Исследование вихретокотеплового метода дефектоскопии электропроводящих изделий и разработка средств неразрушающего контроля их качества

• Автор: Исаев, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с.

Оглавление:
Введение
Гл. I Методы и приборы неразрушающего контроля параметров тонколистовых и многослойных изделий и их дефектоскопия
1.1. Анализ существующих методов и средств неразрушающего контроля тонколистовых и многослойных проводящих изделий и выяявленнии дефектов в них
1.2. Обоснование актуальности и выбор направлений разработки и усовершенствования вихретокотеплового
метода дефектоскопии
1.3. Основные результаты и выводы по главе 1
Гл.2. Теоретические исследования вихретокотеплового метода дефектоскопии
2.1. Вихретокотепловой метод неразрушающего контроля системы «металлическая пластина - диэлектрическое
основание»
2.2. Расчет теплового поля, возбуждаемого вихревыми токами в системе «металлическая пластина - диэлектрическое основание».
2.3. Математическое моделирование вихретокотеплового взаимодействия с дефектами сплошности.
2.4. Основные результаты и выводы по главе 2.
Гл.З. Исследование возможности использования переходных тепловых процессов для вихретокотепловой дефектоскопии и определения физико-механических параметров изделий. Разработка способов их контроля.
3.1. Теоретические исследования переходных тепловых процессов при 5(4)-воздействии
3.2. Способы контроля утонений (коррозии) листа и коэффициента температуропроводности при тепловом воздействии вида 8(1:)-функции
3.3. Исследование переходных тепловых процессов при воздействии вида ЬСф-функции Хевисайда и импульса конечной длительности
3.4. Способы контроля толщины и коэффициента температуропроводности при тепловом воздействии вида Ьф-функции и импульса конечной длительности
3.5. Исследование влияния неравномерности распределения вихревых токов по толщине ОК
3.6. Влияние конечной длительности фронта импульса тока возбуждения ВТП
3.7. Выводы по гл. 3
Гл.4. Разработка вихретокотепловых средств
дефектоскопии металлоизделий
4.1. Структурная схема и алгоритм ВТТ метода селективного НК толщины (коррозии), температуропроводности и удельной электрический проводимости тонколистовых изделий и покрытий
4.2 Разработка ВТТП и прибора для дефектоскопии НК качества соединений тонких металлических листов и покрытий на
диэлектрическом основании.
4.3. Разработка импульсного вихретокотеплового
дефектоскопа
4.4. Экспериментальные исследования и практическая
реализация результатов работы
4.5. Выводы по гл. 4.
5. Основные результы и выводы
Библиография

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ВТ - вихретоковый метод НК ВТП - вихретоковый преобразователь ВТТ - вихретоко-тепловой метод НК НК - неразрушающий контроль ОК - объект контроля ФМП - физико-механические параметры ЭМ - электромагнитный ТП - тепловой преобразователь ВТТП — вихретепловой преобразователь ХТГ - хронологическая термограмма а - коэффициент температуропроводности с - объемная теплоемкость/удельная/ су - удельная теплоемкость при постоянном объеме Я - радиус преобразователя с! - толщина объекта контроля Ь - ток возбуждения
Б о - обобщенный параметр времени, в теории теплопроводности — число Фурье
I - плотность вихревых токов Нт - амплитуда напряженности магнитного поля ЬЩ - единичная функция Хевисайда ш - масса
М - коэффициент взаимной индуктивности Р — мощность активная
р - поверхностная плотность вводимой в ОК тепловой мощности ру - объемная плотность вводимой в ОК тепловой мощности Т - температура I — время
1ф - длительность фронта импульса, тн - время нагрева — плотность теплового потока q," - объемная плотность теплового потока <3 - количество тепла в - тепловая активность
аа - температурный коэффициент сопротивления
Р - обобщенный параметр ВТ преобразователя
Ь - зазор между ВТТП и ОК
5 - глубина проникновения вихревых токов
8(Т) - функция Дирака
X -коэффициент теплопроводности
Рг— относительная магнитная проницаемость
V - коэффициент, характеризующий удаленность конца изделия от
ВТТП
Рэ - удельное электрическое сопротивление
а - удельная электрическая проводимость
со - угловая частота колебаний тока возбуждения

используем функции Грина И g2) и применим прямое и
обратное преобразование Бесселя по «г» и Лапласа по «Ь> [92].
Введем нормированные величины:
_ г _ 2 _ Я2В
п ~~7Г'Тг _Л~
1д Лд СС [-} СС{

Тогда после математических преобразований получим для точек на поверхности листа (2=0) (фактически для всех точек тонкого листа) и основания следующие формулы.
Г1(г.,г.) = 7’0(г.,/.)-%](г.,г.)г,(г.,г-о.,п-'о.)о.сЛ0. (2.21)
(2.22)
Т2 (г. ,(.)= I— | |1(г0. Д0. )г, (г. ,г0.,с,-с0 )га,с1г0.Ж(1.

Г0(г.,П) =ТМ ,0)|Л',О.,г„, ,Пг0)<*Ь.г0.
Функции Грина [ ]:
(п,г0.,;.)

г.г0.
V 2<* У
(г,,г0.,П) = —

(2.23)
(2.24)

10(х)=[(х)е" 10 (г0Л):

Выражение для расчета параметра «Тм»: Тм
атн(с0цй1й)-

Тн=1ЧТв - время нагрева или длительность включения обмотки возбуждения.
- число периодов (Тв)тока возбуждения (1в) в катушке ВТП.
Векторный потенциал А «(г0*,0) на поверхности определяется выражением (2.18) при г=[95].
Полученные выражения позволяют исследовать изменение температуры системы «пластина-основание» на начальном этапе [0,ти] интервала возбуждения тепловой волны.
С учетом малости интервала интегрирования тн по сравнению с характерными постоянными времени тепловых процессов Т|=К2в/ап, т2=К2в/осо и начального условия Т(0)=0, переходя к нормированным величинам, получим:
Т|— Тм Ба(г*) г1“ ф(Б)
(2.25)