Структурно-логическая схема дисциплины
"Неразрушающий контроль физико-механических характеристик и структуры материалов"
(НКФМХ и СМ)
ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ ДИСЦИПЛИНЫ
Библиографический список
Основной
1. Неразрушающий контроль: справочник: в 7 т. /под ред. В.В. Клюева. -М.: Машиностроение, 2003-2004.
2. Неразрушающий контроль: практ. пособие: в 5 кн. /под ред. В.В. Сухорукова. –М.: Высш. шк., 1991-1993
Дополнительный
3. Глаговский, Б.А. Низкочастотные акустические методы контроля в машино-строении/Б.А. Глаговский, И.Б. Московенко. - Л.: Машиностроение, 1977. - 208 с.
4. ГОСТ 25961-83 (СТ СЭВ 3313-81) Инструмент абразивный. Акустический метод контроля физико-механических свойств. - М.: Изд-во стандартов, 1984. – 16 с.
5. Московенко,И. Б. Неразрушающий акустический контроль качества материалов и изделий методами свободных и вынужденных колебаний: дис. д-ра техн. наук / НПК "Абразивы и шлифование". - СПб., 2002. - 251с.
6. Ботаки, А.А. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструк-ционных материалов / А.А. Ботаки, В.Л. Ульянов, А.В. Шарко. - М.: Машиностроение, 1981.-80 с.
7. Электроника и автоматика в абразивной промышленности / Б.А. Глаговский, [и др.]. - Л.: Машиностроение, 1972.-208с.
Опорный конспект
Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с физическими основами и аппаратурой для неразрушающего контроля качества изделий и материалов по их физико-механическим свойствам (ФМС). В процессе обучения студенты получают знания о различных физико-механических характеристиках разнообразных изделий и материалов и связи этих характеристик с эксплуатационными параметрами, приобретают навыки работы с приборами, реализующими процесс определения ФМС.
Основной формой обучения является самостоятельное изучение рекомендованной литературы. По основным вопросам программы читаются лекции, организуются консультации. Навыки работы с приборами и опыт применения неразрушающих методов контроля студенты получают при выполнении лабораторных работ.
Введение
Развитие научно-технического прогресса во всех отраслях промышлен-ности, обеспечение конкурентоспособности, безопасности и надежности выпускаемой продукции неразрывно связаны с использованием методов и средств контроля качества исходного сырья, материалов, деталей и готовых изделий.
В зависимости от того, для каких целей предназначен тот или иной материал, деталь, изделие, критерии их качества могут быть самыми разнообразными и выражаться как в виде отдельных показателей, так и в виде комплекса показателей. Большое разнообразие показателей качества обусловливает большое количество методов и средств контроля, основанных на различных физических принципах. Разработка надежных методов контроля требует углубленных знаний как о различных свойствах материалов, их взаимосвязи между собой и связи этих свойств с показателями качества, так и знаний о существующих методах и средствах измерений и неразрушающего контроля.
В настоящем учебно-методическом комплексе рассматриваются различ-ные физико-механические характеристики материалов, определяющие их качество и методы их контроля. Представлены сведения о следующих методах неразрушающего контроля: акустические, электромагнитные, вихретоковые, радиоволновые, тепловые, радиационные методы. Описывается применение неразрушающего контроля для определения упругих констант материалов и оценки качества изделий из различных материалов: строительных, огнеупорных, углеродных изделий, абразивных инструментов, заготовок из чугуна, изделий из высокопрочной керамики и синтетических высокотвердых материалов.
Предлагаемый курс тесно связан с другими дисциплинами, относящи-мися к технической диагностике, например с курсами «Физические основы получения информации» и «Методы и приборы дефектоскопии изделий». Для неразрушающего контроля физико-механических характеристик и структуры материалов могут быть использованы те же приборы, например ультразвуковые дефектоскопы, основное назначение которых – определение дефектов в изделиях. Поэтому в рамках настоящего курса об этих приборах будут сообщены лишь краткие сведения, касающиеся особенностей их применения для целей определения физико-механических характеристик изделий и контроля их качества. Основное внимание будет уделено приборам и методам, которые в основном не предназначены для целей дефектоскопии (нахождения дефектов в изделии), но позволяют определять те или иные характеристики изделий или материалов, связанные с их качеством и оценивать стабильность технологического процесса их изготовления и эксплуатационные показатели. К таким методам относится, например, низкочастотный акустический метод контроля, основанный на измерении частот собственных колебаний изделий.
Особое внимание уделено организации контроля, показан порядок работы над введением контроля на примере низкочастотного акустического метода.
Общие вопросы
Испытания по определению физико-механических характеристик различ-ных изделий и материалов необходимо проводить как в лабораторных условиях при проведении научных исследований, так и в производстве.
В процессе научно-исследовательских работ, например при разработке новых материалов или при поиске новых областей их применения, необходи-мость проведения таких испытаний связана с возможностью сравнения свойств вновь разрабатываемых материалов со свойствами известных материалов. Кроме того, используя полученные результаты испытаний, возможно отрабаты-вать технологический процесс изготовления, добиваясь нужных свойств изделия или материала. При научных исследованиях обычно интересуются такими фундаментальными физическими величинами, как упругие константы, плотность и т. п.
В производстве основная цель проведения НКФМХ и СМ состоит в определении качества изделий и материалов. Под качеством продукции пони-мается совокупность свойств продукции, обусловливающих ее способность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением, т. е. определенные эксплуатационные показатели. Важным показателем качества является надежность – способность объекта при соблюдении условий эксплуа-тации сохранять в установленных пределах эксплуатационные показатели во времени. Технический контроль – это проверка соответствия объекта установ-ленным техническим требованиям.
В процессе производства выполняют следующие виды контроля: ВХОДНОЙ (контроль продукции, поступающей к потребителю и пред-назначенной для использования при изготовлении другой продукции), ОПЕРАЦИОННЫЙ (контроль продукции во время выполнения и после завершения технологической операции), ПРИЕМОЧНЫЙ (контроль продук-ции, по результатам которого принимается решение об ее пригодности к поставкам потребителю и использованию). На стадии эксплуатации производят ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ контроль, в котором различают входной, профилак-тический и текущий виды контроля. Контролю подвергают или все единицы продукции (такой контроль называют СПЛОШНЫМ), или некоторую часть продукции (ВЫБОРОЧНЫЙ контроль). При выборочном контроле решение о соответствии техническим требованиям принимается по результатам контроля выборки из исследуемой партии изделий.
Испытания физико-механических характеристик и структуры материала могут быть проведены разрушающими и неразрушающими методами.
К разрушающим методам относятся все прямые методы определения прочностных характеристик, некоторые методы определения структуры, плотности, пористости и др. При проведении таких испытаний контролируемое изделие разрушают либо, вырезая из него образцы для проведения испытаний, либо проводя прочностные испытания на всем изделии. К недостаткам разрушающих методов относятся их невоспроизводимость, существенная трудоемкость и недостаточная надежность, поскольку такой контроль может быть только выборочным и не гарантирует идентичность других изделий даже в той же технологической партии.
Неразрушающие методы контроля являются быстродействующими, позволяют производить контроль большого количества изделий, а при необходимости дают возможность организовать сплошной контроль.
Большинство методов НКФМХ и СМ позволяют определять упругие константы, акустические характеристики, свойства магнитных и других физических полей. Если эти показатели заложены в технические требования на продукцию, то такие измерения прямо характеризуют качество продукции. Во многих случаях, однако, в технические требования закладываются прочностные характеристики, показатели твердости, пористости, напряженности и др. Для этих параметров результаты НКФМХ и СМ являются косвенными показате-лями, которые используются для контроля качества изделий путем определения с их помощью нужных характеристик по найденным заранее эксперимен-тальным путем корреляционным зависимостям.
Курс лекций по данной дисциплине включает описание физико-механических характеристик различных материалов, физические основы методов их определения, принципы действия и метрологическое обеспечение приборов и установок, используемых для НКФМХ и СМ. Кроме того, рассматривается применение НКФМХ и СМ при статистических методах контроля на различных переделах технологических процессов изготовления изделий из различных материалов.
Вопросы для самопроверки
1. Для решения каких задач используются методы НКФМХ?
2. Какие научные и технические проблемы решаются с помощью НКФМХ?
3. Можно ли с помощью НКФМХ повысить качество выпускаемой продукции?