Повышение прочностной надежности транспортных дизелей (1025560), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

В сущ­ности, определение свойств материала сводится к установлению изменений не­ких параметров используемого физического поля. Иными словами, если на объект исследования, обладающий некоторыми заранее неизвестными способно­стями сопротивления внешним воздействиям, оказать воздействие физическимполем, имеющим известные или заданные параметры то изменения параметровиспользуемого поля, вызванные реакцией объекта, будут представлять «отпеча­ток» его свойств в области, заданной типом физического поля, в качестве кото­рого могут выступать:электрическое;магнитное;электромагнитное;тепловое;механическое.В области исследования материалов наиболее широко представлены элек­тромагнитные методы, которые в зависимости от диапазона частот разделяются82на следующие группы или подвиды (по возрастанию частоты возбуждаемогополя): радиоволновые, СВЧ-методы, инфракрасные, оптические (видимый диа­пазон), ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-методы.

Все эти разновидно­сти, так или иначе, основаны на взаимодействии возбуждающего электромаг­нитного поля с собственными электромагнитными полями материала. Причемнаибольший эффект проявляется тогда, когда частоты возбуждающего поля исобственных полей близки. Частотысобственных электромагнитных полей,лежащие в разных диапазонах, зависят от напряженного состояния материала.Например, самый распространенный на практике рентгеновский метод ис­пользует изменение спектра отраженных лучей, вызываемое изменением часто­ты колебаний узлов кристаллической решетки и изменением расстояний междуузлами или кристаллографическими плоскостями.

Информативными парамет­рами рентгеновского метода являются: интенсивность, положение и ширинадифракционных пиков спектра, определяемые деформацией кристаллическойрешетки.Акустические, в том числе, ультразвуковые методы иногда относят к меха­ническим способам контроля. В сущности, это справедливо, ведь акустическоеполе - это поле механических напряжений, создаваемое тем или иным спосо­бом в ограниченном объеме исследуемого материала и вызывающее колеба­тельные или апериодические смещения частиц материала, т.е. локальные де­формации материала. По сути, этот ограниченный деформированный объем ма­териала является индентером, особенность которого состоит в том, что он мо­жет перемещаться внутри исследуемого материала.

Причем размеры деформи­рованной области определяются не параметрами кристаллической решетки (вслучае металлов) или размерами молекул, а длиной волны возбужденного в ма­териале поля.Дубров А.А. замечает, что все неразрушающие методы относятся не к пря­мым, а к косвенным методам измерения. Большинство косвенных методов, пре­тендующих на количественную оценку, являются относительными, поскольку83основаны на замерах изменений информативного параметра применённого фи­зического поля в нагруженном и разгруженном состояниях материала.

Это дос­тигается либо снятием нагрузки с исследуемого объекта (что на практике воз­можно далеко не всегда), либо использованием образцов-эталонов, сопостав­ляемых с исследуемым объектом. Очевидно, что оба варианта вносят дополни­тельную погрешность неизвестной величины: в первом случае - вследствиепротекания релаксационных процессов, во втором - вследствие не идентично­сти, как условий измерений, так и самих образца и исследуемого объекта,имеющих не только разную предысторию нагружения, но часто и форму. В ре­зультате составляющие результирующей погрешности измерения, не могутбыть оценены количественно. А это значит, что при таком подходе говорить одостоверности количественных результатов измерения механических характе­ристик косвенными методами не корректно.

Таким образом, к настоящему мо­менту все неразрушающие методы контроля не обладают достаточной дляпрактического использования достоверностью, особенно применительно к де­талям сложной формы. Это положение было подтверждено на практике при ис­следовании остаточных напряжений в элементах сварно-литого блока дизеляЧН26/26 магнитным методом, основанным на использовании эффекта магнит­ной анизотропии.В каком-то смысле разрушающие методы также являются косвенными, по­скольку замеряются не напряжения (или деформация) непосредственно, а изме­нение электрического сопротивления тензорезистора. Практика показывает, чтосамыми достоверными на сегодняшний момент являются разрушающие методыконтроля, однако, и они не могут являться эталонными, поскольку в процессевысвобождения элемента механическим способом (сверлением, разрезкой и др.)невольно вносится погрешность.

Сущность разрушающего метода заключаетсяв освобождении от общего массива отдельных элементов детали и измерения вних относительных деформаций с помощью тензорезисторов, предварительнонаклеенных на каждый выделяемый элемент. Остаточные относительные де-84формации в этих элементах равны по величине и обратные по знаку замерен­ным деформациям. При переходе к остаточным напряжениям расчетные фор­мулы должны учитывать изменение знака и тип напряженного состояния. Одиниз таких методов (разрезка) успешно используется в практике Коломенскогозавода, обеспечивая, необходимую точность получаемых результатов.Разрушающим методам контроля остаточных напряжений также присущряд существенных недостатков.

В частности, помимо вывода из строя дорого­стоящей детали, сложности методики и метрологического обеспечения, не­применимости для проектируемых конструкций, метод не позволяет оценитьраспределение остаточной деформации в объеме, (то есть оценить качествен­ную картину распределения остаточных напряжений) ввиду того, что тензорезисторы размещаются на поверхности детали. Также важен тот факт, что экспе­римент фактически уникален, ввиду невозможности его повторного проведенияна той же детали. Это не позволяет установить тенденцию накопления и пере­распределения напряжений в конструкции на различных этапах эксплуатации.Кроме того, метод основан на предположении «упругой разгрузки», то естьуровень фактических остаточных напряжений на момент измерения не долженпревышать предел пропорциональности материала.Уникальность и высокая стоимость доставляемых из эксплуатации илиснятых с производства узлов и деталей дизелей предъявляют повышенные тре­бования к отработке методики определения остаточных напряжений, преду­сматривающей особую тщательность выполнения всех подготовительных и из­мерительных операций.853.1.

ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХНАПРЯЖЕНИЙ В КРЫШКАХ ЦИЛИНДРОВИсследование остаточных напряжений в элементах крышки цилиндра(межклапанных перемычках) начинается с разработки эскиза расположениятензорезисторов. Эскиз расположения тензорезисторов на огневом днищекрышки цилиндра дизеля ЧН 26/26 и линий выделения межклапанных перемы­чек представлен на рис. 3.1. Так как напряженное состояние в межклапанныхперемычках близко к одноосному, применяются одиночные тензорезисторы,или цепочка тензорезисторов.быпускные отдерстияРис. 3.1.

Схема расположения тензорезисторов на огневом днищекрышки цилиндра принятая при измерениях (база тензорезисторов - 5 мм.)При подготовке испытаний необходимо учитывать влияние изменений тем­пературы детали на показания тензорезисторов при последующих измерениях.Для этого используются различные методы температурной компенсации. НаКоломенском заводе при исследовании остаточных напряжений применяетсяметод схемной компенсации, основанный на том, что в измерительную мосто­вую схему помимо активного тензорезистора, расположенного на испытывае­мой детали, включается дополнительный (компенсационный) тензорезистор.Компенсационный тензорезистор наклеивается на не нагружаемый образец (де­таль), имеющий одинаковый с исследуемой деталью коэффициент линейногорасширения материала. Включение в смежные плечи измерительного моста двухтензорезисторов с одинаковыми характеристиками, практически исключаетвлияние изменений температуры на получаемые результаты [84].Методика состоит из нескольких основных этапов:- Подготовка к проведению испытаний- Проведение измерений- Обработка полученных данныхПервый этап методики наиболее трудоемкий и ответственный, посколькувключает такие ответственные операции как подготовка детали к наклейке тен­зорезисторов, наклейка тензорезисторов и их термическая обработка.Подготовка тензорезисторов к наклейке.Предварительно для испытаний отбирается партия тензорезисторов, коли­чество которых должно учитывать возможную их отбраковку при проверке, атакже случайные выходы их из строя при дальнейшей наклейке.

С помощьюоптических средств (при не менее чем 4-х кратном увеличении) тензорезисторыподвергаются визуальному осмотру на наличие механических дефектов. Местоспая выводных концов и чувствительного элемента каждого тензорезистора дляулучшения изоляции, приклеивается клеем (БФ-2Н) к подложке из тонкой пис­чей или конденсаторной бумаги с последующей выдержкой при 18°...20° не ме­нее 3 часов для полного высыхания клея.Измерительным мостом постоянного тока или электронным омметромпроверяются сопротивления тензорезисторов с точностью до 0,01 Ома и подби­раются пары тензорезисторов (активный и компенсационный) таким образом,87чтобы разница сопротивлений в паре не превышала 0,05 Ом.Подготовка поверхности детали.Чистота обработки металлической поверхности в местах наклейки тензорезисторов должна иметь высоту микронеровностей в пределах 6,3 < R z < 10.

Характеристики

Список файлов диссертации