5.2. Определение толщины покрытия с неизвестными значениями теплофизических свойств
На основании снятых термограмм (рисунок 5.2 – 5.16) определяем коэффициенты математической модели b0 для трех серий экспериментов и строим точки на графике зависимости b0 = f(h1и), рисунок 5.17. Проводим линию тренда, по которой находим b0. По полученным значениям b0 рассчитываем теплопроводность λ1 (табл. 5.4). Строим график зависимости λ1 = f(b0), рисунок 5.18.
. (19)
b0
h1и, мм
Рисунок 5.17 – Зависимость b0 = f(h1и)
λ1,Вт/(м∙К), 10-3
b0
Р
b0
Таблица 5.4 – Экспериментальные значения теплопроводности термостойкой эмали
h1и, мм |
b0 |
λ1, Вт/(м∙К) |
0,11 |
24,3267 |
0,090 |
0,15 |
33,5431 |
0,089 |
0,20 |
45,0636 |
0,088 |
Среднее значение |
0,089 |
|
Принимая, что λ1 = 0,089 Вт/(м∙К), проверяем работоспособность метода в сериях экспериментов №2 и №3.
В табл. 5.5 приведены результаты серий экспериментов №2 и №3.
Здесь h1и – значение толщины, измеренное с помощью микрометра.
Таблица 5.5. – Результаты экспериментов на стальном изделии с покрытием из термостойкой эмали.
№ опыта |
, мм |
b0 |
h1, мм |
,% |
|
Серия №2 |
1 |
0,15 |
33,08 |
0,148 |
1,3 |
2 |
0,15 |
33,23 |
0,149 |
0,6 |
|
3 |
0,15 |
33,53 |
0,150 |
0 |
|
4 |
0,15 |
34,05 |
0,152 |
1,3 |
|
5 |
0,15 |
33,42 |
0,149 |
0,6 |
|
Серия №3 |
1 |
0,20 |
45,85 |
0,205 |
2,5 |
2 |
0,20 |
45,88 |
0,205 |
2,5 |
|
3 |
0,20 |
46,14 |
0,206 |
3 |
|
4 |
0,20 |
44,58 |
0,199 |
0,5 |
|
5 |
0,20 |
46,69 |
0,208 |
4 |
|
Результаты экспериментов подтверждают работоспособность метода и ИС НК толщины полимерных покрытий на изделиях из металла.
λ
b0
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Выполнен анализ известных методов и средств определения толщины покрытий на металлических основаниях.
2. Выбрана измерительная схема теплового метода НК толщины покрытий.
3. Выполнена экспериментальная реализация метода НК.
4. Экспериментально показано, что для полимерно-металлического изделия, состоящего из пластины из стали Ст3 с покрытием теплостойкой акриловой эмалью торговой марки «Престиж», определение толщины неразрушающим способом возможно для тонкослойного исполнения покрытия (до 0,20 мм).
5. Разработана методика экспериментального определения толщины тонкослойного покрытия для случаев, когда теплофизические свойства покрытия известны и для случая, когда ТФС – не известны.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Метало-полимерные материалы и изделия. Под ред. В.А. Белого. – М. Химия, 1979. 312 с.
2. Жуков, Н.П. Многомодельные методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств твердых материалов и изделий. / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова // Монография. – М.: Машиностроение – 1, 2004. – 288 с.
3. ГОСТ 9.302-88. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. – Взамен ГОСТ 9.302-79; Введ. с 01.01.90. – Москва: Изд-во стандартов, 2001. – 37 с.
4. Ярута, В.О. Неруйнівний контроль якості деталей магнітовідривним методом / В.О. Ярута., О.М. Ярута // Восточно – Европейский журнал передовых технологий. – 2011. –№9. – С. 48-51.
5. Умергалина, О.В. Теоретические и вычислительные аспекты магнитостатических методов контроля качества изделий: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. физ.-матем. наук. (01.04.11) / Умергалина Ольга Валерьевна; Инст. физ. металлов Уральского отд. Росс. академ. наук. – Екатеринбург, 2000.– 23 с.
6. Фоменко, А.С. Вихретоковый метод контроля качества / А.С. Фоменко, В.Т. Болдырев // Информационные и измерительные системы и технологии: сб. науч. статей. – Новочеркасск, 2016. – С. 54-57.
7. Фролова, А.Е. Измерительный комплекс для автоматизированного контроля композиционных материалов методом вихревых токов / А.Е. Фролов, А.В. Егоров // Многоядерные процессы, параллельное программирование, плис, системы обработки сигналов. –2015. – №5. – С. 250-254.
8. Мартьянов, Е.В. Неразрушающий контроль трубного металлопроката в ближних и дальних полях вихревых токов / Е.В. Мартьянов, Е.В. Арбузов, Е.А. Климова, Е.О. Петренко // Контроль. Диагностика. – 2016. – №4. – С. 21-27.
9. Громов, Г.Г. Комплексный метод контроля качества конструкции и эксплуатационной надежности термоэлектрических модулей в составе оптоэлектронных приборов / Г.Г. Громов, Л.Б. Ершов, И.А. Драбкина // Прикладная физика. – 2007. – №4. – С. 99-105.
10. Двойнишников, С.В. Разработка методов оптического контроля 3D геометрии паровых турбин для повышения качества энергоэффективного теплоэнергетического оборудования / С.В. Двойнишников // Теплофизические основы энергетических технологий: сб. научн. тр. – Новосибирск, 2013. – С. 335-339.
11. Дектярева, М.А. Контроль качества полимерных композиционных материалов оптически и ультразвуковыми методами / М.А. Дектярева, Е.А. Жирнова // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. – 2015. – №11. – С. 78-80
12. ГОСТ 9.031-74. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия анодно-окисные полуфабрикатов из алюминия и его сплавов. Общие требования и методы контроля. – Введ. с 01.07.75. – Москва: Государственный комитет СССР по стандартам, 1989. – 12 с.
13. Пат. 2331841 Российская Федерация, МПК G 01 B 7/06. Толщиномер магнитный / Бакунов А.С., Мужицкий В.Ф., Петров А.А., Калошин В.А.; Заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения «Спектр». – № 2007102220/28; заявл. 22.01.07; опубл. 20.08.08. – 1 с.
14. Пат. 1834510 Российская Федерация, МПК G 01 N 27/00. Электромагнитный толщиномер /Любашов Г.А.; Заявитель и патентообладатель Научно-производственное объединение «Всесоюзный институт авиационных материалов». – № 4887694/28; заявл. 23.10.90; опубл. 20.10.96, Бюл. № 29. – 3 с.
15. Пат. 1083729 Российская Федерация, МПК G 01 B 15/02. Радиоизотопный тощиномер покрытий / Бунж З.А., Вейде А.А., Теснавс Э.Р., Тумалькан А.Д.; Заявитель и патентообладатель Предприятие П/я А-1646. – № 3276125; заявл. 16.04.81; опубл. 07.11.92, Бюл. № 41. – 3 с.
16. Пат. 2231754 Российская Федерация, МПК G 01 B 21/08. Электрохимическая ячейка для измерения толщины покрытий металлами и сплавами / Тарасов В.В., Трубачев А.В., Черепанов И.С., Чуркин А.В.; Заявитель и патентообладатель Институт прикладной механики УрО РАН. – № 32002122046/28; заявл. 12.08.02; опубл. 27.06.04. – 1 с.
17. Методы неразрушающего контроля [Электронный ресурс] : метод. указания по лаб. работам / сост. : А. А. Кузнецов, А. Ю. Смолин, В. И. Афанасов, Н. И. Кашубский. – Электрон. дан. (3 Мб). – Красноярск : ИПК СФУ, 2009. – (Методы неразрушающего контроля : УМКД № 1588– 2008 / рук. творч. коллектива А. Ю. Смолин).
18. Методы и средства неразрушающего теплового контроля структурных превращений в полимерных материалах : монография / Н.Ф. Майникова, С.В. Мищенко, Н.П. Жуков, И.В. Рогов. – Тамбов : ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. – 320 с.
19. Пат. 1557454 СССР, МПК G 01 B 21/08. Способ определения толщины плоского слоя / Третьяков В.Н.; Заявитель и патентообладатель Белорусский политехнический институт. – № 4346339/25-28; заявл. 21.12.87; опубл. 15.04.90, Бюл. № 14. – 2 с.
20. Пат. 2023237 Российская Федерация, МПК G 01 B 21/08. Способ определения толщины слоя материала [Текст] / Корнеев В.Д.; Заявитель и патентообладатель Пермское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск. – № 4891759/28; заявл. 17.12.90; опубл. 15.11.94. – 3 с.
21. Пат. 2098756 Российская Федерация, МПК G 01 B 21/08. Способ определения толщины стенки и кондуктометрический датчик теплового потока для осуществления способа / Зинягин Г.А., Левыкин И.А., Нехамин М.М., Одарченко А.М., Симоненко Л.С., Хренов Е.Б.; Заявитель и патентообладатель Оскольский электрометаллургический комбинат. – № 95117379/28; заявл. 06.10.95; опубл. 10.12.97. – 10 с.
22. Пат. 1725071 Российская Федерация, МПК G 01 B 7/06. Способ неразрушающего контроля толщины защитных покрытий изделий и устройство для его осуществления / Чернышов В.Н., Пудовкин А.П., Чернышова Т.И.; Заявитель и патентообладатель Тамбовский институт химического машиностроения. – № 4824119/24; заявл. 01.04.90; опубл. 07.04.92, Бюл. № 13. – 9 с.
23. Пат. 1733928 СССР, МПК G 01 B 21/03. Способ неразрушающего контроля толщины пленочного покрытия изделия / Пудовкин А.П., Чернышев В.Н., Муромцев Ю.Л., Чернышева Т.И.; Заявитель и патентообладатель Тамбовский институт химического машиностроения. – № 4448946/28; заявл. 27.06.88; опубл. 15.05.92, Бюл. № 18. – 2 с.
24. Пат. 1663428 СССР, МПК G 01 B 21/08. Способ неразрушающего контроля толщины пленочного покрытия изделия / Чернышов В.Н., Пудовкин А.П., Муромцев Ю.Л., Емельянов Е.П., Чернышова Т.И.; Заявитель и патентообладатель Тамбовский институт химического машиностроения и Владимирский химический завод. – № 4419124/28; заявл. 03.05.88; опубл. 15.07.91, Бюл. № 26. – 2 с.
25. Матренин, С.В. Композиционные материалы и покрытия на полимерной основе: Учебное пособие. – Томск, 2008. - 197 с.
26. Юдович, В.М. Физико-химические свойства плёночного нанокомпозитного полифениленоксид-астралены и возможность его использования при мембранном разделении / В.М. Юдович, М.Е. Юдович, А.М. Тойкка, А.Н. Понамарёв// Вестник Санкт-Петербургского университете. Серия 4. Физика. Химия. – 2009.– №3. – С. 59-65.
27. Штейнберг, Е.М. Полисульфон как функциональный полимерный материал и его производство / Международный научно-исследовательский журнал. – 2012. – №6.1.– С. 23-28.
28. Лободенко, А.В. Исследование влияния термической обработки на структуру и свойства материалов на основе фенилона / А.В. Лободенко, В.И. Сытар. – 2012. – №4. – С. 352-356.
29. Балакин, В.М. Огнезащитные составы для древесины на основе продуктов аминолиза ПЭТФ диаминами и полиаминами / В.М. Балакин, М.А. Красильникова, А.В. Стародубцев, Д.Ш. Гарифуллин // Пожаровзрывобезопасность. – 2012. – № 2. – С. 27-30
30. Жуков, Н.П. Моделирование процесса теплопереноса от плоского источника тепла постоянной мощности при теплофизических измерениях / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова // Инженерно-физический журнал. – 2005. – Т. 78, № 6. – С. 56 – 63.
31. Жуков, Н.П. Многомодельный метод неразрушающего определения теплофизических свойств / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, И.В. Рогов, Е.В. Пудовкина // Инженерно-физический журнал. – 2012. – Т. 85, № 1. – С. 188 – 194.
32. Жуков, Н.П. Теоретическое обоснование теплового метода неразрушающего контроля двухслойных изделий / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, И.В. Рогов, Н.В. Лунева // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского: Серия технические науки. – 2009. – № 9 (23). – С. 93 – 99.
33. http://www.lkmportal.com (дата последнего обращения 11 июня 2016).
34. http://build-chemi.ru (дата последнего обращения 11 июня 2016).
35. ГОСТ 380-2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. – Взамен ГОСТ 380-94; введ. 2008 – 07 – 01. – Государственный комитет Украины по вопросам технического регулирования потребительской политики, 2009. – 8 с.
36. http://steel-guide.ru (дата последнего обращения 11 июня 2016).
37. Попов, О.Н. Измерительная система неразрушающего контроля двухслойных полимерно – металлических изделий / О.Н. Попов, А.А. Сычёв, К.С. Хромый, А.Ю. Ярмизина // Молодой ученый. – 2014. – № 11. – С. 98-101.
38. Бородавкин, Д.Г. Исследование температурных полей в методе неразрушающего контроля двухслойных полимерно-металлических изделий / Д.Г. Бородавкин, А.А. Сычёв, К.С. Хромый, А.Ю. Ярмизина // Молодой ученый. – 2014. – № 13. – С. 40-44.
39. Ярмизина, А.Ю. Исследование температурного поля в двухслойном полимерно-металлическом изделии / А.Ю. Ярмизина, К.С. Хромый, В.В. Димитров, Н.Ф. Майникова //Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент: сб. статей. – Тамбов, 2014. – С. 309-311.
40. Хромый, К.С. Температурное поле в двухслойном полимерно-металлическом изделии / К.С. Хромый, А.Ю. Ярмизина // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития: сб. научн. статей. – Тамбов, 2015. – Вып. 6 – С. 15-18.
41. Хромый, К.С. Определение дефектов в полимерно-металлических изделиях / Успехи в химии и химической технологии. – 2015. – № 10. – С. 74-76.
42. Майникова, Н.Ф. Измерительная система и метод неразрушающего контроля структурных превращений в полимерных материалах / Н.Ф. Майникова // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2006. – №1. – С. 56 – 61.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК ПО ТЕМЕ
«Неразрушающий контроль толщины материалов»