Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы исследований процессов и материалов. Практикум
.pdf
В =
Mld2
3
М
Т
(1,22 10-2d
2
P
+ 34,28
2
Р
), (6.2.2)
2
где Р2 – давление у входа в канал; М – молекулярный вес
газа; Т – абсолютная температура; – постоянная вязкости
(для воздуха при комнатной температуре она равна 18,1
(Н с) м2); d, l – диаметр и длина канала течи.
Методы течеискания весьма разнообразны и существенно
различаются по чувствительности, избирательной реакции на
пробное вещество, принципам обнаружения утечки этого
вещества, по виду используемых при реализации метода
пробных веществ и т.д.
Методы контроля герметичности разделяют на три группы
в зависимости от вида применяемых пробных веществ:
1. Газовые – какой-либо газ (гелий, аргон, воздух и т.д.).
2. Газогидравлические – газ, например, воздух, а жидкость
играет роль вспомогательной среды для определения факта и
места утечки газа.
3. Гидравлические – жидкость, например, вода, масло.
Манометрический метод основан на регистрации
изменения давления в объекте контроля, при этом измеряют
повышение или падение давления за определённое время.
Гидравлический метод (пузырьковый) основан на
наблюдении пузырьков воздуха, выделяемых из течи
контролируемого изделия, погружённого в жидкость.
Преимущество этого метода состоит в том, что он прост: не
требует использования приборов, имеет высокую
чувствительность, операции выявления и локализации течи
совмещены.
В лабораторной работе использована установка,
позволяющая создать и измерить необходимое давление в
объекте контроля.
Устройство и принцип действия установки
Установка состоит из пресса (фр. рresse, от лат. рresso –
давлю, жму) 1, шланга (от нем. Schlang, букв. – змея) 2 и
141
объекта контроля – крана (от голл. kraan) 3 с вентилем (от
нем. Ventil – клапан) 4.
Внешний вид экспериментальной установки представлен
на рис. 6.2.1.
В левой стороне корпуса установлен штуцер с игольчатым
клапаном 14, позволяющим открывать доступ воздуха во
внутреннюю полость объекта контроля.
В верхней части корпуса расположены три штуцера 7, 8, 9.
На штуцере 7 закреплён шланг с краном 3. На штуцере 8 –
бачок 11, а на штуцере 9 – образцовый манометр 13,
показывающий давление воздуха внутри системы. Отверстия
всех штуцеров сообщаются с рабочей полостью пресса.
В правой части корпуса находится шток 15 с поршнем 6 и
маховиком 10.
5.1.1. Цель работы
Целью лабораторной работы является практическое
изучение методов течеискания, определение места и
величины утечки.
Приборы и оборудование для проведения работы
1. Кран с вентилем.
2. Пресс.
3. Ёмкость с водой.
4. Мерная ёмкость.
5. Секундомер.
142
6 9 11
Рис. 6.2.1. Экспериментальная установка:
1 – пресс; 2 – шланг; 3 – кран; 4 – вентиль; 5 – подставка; 6 – поршень; 7, 8, 9 – штуцер; 10 – маховик;
11 – бачок; 12 – вентиль; 13 – манометр;14 – вентиль; 15 – шток
4
1
2
5
14
7
12 1 8
13
15
10
143
6.2.2. Порядок выполнения работы
Меры безопасности
Запрещается приступать к работе на лабораторной
установке, не изучив меры безопасности.
Задание 1.
Определить герметичность системы.
Выполнение опыта.
Наберите в систему воздух, для чего откройте вентили 12
и 14. Затем вращайте маховик 10 против часовой стрелки до
упора. Создайте давление в системе, для чего закройте
вентили 12, 14 и вращайте маховик 10 уже по часовой
стрелке также до упора.
Манометр 13 при этом показывает величину давления в
системе.
Подождите не менее минуты. Если давление в системе не
меняется, это означает, что система герметична. Если же
давление падает, то система не герметична, и надо добиться
герметичности, устранив утечки.
Задание 2.
Определить герметичность изделия манометрическим
методом.
Выполнение опыта.
Откройте вентиль 14, приоткройте вентиль крана до тех
пор, пока давление не начнёт падать. Это будет означать
наличие течи и соответственно утечки воздуха из крана.
Зафиксируйте угол поворота вентиля.
Задание 3.
Определить герметичность изделия газогидравлическим
методом.
Выполнение опыта.
Погрузите в ёмкость с водой испытуемый кран с закрытым
вентилем. Затем создайте давление в системе.
144
После этого, не вынимая вентиль из воды, откройте его до
t
P
t
W
тех пор, пока из него не начнёт выходить воздух (примерно
пузырёк в секунду). Затем замерьте давление в начале
эксперимента и примерно через минуту. После этого
вычислите по формуле (6.2.3) величину утечки J
J = V
, (6.2.3)
где Р – перепад давления (Па) за интервал времени
t, с; V =100∙10-6 м3 – объём системы.
Задание 4.
Определить герметичность изделия газопузырьковым
методом.
Выполнение опыта.
Погрузите в ёмкость с водой испытуемый вентиль с
закрытым краном, а также кювету. Затем создайте давление в
системе.
После этого, не вынимая вентиль из воды, открывайте его
до тех пор, пока из него не начнёт выходить воздух
(примерно пузырёк в секунду).
Определите место утечки.
Поместите над местом утечки кювету вверх дном так,
чтобы воздух стал вытеснять из неё воду, зафиксируйте этот
момент. Затем определите время, за которое кювета
полностью заполнится воздухом.
Тогда величина утечки J будет равна
J =
, (6.2.4)
где W – объём кюветы, м3; t – интервал времени, с.
Сравните величины утечек, полученные в двух
экспериментах.
6.2.3. Оформление работы
Отчёт о лабораторной работе должен содержать:
– краткое описание лабораторной работы;
– схему экспериментальной установки;
145
– результаты определения наличия и места течи, а также
величину утечки.
Контрольные вопросы
1. В чём суть метода течеискания?
2. Что такое гераметичность?
3. Что такое натекание и утечка?
4. Какие известны разновидности метода течеискания?
5. Какие виды дефектов можно выявить методом течеис-
кания?
6. Что такое натекание и утечка?
6.3. Определение толщины немагнитных покрытий
на металлических поверхностях
(магнитный метод контроля)
Магнитный неразрушающий контроль применяют для
изделий, включающих ферромагнитные материалы и поэтому
существенно изменяющих свои свойства при воздействии
внешнего магнитного поля. Для контроля параметров
неферромагнитных частей объекта этот вид контроля
используют в том случае, когда происходит взаимодействие
магнитного поля первичного измерительного
преобразователя с ферромагнитными частями объекта, а
немагнитные части, находящиеся на пути магнитного потока,
влияют на его величину. Степень влияния зависит от
размеров немагнитных частей. В зависимости от конкретных
задач применяют те или иные первичные информативные
параметры, определяемые по магнитным характеристикам
материала объекта контроля.
Магнетизм – это особая форма взаимодействия между
электрическими токами, между токами и магнитами, т.е.
телами с магнитным моментом, и между магнитами.
К основным задачам магнитного неразрушающего
контроля относятся:
146
– контроль сплошности – дефектоскопия;
– измерение размеров – обычно толщинометрия;
– контроль физико-механических свойств – структуроскопия.
Магнитные толщиномеры предназначены для измерения
толщины защитных покрытий на объектах контроля из
ферромагнитных материалов, либо для измерения толщины
ферромагнитных листов. В магнитных толщиномерах
используют зависимость магнитного сопротивления участка
магнитной цепи от зазора. При малом зазоре поле в
магнитопроводе и зазоре однородно и тогда по закону
полного тока
Н
+ Н0 = Iw, (6.3.1)
стlст
где lст – длина магнитопровода; w – число витков обмотки; I –
ток, протекающий по обмотке; Нст, Н0 – магнитная
напряжённость в стали и воздушном зазоре соответственно.
Если зазор мал ( << lст), Вст = В0 и Нст = В0/
r 0
, то
зависимость магнитной индукции от зазора имеет вид:
В0 = Iw
0 r
/(l
ст
+
r
6.3.2
где В0 – магнитная индукция в воздушном зазоре; 0, r –
абсолютная и относительная магнитные проницаемости
соответственно.
По принципу действия магнитные толщиномеры можно
разделить на три группы: магнитоотрывные, т.е.
пондемоторного действия (от лат. pondus, родит. падеж
ponderis – вес, тяжесть и motor – приводящий в действие),
магнитостатические и индукционные.
Работа магнитоотрывных толщиномеров основана на
измерении силы отрыва или притяжения постоянных
магнитов и электромагнитов к объекту контроля. Сила
притяжения пропорциональна квадрату магнитной индукции
В
в зазоре между постоянным магнитом и поверхностью
0
ферромагнитного материала, которая в соответствии с
формулой (6.3.1) пропорциональна зазору.
Диапазон измерения магнитоотрывных толщино-меров
составляет 0 – 400 мкм, при этом основная погрешность
147
равна 1,5 мкм до толщины 30 мкм и 5 % для толщины больше
30 мкм.
Эти приборы очень просты в применении и дёшевы, не
требуют источника питания, однако их недостаток
заключается в необходимости точного измерения силы
отрыва магнита, что затрудняет автоматизацию контроля.
6.3.1. Магнитоотрывной толщиномер Константа М1
Магнитоотрывной толщиномер Константа М1 предназначен для измерения толщины неферромагнитных
покрытий на изделиях из ферромагнитных материалов.
Толщиномер имеет следующие технические
характеристики:
– диапазон контролируемых толщин Т, мкм 10 – 500
– основная погрешность измерения,
мкм, не более 6 … 56 или (0,1Т + 5)
– диапазон рабочих температур, оС – 30 … + 50
– масса прибора, г 150
Внешний вид прибора приведён на рис. 6.3.1.
Прибор представляет собой пружинный динамометр,
снабжённый магнитом, шкалой и калибровочной планкой.
Движок 1 перемещается относительно опорного корпуса 5
со шкалой 4.
Принцип действия прибора основан на измерении силы
притяжения магнита к ферромагнитному основанию.
Величина силы притяжения магнита обратно
пропорциональна толщине покрытия. Толщина покрытия
считывается по шкале 4, расположенной на опорном корпусе,
по положению указателя калибровочной планки 3,
фиксируемой на движке винтом 2.
148
5
1
3
2
4
Рис. 6.3.1. Магнитоотрывной толщиномер Константа М1:
1 – движок; 2 – винт; 3 – калибровочная планка; 4 – шка-
ла; 5 – опорный корпус
6.3.2. Цель работы
Целью лабораторной работы является изучение принципа
действия магнитоотрывного толщиномера, определение его
метрологических характеристик, приобретение навыков
работы с ним, измерение толщины покрытий или плёнок и
обработка результатов измерений.
149
Приборы и оборудование для проведения работы
1. Магнитоотрывной толщиномер Константа М1.
2. Микрометр.
3. Набор плёнок различной толщины.
4. Металлическая пластина.
6.3.3. Подготовка прибора к работе
Перед началом измерения с помощью движка 1
переместите магнит вниз относительно опорного корпуса 5 и
удалите с шаровой поверхности магнита случайно попавшую
металлическую пыль и другие возможные загрязнения
липкими материалами.
6.3.4. Порядок проведения работы
Меры безопасности
Запрещается приступать к работе с прибором, не изучив
меры безопасности.
Задание 1.
Получить статическую характеристику толщиномера.
Выполнение опыта.
Возьмите плёнку, измерьте её толщину микрометром и
положите на металлическую пластину.
Плотно прижмите прибор опорным корпусом к металлической пластине (магнит должен примагнититься к
изделию) и медленно перемещайте движок относительно
упорного корпуса до момента отрыва магнита от покрытия.
Момент отрыва фиксируется по удару оторвавшегося
магнита по корпусу. Снимите показания прибора по
положению указателя калибровочной планки.
Проведите измерения толщины каждой плёнки три раза.
Результаты измерений запишите в табл. 6.3.1.
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]