Трушаков Дмитро Володимирович. Автоматизована система неруйнівного контролю порушень суцільності металу при виготовленні деталей циліндричної форми

Краткое описание

Трушаков Дмитро Володимирович. Автоматизована система неруйнівного контролю порушень суцільності металу при виготовленні деталей циліндричної форми: дис... канд. техн. наук: 05.13.07 / Кіровоградський національний технічний ун-т. - Кіровоград, 2004

Трушаков Д.В. Автоматизована система неруйнівного контролю порушень суцільності металу при виготовленні деталей циліндричної форми Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 Автоматизація технологічних процесів Кіровоградський національний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Кіровоград, 2004.
Дисертація містить результати теоретичних та експериментальних досліджень по удосконаленню неруйнівного контролю відповідальних деталей гідронасоса шляхом створення автоматизованої системи контролю на основі метода вихорових струмів. Запропоновано спосіб повного відстроювання від впливу зазора між вихорострумовим перетворювачем та контрольованою поверхнею феромагнітного вироба. Здійснено технічну реалізацію макетів вихорострумового дефектоскопа та автоматизованої системи на базі однокристального мікроконтролера сімейства MCS51.

У дисертаційній роботі подане нове рішення актуальної науково-технічної проблеми підвищення якості відповідальних деталей реверсивного насоса змінної продуктивності об’ємного гідропривода ГСТ-90, у процесі їх виготовлення, завдяки використанню побудованої автоматизованої системи неруйнівного контролю порушень суцільності металу. В процесі виконання роботи отримані наступні найбільш важливі наукові та експериментальні результати.
1. Проведені дослідження можливостей різних методів неруйнівного контролю стосовно контролю відповідальних деталей циліндричної форми гідронасоса ГСТ-90 плунжера, розподільника та сепаратора, показали, що в даному випадку найбільш придатним є електромагнітний (вихорострумовий) метод неруйнівного контролю.
2. Проведений аналіз існуючих конструкцій та властивостей вихорострумових перетворювачів, які є основним функціональним елементом автоматизованої системи неруйнівного контролю порушень суцільності металу, виявив, що:
- для контролю зварних швів у плунжерах, враховуючи анізотропію, в якості первинного перетворювача обрано вихорострумовий перетворювач з П-подібним осердям;
- при контролі розподільника та сепаратора для реєстрації дефектів типу тріщина обрано вихорострумовий перетворювач зі стрижневим осердям.
3. Розробка і аналіз математичних моделей накладних вихорострумових перетворювачів з П-подібним та стрижневим осердями показав, що:
- залежність величини внесеної індуктивності вихорострумового перетворювача від співвідношення зміни ширини тріщини (T) до діаметру магнітопровода перетворювача (D) при умові, щоописується за лінійним законом;
- залежність величини внесеної індуктивності вихорострумового перетворювача від співвідношення зміни повітряного зазору між перетворювачем та контрольованою поверхнею (d) до діаметру магнітопровода перетворювача (D) при умові, щоописується за гіперболічним законом.
Таким чином, у отриманому від перетворювача сигналі можнавідокремити інформацію про наявність тріщіни від інформації про наявність повітряного зазору (проміжку).
4. Аналіз перешкоджаючих факторів при вихорострумовому контролі виявив, що в умовах цеху основним зовнішнім перешкоджаючим фактором, який впливає на якість показань, є зміна зазору (проміжку) між накладним вихорострумовим перетворювачем та контрольованою поверхнею. Для його подолання була розроблена та використана методика відстроювання від впливу зазору між датчиком та контрольованою поверхнею у вихорострумовій дефектоскопії феромагнітних виробів.
5. В результаті проведених експериментальних досліджень накладних вихорострумових перетворювачів з П-подібним та стрижневим осердями були отримані експериментальні залежності вносимих нормованих індуктивностейвід ширини тріщиниТі величини зазоруd. Ці залежності відповідають розробленій математичній моделі. Адекватність моделі оцінено методом математичної статистики. Розбіжність складає не більше 5%.
6. Розроблені структурні і принципові схеми та виконано макети вихорострумових дефектоскопів основних вимірювальних блоків автоматизованої системи - для контролю плунжерів та для контролю розподільника і сепаратора, в принцип дії якого покладені інженерні рішення, на які отримані деклараційні патенти України.
7. В результаті аналізу обгрунтовано конструкцію, принцип дії і алгоритм роботи макета автоматизованої системи неруйнівного контролю, а також розроблені структурна і принципова схеми макета. В принцип дії системи покладено:
- покрокове сканування досліджуваної поверхні;
- фіксація та порівняння інформації, що отримана при скануванні на кожному кроці, з попередньо записаною інформацією в постійному запам’ятовуючому пристрої, яка була отримана від еталонів (бездефектних деталей);
- при знаходженні граничного дефекту” негайне бракування деталі.
8. В результаті проведених досліджень та аналізу даних функціонування макета автоматизованої системи неруйнівного контролю було виявлено, що:
- величина кроків радіального та кутового переміщення вихорострумового перетворювача не перевищує 1 мм (діаметра осердя);
- коливання зазору при скануванні поверхні розподільника та сепаратора між вихорострумовим перетворювачем та контрольованою поверхнею не перевищували 0,9 мм. Ці коливання зазору не впливають на якість показань завдяки розробленому способу повного відстроювання від впливу зазору;
- дефекти на зразках деталей надійно реєструються.
Отримані техничні характеристики макета відповідають технічним вимогам.
9. Проведено розрахунок економічної ефективності автоматизованої системи неруйнівного контролю відповідальних деталей гідронасоса. Величина економічного ефекту при використанні даної системи при річному плані випуску насосів 13911 штук, дорівнюєЕрічн=31546,42 грн. Період окупності додаткових капітальних вкладень складаєТок=1,55 роки.