Контроль технологических напряжений в валах машин из высокопрочных конструкционных сталей методом магнитных шумов

• Автор: Ковалев, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : 11 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА МАГНИТНЫХ ШУМОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ

В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ

КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ

1.1. Анализ причин разрушения валов машин

и пути повышения ресурсов их работы

1.2. Эффект Баркгаузена и комплекс технологических проблем повышения эксплуатационных свойств валов машин

1.3. Анализ физических особенностей контроля

с использованием магнитных шумов

1.4. Анализ информативных параметров и проблемы

практической реализации метода магнитных шумов
Выводы
2. АНАЛИЗ МАГНИТНЫХ ШУМОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
В ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЯХ
2.1. Статистическая модель формирования
энергетических характеристик магнитных шумов
2.2. Статистическая модель формирования
эмиссионных характеристик магнитных шумов
2.3. Прибор «АФС» для контроля методом магнитных шумов
2.4. Исследование взаимосвязи параметров магнитных шумов
с уровнем микро- и макронапряжений
2.4.1. Эксперимент и оборудование
2.4.2. Исследование зависимости параметров
магнитных шумов от уровня микронапряжений
2.4.3. Исследование зависимости параметров
магнитных шумов от уровня макронапряжений

2.4.4. Исследование зависимости параметров
магнитных шумов от остаточных деформаций
Выводы
3. КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТОРСИОННЫХ ВАЛАХ
3.1.Оценка остаточных напряжений
при поверхностном пластическом деформировании валов
3.2. Контроль режимов и параметров упрочнения стали
при поверхностном пластическом деформировании
3.3. Разработка методики контроля технологических напряжений
и качества упрочнения торбионных валов
Выводы
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ТОРСИОННЫХ ВАЛАХ,
ИСПОЛЬЗУЮЩИХ МАГНИТНЫЕ ШУМЫ
4.1. Первичные преобразователи и методика градуировки магнитошумового прибора
для контроля механических напряжений
4.2. Компьютеризированная система
магнитошумового контроля механических напряжений
4.2.1. Описание блока измерения и связи с ЭВМ
4.2.2. Описание алгоритма работы блока измерения
и связи с компьютером
4.2.3. Методический пример адаптивной системы управления алмазным выглаживанием торсионных валов
с использованием магнитных шумов
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.
Повышение технического уровня и эффективности производства машиностроительной отрасли, создание и освоение ресурсосберегающих технологии с улучшением качества продукции определяют устойчивый интерес к проблеме управления остаточными напряжениями (ОН), существенно влияющими на технологические и эксплуатационные свойства металлоизделий. Особое значение приобретает проблема ОН в деталях и узлах ответственного назначения, изготовленных из высокопрочных сталей, условия эксплуатации которых предполагают воздействие существенных механических нагрузок, что подтверждает актуальность проблемы.
Положительное влияние на эксплуатационные и ресурсные характеристики металлоизделий оказывают сжимающие ОН: так, возникающие при некоторых видах обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) напряжения способствуют повышению малоцикловой выносливости конструкционных сталей, износостойкости и сопротивления коррозионной усталости. Сжимающие ОН существенную роль играют в технологии производства и в эксплуатации высокопрочных валов, таких как торсионные валы системы подрессоривания гусеничных машин или стоек шасси летательных аппаратов, работающих в тяжелых условиях циклического и повторно-статического нагруженения. Это обосновывает выбор вида сталей при их производстве с высоким уровнем прочностных и пластических свойствами. К таким материалам относятся среднеуглеродистые высокопрочные легированные стали 30ХГСН2А и 45ХН2МФА-Ш.
Решение задачи повышения долговечности торсионных валов может быть достигнуто за счет оптимального управления технологическими процессами их изготовления. Исследования в указанном направлении обычно ограничивались рамками отдельных технологических операций или группы операций. Однако для установления объективных закономерностей необходимо всесторонне

(микронапряжений), когда его изменения вызваны случайными флуктуациями режимов технологической обработки изделий, на практике крайне сложно. Этим, по-видимому, и объясняется тот факт, что метод МШ не нашел еще широкого применения в системах неразрушающего контроля качества в условиях серийного производства, хотя прекрасно зарекомендовал себя при решении целого ряда исследовательских задач.
Наибольший опыт использования ЭБ в практике неразрушающего контроля имеет фирма «American Stress Technologies» (США). Выпускаемая ею аппаратура, приборы «Rollscan» и «Stresscan» [43, 44] используют в качестве информативного параметра эффективное значение напряжения магнитных шумов. В России известны приборы типа МАША [6], СКИФ [5, 21], БС [9, 15, 21] использующие аналогичные информативные параметры. В институте прикладной физики НАН Белоруссии разработаны приборы «РМША», «ИНСТРОМАТ», использующих двухчастотный режим намагничивания [6, 98]. Разработка в МГАПИ и НИМИ серии приборов типа АФС и ПИОН, использующие средние и текущие параметры ЭДС СБ, позволило надеяться решить задачу промышленного использования метода МШ для контроля технологических напряжений в условиях серийного производства [17, 74, 72, 73, 76, 77, 85, 86, 96, 99]. Вопросы развития конструирования, методического обеспечения и применения этих приборов рассмотрены в настоящей работе.