книги из ГПНТБ / Постников В.И. Исследование и контроль износа машин методом поверхностной активации

Отсюда X будет равна:

^ ° - 0 0 0 1 5 6 9 = 0,0003612.

0,43429

Тогда период полураспада Т1/2 искомого радиоактивного' изотопа составит:

Ти. = — = ° ' 6 9 3 = 1918,6 ч = 79,9 дня.

'- X 0,0003612

У изотопа Со5 6 период полураспада (77,3 дня) наиболее близок к значению 79,9 дня, у Со5 8 Т\,2 =71,3 дня. Смешение периода полураспада в сторону его увеличения объясняют при­ сутствием Мп5 4 , период полураспада которого равен 313 дням.

3. Определение сопоставимости эталонирования с результатами

расчета по эмпирическим уравнениям

В процессе исследования определяли сопоставимость этало­ нирования распада активированного в вакууме .серого чугуна с результатами математической обработки экспериментальных данных, полученной по эмпирической формуле:

= 0 , 5 9 0 - е - 0 ' 0 0 9 7 + 0 , 4 1 0 - е - 0 ' 0 0 2 4 .

Среднеквадратическая погрешность, полученная по указан­ ной формуле, составляет 1,3%, что вполне приемлемо для опре­ деления поправок на распад.

Получена также зависимость изменения относительной ско­ рости счета при распаде серого чугуна, облученного на воздухе, и проведено сравнение экспериментальных данных с данными,

1

Г Л А В А 2

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОТРАБОТКА МЕТОДА В УСЛОВИЯХ ЛАБОРАТОРНЫХ И СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Результаты теоретических и экспериментальных исследова­ ний потребовали решения важнейшего вопроса, связанного с распределением радиоактивных изотопов по глубине в зависи­ мости от таких факторов: вид радиоактивных изотопов, энергия их излучения, условия активации (в вакууме, на воздухе, ак­ тивация под углом) и др.

условиями активации, хотя для конкретных условий характер кривой сохраняется.

Активация данного вида частицами при постоянной энергии вне зависимости от интенсивности дает стабильное распределе­

Исключить влияние изменения энергий частиц, а также любых других факторов, которые могли бы внести дополнительные погрешности и учесть которые не удается в процессе измерения скорости счета, можно путем моделирования на образцах.

Для получения сопоставимых данных облучать образцы не­ обходимо в таких же условиях, как и исследуемые детали.

Разработка метода моделирования на образцах и проведе­ ние большого числа исследований по изучению результатов мо­ делирования позволили использовать разработанный метод для получения достоверных данных при исследовании износа.

Исследование по моделированию износа на образцах про­ изводилось в процессе отработки метода, а также непосредст­ венно перед исследованием износа деталей машин и механиз­ мов или во время исследования.

31

§ 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА НА ОБРАЗЦАХ

Исследование износа на образцах преследует три основные цели: 1) определение результатов активации данного металла различными частицами; 2) определение применимости метода для исследования износа данного металла в конкретных усло-

N

виях работы детали; 3) получение зависимости вида — -100 =

= f(b), которую используют для исследования износа деталей машин и механизмов без их остановки и разборки.

Если моделирование на образцах, предназначенных для определения применимости метода, можно вести в произволь­ ных условиях, когда необходимо определить влияние изменения химического состава материала, то при моделировании в усло­ виях, соответствующих условиям работы детали, необходимо решать конкретные задачи: выбирать вид частиц и энергии их излучений; определять влияние на точностные показатели гео­ метрических условий исследования и т. д.

Рассмотрим результаты моделирования, проведенного для решения указанных задач.

1. Определение применимости метода к исследованию износа данного материала

Прежде чем приступить к исследованию износа деталей машин и механизмов в цеховых испытаниях, проводили моде­ лирование на образцах, активируемых на циклотроне.

Моделирование, как правило, проводили после теоретиче­ ских исследований, связанных с применимостью металла дан­ ного химического состава к активации его заряженными ча­ стицами.

Подтверждение теоретических исследований служило осно­ ванием для дальнейших работ по моделированию в условиях, приближенных к условиям работы данной детали, и получен­ ные данные использовали для обработки результатов исследо­ вания.

Характеристика процесса моделирования. Основные работы

тронами и протонами различных энергий. Всего исследовали более 1000 образцов.

Как уже указывалось, на рис. 2 представлена схема при­ менения аппаратуры при моделировании на образцах в усло­ виях, обеспечивающих защиту от фона (эту схему мы исполь­ зовали и в дальнейших работах).

В указанном случае приведена только одна из схем моде­ лирования, исследуемых в настоящей работе, более подробно аппаратура рассмотрена в гл. 5.

.32

Регистрация излучения в указанных условиях позволяет судить о суммарной активности всех образующихся радиоак­ тивных изотопов, в том числе и (3-излучателей. Исключить влияние на скорость счета р-излучения и у-излучения малых энергий (до 0,1 Мэв) можно, установив соответствующие экра­ ны между источником излучения и детектором, что обычно и делают при моделировании в условиях работы деталей машин

имеханизмов.

Вгл. 1 достаточно подробно рассмотрено исследование ак­ тивации твердых сплавов, поэтому указанные металлы в на­ стоящей главе мы не рассматриваем.

Несколько более подробно остановимся на различных видах чугунов и сталей, активированных дейтронами и нашедших наиболее широкое применение в исследованиях.

2. Моделирование на различных металлах

Исследование активации с точки зрения распределения по глубине радиоактивного слоя и характера полученной зависи­ мости — =/(Д6) вели на различных видах чугунов, сталей и

"О

бронз при активации их дейтронами. Моделирование на пласт­ массах вели применительно к деталям, используемым в стен­ довых испытаниях. В работе [6] рассмотрена зависимость изме­ нения относительной скорости счета от глубины истирания об­

на то что образцы были облучены в различное время и имели

Алюминиевая пластинка поглощает в основном только Р-излучение, слой чугуна поглощает частично и у-излучение,

вчастности у-кванты Со5 7 .

*Образцы изготовлены из материала втулки двигателя 5ДКРН-74/160. Условное обозначение — легированный чугун А.

Полученное смещение кривой подтверждает необходимость моделирования в условиях, соответствующих условиям рабо­ ты исследуемой детали.

Аналогичные исследования проведены на образцах других марок легированного чугуна и на образцах из серого чугуна (рис. 13).

Как видно из полученных зависимостей, сохраняется харак­ тер кривой, которая изменяется с применением экранов, вне­ сением поправки на распад и использованием различного чис­ ла и типов счетчиков.

Величина снятого слоя,мкм

•Рис. 13. Изменение относительной скорости счета

Моделирование на образцах из стали. Как видно из рис. 14, характер кривых и распределение по глубине на всех трех об­ разцах полностью совпадают, так. как условия измерения были во всех случаях одинаковыми.

Таким образом, изменение химического состава стальных образцов (№ 27 —Ст. 3, № 34 —сталь 38ХНЮА и № 38 — сталь 2X13) не оказывает влияния на распределение радиоак­ тивных изотопов по глубине.

Моделирование на образцах из бронзы. Моделирование на образцах из бронзы вели для двух марок бронз: ВБр-3 и БрБ-2. Химический состав ВБр-3 в процентах указан ниже.

34

Величина снятого слоя^ мкм

Величина снятого слоя^мт

Результаты моделирования, как это видно из рис. 15, так­ же показывают полную сопоставимость распределения радио­ активных изотопов по глубине.

3. Сопоставление данных по моделированию на различных металлах

Проведение исследования по моделированию на различных образцах в различных условиях с использованием трех видов ускоренных заряженных частиц показывают на значительную сходимость результатов, полученных в сопоставимых условиях.

На рис. 16, а к б представлены результаты моделирования на образцах, проведенного в сопоставимых условиях для раз­

истирания 11 образцов, имеющих активность в пределах 200—

No

Несмотря на различие в- металлах и активностях образцов, график показывает полное совпадение распределения по глуби­ не радиоактивных изотопов, а также сопоставимость глубин активации.

Математическая обработка результатов моделирования по­ казала, что на начальном участке 0—70 мкм через экспери­ ментальные точки с достаточным приближением можно прове­ сти прямую, которую выражают следующей эмпирической формулой:

мя, поэтому возможно некоторое колебание энергии дейтронов, что, в свою очередь, не могло не оказать влияния на разброс экспериментальных точек.

36