Неразрушающий контроль металлов и изделий

Неразрушающий контроль металлов и изделий

Контрольная работа

Задача 1

Исходные данные составляют с учетом таблицы 2.1 и 2.2. [1]

Для составления исходных данных используем последнюю цифру шифра (цифру 9):

Dt - интеграл наработки 0 - 8000 ч;

n - количество сечений наработки 9;

Диагностический параметр электропроводность g - 10-38, МСм/м.

Тренд положительный (+).

Cреднее значение электропроводности в первом сечении- 10 В.

Cреднее значение электропроводности в девятом сечении- 38 В.

Выбираем интервал изменения диагностического параметра g (электропроводности) и откладываем по оси ординат графика.

В виду того, что интервал наработки от 0 до 8000, а количество сечений n= 9, то шаг между сечениями будет равен .

На каждом шаге откладываем произвольно, но с одинаковым интервалом ряд точек в соответствии схемы, которая приводится в таблице.

Все построения и разметка точек приведена на рисунке 1.

g, МСм/м - это исходный диагностический параметр, характеризующий электропроводность.

Составим базу данных по электропроводности и наработке:

Коэффициент корреляции

, (2.5)

где K_g,t - второй смешанный центральный момент;

s_t - среднеквадратичное отклонение по наработке;

s_g - среднеквадратичное отклонение по электропроводности;

g (τ)- значение электропроводности;

t - время наработки.

;

; , (2.6)

где  - соответственно текущее и среднее значения электропроводности, МСм/м;

 - соответственно текущее и среднее значения наработки, час;

N- общее число точек, n - количество сечений

По результатам расчета с применением ЭВМ

4000

K_g,t = 20629.03 s_g = 8,77; s_t = 2429,655; ρ =0,967.

Центры тяжести сечений (медианы)

НОМЕР СЕЧЕНИЯ

Полученную совокупность точек описываем прямой линией (предполагаем линейную корреляцию) по методу наименьших квадратов.

Согласно этого метода в уравнении прямой, вида g = at + b; ,

;

где m_g, m_t - математическое ожидание соответственно напряжения и наработки.

Результаты расчета: a =0,003495; b =10,355.

Уравнение прямой: g = 0,003495t +10,355.

. Находим ширину разброса для трех произвольно взятых распределений согласно отношения:

 ±d = V×s_t = 3×8,77 = ± 26,31;

где ν - табличный коэффициент, зависящий от принятого уравнения вероятности и количества экспериментальных точек.

Принимает при Р = 0,997; ν = 3.

Анализ формулы показывает, что ширина доверительного интервала слишком завышенная, при такой ширине доверительного интервала невозможно будет в перспективе найти предельную наработку.

На основе книги по математической статистике [4] ширину доверительного интервала, если считать, что доверительные границы расположены симметрично относительно математического ожидания, можно вычислить по формуле:

,

где  -значение функции Лапласа, определяемое по таблице;

[-1] - указывает на обратный порядок работы с таблицей Лапласа;

β- заданная величина доверительной вероятности, она задана 0,997.

 в рассматриваемом случае .

По таблице функции Лапласа значение функции равно: =2.96.

Тогда ширину доверительного интервала найдем как

(2.7)

Тогда для произвольно взятых сечений 1, 3, 6 и 8 по формуле 2.5 находим среднее квадратичное отклонение, а далее по формуле (2.7) находим ширину доверительных интервалов.

. Через четыре точки, соответствующие верхним границам каждого из распределений, проводим осредненную линию верхнего доверительного интервала модели.

Учитываем, что при положительном тренде предельная наработка определяется при пересечении верхнего доверительного интервала функции с горизонтальной линией на графике равной «среднее значение параметра на первом сечении +30%.»

Примечание. Считаю, что в методичке [1] допущена ошибка исходя из примера на стр. 13. Предельное значение 49 м/с никак не получится для первого сечения при значении 20 мм/с. Значение должно быть 26,6.

Поэтому предельное значение параметра находим, пользуясь следующим правилом: «среднее значение параметров на первом и последнем сечениях +30% от среднего значения параметров на первом и последнем сечениях», т.е. в рассматриваемом случае это значение будет составлять 31,2. Расчет:

Строим верхний доверительный интервал. От центров тяжести для четырех произвольно взятых сечений на ширину верхнего интервала d₁ d₃ d₆ d₈ откладываем прямую линию. Пересечение двух линий - верхней границы с верхним доверительным интервалом дает искомое предельное значение наработки для рассматриваемого случая t_пр »5220 час.

График построения исходных значений диагностического параметра по наработке

Рис.1

Задача 2

Исходя из заданного элемента конструкции, вида возможных повреждений (неисправностей) обосновать выбор метода неразрушающего контроля, описать технологию контроля выбранным методом на практике. Текст должен сопровождаться эскизом детали и другими необходимыми графическими материалами, поясняющими процесс контроля.

Исходные данные задачи выбираются по таблице 2.3 по последней цифре шифра.

Рис.1. Объект исследования - пластина из Fe

В настоящее время при обслуживании авиационной техники для диагностики деталей широко применяют следующие методы неразрушающего контроля:

Визуально-оптический;

Цветной;

Люминесцентный;

Магнитопорошковый (магнитный);

Вихретоковый ;

Ультразвуковой;

Радиографический

Для стальной пластины можно применить как визуально-оптический, так и цветной методы неразрушающего контроля, поскольку видом дефекта является коррозия.

Визуально-оптический метод контроля

Визуально-оптический (ВО) контроль основан на использовании законов геометрической оптики, т. е. законов распространения, отражения и преломления лучей света в системах оптических приборов. В понятие «свет» включают электромагнитное излучение с длиной волны от 400 до 750 нм, воспринимаемое человеческим глазом, а также излучение в инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра. ВО контроль проводится в основном в видимом свете. Оптические системы приборов образуют изображение осматриваемого объекта и передают его в глаз человека.

Видимость любого предмета, помимо субъективных особенностей реакции зрения на предмет, определяется его объективными свойствами: контрастом, яркостью, угловыми размерами, резкостью его контуров, а также продолжительностью видения. Каждому из указанных свойств соответствует свой абсолютный порог, ниже которого предмет не может быть виден, сколь бы благоприятны ни были условия наблюдения по остальным факторам. Однако наиболее существенно влияют на видимость предметов два фактора: контраст и угловые размеры.

Минимальный различаемый глазом яркостный контраст предмета и фона называется порогом контрастной чувствительности зрения. Для большинства людей он составляет 1-2%. При осмотре деталей этот порог для сочетания дефект - поверхность детали выше и составляет 5% и более. Это объясняется низкой яркостью дефектов и поверхности детали, малыми угловыми размерами дефектов, наличием бликов, а также воздействием других мешающих факторов. Практически контраст дефектов, например трещин на деталях, составляет от 0-1% до 15-20%. Следовательно, некоторые дефекты имеют контраст меньше реального порогового значения. Они не могут быть обнаружены глазом.

Однако даже при большом контрасте и достаточной освещенности глаз может различать только те элементы рассматриваемого предмета, угловой размер которых выше некоторой величины. Эта величина, называемая остротой зрения, для нормального глаза в оптимальных условиях осмотра равна 1'. Средняя острота зрения людей составляет 2-4'. При остроте зрения 2' на расстоянии 250 мм глаз может различать фигуры размером не менее 0,15 мм. При контроле с помощью оптических приборов происходит увеличение углового размера рассматриваемого объекта. Острота зрения увеличивается во столько раз, во сколько увеличивает оптический прибор. Это позволяет видеть мелкие объекты наблюдения, размеры которых находятся за пределами границы видимости невооруженного глаза. Кроме того, приборы, в которых лучи света изменяют направление, позволяют осматривать детали и поверхности элементов конструкций, скрытые близлежащими деталями и не доступные прямому наблюдению.

С ростом увеличения оптических приборов существенно сокращается поле зрения и уменьшается глубина резкости, быстрее наступает усталость человека, а также снижается производительность и достоверность контроля. Поэтому для осмотра деталей в основном применяют оптические приборы увеличением не более 20-30. Дефекты даже относительно больших размеров, не видимые невооруженным глазом из-за малого их контраста с фоном, при использовании оптических приборов также не обнаруживаются.

Оптические приборы применяют:

для поиска "поверхностных дефектов на деталях при ВО контроле, а также для обнаружения мелких трещин при цветном и магнитопорошковом контроле;

для поиска мест деформации и разрушения деталей и силовых элементов авиационных конструкций;

для определения вида, анализа характера, оценки степени опасности поверхностных дефектов, обнаруженных при контроле деталей ультразвуковым, токовихревым, цветным и магнитопорошковым методами;

для оценки отложений нагара, поиска загрязнений, течей, обнаружения посторонних предметов внутри закрытых конструкций.

Оптические приборы по назначению разделяют на три группы:

. Приборы для контроля близко расположенных объектов (лупы, микроскопы).

. Приборы для контроля удаленных объектов (телескопические лупы, бинокли).

. Приборы для контроля скрытых объектов и осмотра внутренних поверхностей отверстий, полых деталей и закрытых конструкций (эндоскопы, перископы, бороскопы и др.).

Бинокулярное зрение предпочтительнее при ВО контроле, чем монокулярное, особенно при контроле деталей и изделий сложной формы. Оно обеспечивает более правильное восприятие пространства, объема и формы рассматриваемых объектов, позволяет точнее оценивать их взаимное расположение. При бинокулярном зрении наблюдатель обладает более высокой чувствительностью к различию яркости объектов. Осмотр двумя глазами менее утомителен, чем одним, вследствие защиты глаз от попадания постороннего света. Поэтому более высокой эффективности достигают при ВО контроле с применением бинокулярных приборов, обеспечивающих стереоскопический эффект при осмотре деталей.

Рассмотрим визуально-оптический метод неразрушающего контроля. Краткую характеристику указанного метода можно представить в виде таблицы №1

Таблица 1

Телескопическая система приборов (телескопических луп и биноклей) для контроля удаленных объектов состоит из двух частей - объектива и окуляра. Она аналогична оптической системе микроскопа (см. рис. 2), но в отличие от нее в телескопической системе задний фокус объектива совмещен с передним фокусом окуляра, а передний фокус объектива и задний фокус окуляра находятся в бесконечности.

Рис.2. Телескопическая лупа ЛПШ-474

Назначение объектива - давать действительное изображение рассматриваемого объекта. При значительном удалении объекта лучи, исходящие из любой его точки, практически параллельны. Действительное, обратное и уменьшенное изображение объекта получается в фокальной плоскости объектива и в фокальной плоскости окуляра. В окуляр наблюдатель видит обратное мнимое, как правило, увеличенное, изображение удаленного объекта.

Телескопическая лупа является многоцелевым прибором. Лупа, установленная на штатив, используется как монокулярный микроскоп. Лупа на рукоятке применяется для осмотра удаленных объектов. Для контроля в эксплуатации наиболее широкое распространение получили телескопические лупы ЛПШ-474 и ТЛА.

Телескопическая лупа ЛПШ-474 (рис. 2) представляет собой призменный монокуляр с увеличением 4, на объектив которого надевают сменные насадки, позволяющие изменять общее увеличение лупы, диаметр поля зрения и рабочее расстояние (табл. 2).

Таблица 2 Технические данные оптической системы лупы ЛПШ-474

Эту лупу выпускают в двух вариантах. В лабораторном варианте она крепится на настольном штативе, а в полевом- на съемной ручке.

Бинокли применяются для осмотра деталей и конструкций ЛА, удаленных от глаза, как правило, на расстояние от 3 м и более.

Изготовляют бинокли двух типов: призменные и галилеевские. В зрительных трубах призменного бинокля для образования прямого изображения служит оборачивающая система из двух призм. Такие бинокли имеют малые размеры, большое поле зрения, повышенную стереоскопичность, увеличение от 3 до 18, угол поля зрения от 4 до 13°.

В галилеевском бинокле окуляром служит рассеивающая линза, которая образует прямое изображение. Эти бинокли проще в конструкции, обладают большой светосилой, имеют увеличение от 2,6 до 6 и угол поля зрения в пределах 5-25°.

Телескопические лупы и бинокли применяют для осмотра увеличенного изображения деталей и узлов авиационной техники, доступных непосредственному осмотру, но расположенных от глаза наблюдателя на расстоянии более 0,6-0,8 м. На планере осматривают обшивку стабилизаторов и килей, каналы всасывания двигателей, болты и оси подвески управления стабилизаторов, мачты и узлы крепления антенн, рычаги, карданы управления закрылками и другие детали. При осмотре с помощью телескопических луп и биноклей обнаруживают обрывы и обгорание пера лопаток, риски на их поверхности, деформацию кромок, обрывы болтов и шпилек; деформацию резьбы; повреждение контровок, крупные трещины обшивки, развивающиеся от отверстий под заклепки, коррозию, вмятины обшивки около узлов крепления; выпадание, перекос и ослабление заклепок (по отслаиванию лакокрасочного покрытия, образованию венчиков вокруг головок заклепок и т. д.) и другие повреждения и разрушения деталей и узлов.

Ниже приводится технологическая карта осмотра пластины.

электропроводность неразрушающий контроль деформация

Технологическая карта

Подготовка к работе и контроль пластины

Список литературы

1.       Александров В.Г. Контроль технической исправности самолетов и вертолетов. М.: Транспорт, 1976 г.

.         Неразрушающий контроль металлов и изделий. Беда П.И, Выборнов Б.И., Глазков Ю.А. М.: Машиностроение.

.         Лахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1980.

.         Дубинин Г.Н. , Тананов А.И. Авиационное материаловедение, М.: Машиностроение, 1988 г.

.         Кнорозов Б.В. и др. Технология металлов. М.: Металлургия, 1977 г.

.         Ремонт летательных аппаратов. Под ред. Н.Л. Голего. М.: Транспорт, 1977 г.

.         Контроль технической исправности самолетов и вертолетов. Справочник. Под редакцией В.Г. Александрова. М.: Транспорт, 1976 г.