
Отслаивание	Отделение с поверхности трения материала в форме чешуек при усталостном изнашивании
Выкрашивание	Образование ямок на поверхности трения в результате отделения частиц материала при усталостном изнашивании
Приработка	Процесс изменения геометрии поверхностей трения и физико-химических свойств поверхностных слоев материала в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении силы трения, температуры и интенсивности изнашивания

Вид изнашивания в первом приближении можно установить по внешнему виду поверхности трения. Для окончательного суждения о виде изнашивания требуется анализ состава, физических и механических свойств тонких поверхностных слоев.

Вид повреждения не является присущим для данной пары трения, а зависит от условий эксплуатации деталей, образующих данную пару трения. Изменение условий эксплуатации приводит к изменению вида изнашивания рабочих поверхностей. При некоторых условиях трения одна деталь пары может подвергаться одному виду изнашивания, а другая – иному. Поскольку отдельные участки поверхности трения могут находиться в различных условиях смазывания, воздействия внешней среды и т.д., то на одной и той же поверхности могут располагаться участки с различными видами изнашивания.

Некоторые виды изнашивания, например, в результате схватывания или абразивного взаимодействия, могут иметь подвиды, характеризуемые различной формой протекания процесса, интенсивностью и внешними признаками. Во всех видах изнашивания в большей или меньшей степени проявляется водородное изнашивание. Действие водорода может выражаться в незначительном увеличении скорости изнашивания того или иного вида, а также в самостоятельном полном разрушении поверхностей трения.