Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы исследований процессов и материалов. Практикум
.pdf
5.7.3. Порядок проведения работы
Меры безопасности
Запрещается приступать к лабораторной работе, не изучив
меры безопасности.
Задание 1.
Построить статическую характеристику твёрдомера.
Выполнение опыта.
Измерьте твёрдость образцовых мер твёрдости 2-го
порядка и постройте статическую характеристику
твёрдомера.
Задание 2.
Определить твёрдость различных материалов.
Выполнение опыта.
Приложите твёрдомер к поверхности испытываемого
материала (изделия) и измерьте твёрдость различных
материалов.
Запишите данные в таблицу и сделайте вывод о
сравнительной твёрдости различных материалов.
5.7.4. Оформление работы
Отчёт о лабораторной работе должен содержать:
– краткое описание лабораторной работы;
– описание работы ультразвукового твёрдомера К5УД;
– результаты определения твёрдости различных образцов
материалов.
Контрольные вопросы
1. Что такое твёрдость?
2. В каких единицах её измеряют?
3. Какими методами можно измерить твёрдость?
4. Каков принцип действия ультразвукового твёрдомера?
131
ГЛАВА 6. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Неразрушающий контроль – это определение характеристик материалов и изделий без их разрушения.
Методы неразрушающего контроля, основанные на
воздействии проникающих веществ и физических полей в
(на) объект или на регистрации полей, создаваемых самим
объектом контроля, образуют класс физических методов
неразрушающего контроля.
На практике физические методы неразрушающего
контроля используют для следующих целей:
– обнаружения несплошностей материала (дефектоскопия);
– исследования структуры материала (структуроскопия);
– измерения размеров объектов, как правило, толщины
стенок или покрытий, в том числе и при одностороннем
доступе к ним (толщинометрия);
– изучения внутреннего строения объектов (интроскопия
от лат. intro – внутри и греч. – видение – внутри-
видение).
В соответствии с ГОСТ 18353–79 различают следующие
виды неразрушающего контроля:
1. Капиллярный метод основан на капиллярном
проникновении в полость дефекта индикаторной жидкости
(керосин, скипидар и др.), хорошо смачивающей материал
объекта, и регистрации индикаторных следов. Его применяют
для обнаружения поверхностных дефектов.
2. Методы течеискания используют для выявления только
сквозных дефектов. Течеискание – вид испытаний на
герметичность, основанный на регистрации веществ,
проникающих сквозь дефекты.
3. Акустический метод неразрушающего контроля
основан на регистрации параметров упругих волн,
возникающих или возбуждаемых в объекте контроля.
132
4. При магнитном методе неразрушающего контроля
анализируют взаимодействие магнитного поля с контролируемым объектом.
5. Электрический метод неразрушающего контроля
основан на регистрации параметров электрического поля,
взаимодействующего с контролируемым объектом
(собственно электрический метод), или поля, возникающего в
объекте контроля в результате внешнего взаимодействия.
6. Вихретоковый метод основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового
преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов,
наводимых в контролируемом объекте.
7. Радиоволновой метод использует регистрацию
изменений параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с объектом контроля.
8. Тепловой метод контроля основан на регистрации
изменений тепловых или температурных полей
контролируемых объектов.
9. При оптическом методе неразрушающего контроля
наблюдают или регистрируют параметры оптического
излучения, взаимодействующего с объектом контроля.
10. Радиационный метод контроля основан на регистрации
и анализе проникающего ионизирующего излучения после
взаимодействия его с объектом контроля.
6.1. Капиллярный метод контроля
Капиллярный (от лат. capillaries – волосной) метод
контроля основан на капиллярном проникновении
индикаторных жидкостей в полость несплошностей
материала объекта контроля и регистрации образующихся
индикаторных следов визуально или с помощью
преобразователя. Метод позволяет обнаруживать
поверхностные, т.е. выходящие на поверхность, и сквозные,
соединяющие противоположные поверхности стенки изделия
133
контроля, дефекты, которые могут быть выявлены также при
визуальном контроле.
Процесс капиллярного контроля состоит из следующих
основных операций (рис. 6.1.1):
1 2 3 4 5
а б в г
Рис. 6.1.1. Основные операции капиллярного контроля:
а – очистка поверхности объекта контроля; б – пропитка
дефектов пенетрантом; в – удаление излишков пенетранта;
г –обнаружение пенетранта в дефектах; 1 – поверхность
объекта контроля; 2 – полость дефекта; 3 – индикаторная
жидкость; 4 – проявитель; 5 – след
– очистка поверхности 1 объекта контроля и полости
дефекта 2 от загрязнения, жира и так далее путём их
механического удаления и растворения. Этим обеспечивается хорошая смачиваемость всей поверхности
объекта контроля индикаторной жидкостью и возможность её
проникновения в полость дефекта;
– пропитка дефектов индикаторной жидкостью 3. Для
этого она должна хорошо смачивать материал изделия и
проникать в дефекты в результате действия капиллярных сил.
По этому признаку метод называют капиллярным, а
индикаторную жидкость – индикаторным пенетрантом или
просто пенетрантом (от лат. penetro – проникаю, достаю);
– удаление с поверхности изделия излишков пенетранта,
при этом в полости дефекта он сохраняется;
134
– обнаружение пенетранта в полости дефектов. Это делают чаще визуально, реже – с помощью специальных
устройств – преобразователей. В первом случае на
поверхность наносят специальное вещество – проявитель 4,
извлекающий пенетрант из полости дефектов за счёт явлений
сорбции и диффузии. Сорбционный проявитель имеет вид
порошка или суспензии.
Пенетрант пропитывает весь слой проявителя (обычно
довольно тонкий) и образует следы (индикации) 5 на его
наружной поверхности, обнаруживаемые визуально.
Различают яркостной или ахроматический метод, при
котором индикации имеют более тёмный тон по сравнению с
белым проявителем; цветной метод, когда пенетрант
обладает ярким оранжевым или красным цветом, и
люминесцентный, когда пенетрант светится под действием
ультрафиолетового облучения.
Заключительная операция при капиллярном методе
контроля – очистка объекта контроля от пенетранта.
Чувствительность капиллярного метода контроля определяют по размеру наименьших выявляемых дефектов.
Согласно ГОСТ 18842–80 основным параметром дефекта, по
которому оценивают чувствительность, служит ширина его
раскрытия. Поскольку глубина и длина дефекта также
оказывают существенное влияние на возможность его
обнаружения, эти параметры считают стабильными.
Установлено пять классов чувствительности в
зависимости от размеров дефектов (табл. 6.1.1).
135
Таблица 6.1.1
Класс
чувствительности
Минимальная ширина
раскрытия дефекта, мкм
1
Менее 1
2
1 – 10
3
10 – 100
4
100 – 500
Технологический
Не нормируется
Классы чувствительности капиллярного метода
С чувствительностью по классу 1 контролируют лопатки
турбореактивных двигателей, уплотнительные прокладки
клапанов и их гнёзд. По классу 2 проверяют корпуса и
антикоррозийные наплавки реакторов, детали подшипников.
По классу 3 проверяют крепёж ряда объектов, а по классу 4 –
толстостенное литьё.
Капиллярным методом контролируют изделия из
металлов (преимущественно неферромагнитных),
неметаллических материалов и композиционные любой
конфигурации. Изделия из ферромагнитных материалов
контролируют обычно магнитопорошковым методом,
который более чувствителен, хотя для контроля
ферромагнитных материалов также иногда применяют
капиллярный метод, если возникают трудности с
намагничиванием материала или сложная конфигурация
поверхности изделия создаёт большие градиенты магнитного
поля, затрудняющие выявление дефектов. Контроль
капиллярным методом проводят до ультразвукового или
магнитопорошкового контроля, иначе (в последнем случае)
необходимо сначала размагнитить объект контроля.
Капиллярным методом обнаруживают только выходящие
на поверхность дефекты, полость которых не заполнена
136
окислами или другими веществами. Чтобы пенетрант не
вымывался из дефекта, глубина его должна быть значительно
больше ширины раскрытия. К таким дефектам относятся
трещины, непровары сварных швов, глубокие поры.
Капиллярные методы находят широкое применение в
энергетике, авиации, ракетной технике, судостроении,
химической промышленности и др. Ими контролируют
основной металл и сварные соединения из сталей
аустенитного (по имени английского металлурга XIX века У.
Роберта-Остена, W.Roberts-Austen) класса (нержа-веющих),
титана, алюминия, магния и других цветных металлов.
6.1.1. Цель работы
Целью лабораторной работы является изучение капиллярного метода контроля, приобретение практических
навыков его применения и обнаружение дефектов (трещин,
несплошностей и т.п.) твёрдых материалов.
Приборы и оборудование для проведения работы
1. Различные твёрдые, в том числе композиционные
материалы.
2. Индикаторная жидкость (керосин).
3. Мел.
4. Матерчатая тряпка.
5. Вата.
6. Измерительная линейка.
6.1.2. Порядок выполнения работы
Меры безопасности
При выполнении лабораторной работы необходимо
соблюдать все правила техники безопасности при работе с
легковоспламеняющимися веществами.
137
Задание 1.
Определить наличие трещин на поверхности
исследуемого изделия.
Проведение опыта.
Очистите поверхность объекта контроля и полости
дефекта ватой, смоченной в воде.
Пропитайте дефекты индикаторной жидкостью, для чего
протрите поверхность изделия ватой, смоченной в керосине.
Удалите ватным тампоном с поверхности изделия
излишки пенетранта (керосина), при этом в полости дефекта
он должен сохраниться.
Посыпьте поверхность проявителем, в нашем случае
порошкообразным мелом, который извлекает керосин из
полости дефектов за счёт явлений сорбции и диффузии.
После полуминутного проявления удалите излишки мела
(сдуйте их).
Определите наличие трещин на поверхности
исследуемого изделия.
Сделайте эскиз поверхности изделия.
Задание 2.
Определить класс чувствительности поверхности
исследуемого изделия.
Проведение опыта.
Выберите трещину с наибольшей шириной.
Очистите поверхность изделий с помощью ватного
тампона.
Измерьте ширину трещины.
По данным табл. 6.1.1 оцените класс поверхности
исследуемого изделия.
Задание 3.
Определить количество трещин, приходящихся на
единицу поверхности изделия.
Проведение опыта.
Подсчитайте количество трещин на поверхности исследуемого изделия.
138
Найдите площадь поверхности исследуемого изделия.
S
N
Наименование
материала
S,
м2
N
n
Определите количество трещин n, приходящихся на
единицу поверхности изделия, по формуле
n =
, (6.1.1)
где N – общее количество трещин на изделии; S – измеряемая
площадь.
Запишите полученные данные в табл. 6.1.2
Сравните исследованные изделия по критерию n между
собой.
Таблица 6.1.2
Результаты измерения
6.1.3. Оформление работы
Отчёт о лабораторной работе должен содержать:
– краткое описание лабораторной работы;
– эскиз поверхности изделия после контроля;
– результаты определения поверхностных дефектов.
Контрольные вопросы
1. В чём заключается сущность капиллярного метода
контроля?
2. Каковы преимущества и недостатки капиллярного
метода?
3. Какие существуют классы чувствительности капилляр-
ного метода?
139
4. Какие дефекты позволяет обнаружить капиллярный
Р
t
Р
метод?
6.2. Метод течеискания
Течеискание – вид испытаний на герметичность,
основанный на регистрации веществ, проникающих через
течи, сквозные отверстия.
Герметичность – это свойство конструкций препятст-
вовать проникновению через них веществ (газовых, жидких,
парогазовых).
Течь – это канал или пористый участок в конструкции,
нарушающий её герметичность. О наличии течей судят по
количеству газа или жидкости, протекающих через них в
единицу времени.
Натекание – проникновение вещества извне внутрь
герметизированного объёма под действием перепада общего
или парциального (от позднелат. partialis – частичный)
давлений.
Утечка – истечение вещества из герметизированного
объёма.
Суммарный расход (поток) вещества J через течь при
постоянном изменении давления во времени равен
J = V
где V – объём, занимаемый газом;
, (6.2.1)
– изменение
давления за интервал времени t.
Физический смысл измерения потока в единицах
мощности состоит в том, что произведение давления на
объём есть энергия, запасённая в газе, а изменение энергии во
времени – мощность, которая измеряется в Ваттах (по имени
английского изобретателя ХVIII века Дж. Ватта, J. Watt).
Однако на практике чаще используют размерность потока
газа – (м3Па)/с.
Уравнение для расчёта потока В в нормализованных
условиях имеет вид
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]