CC BY
5
УДК 539. 531
Б.Н. Стихановский, Е.С. Чернова, М.В. Скобликова, * Ю.Ю. Кортусова Омский государственный технический университет, г. Омск *Военный учебно-научный центр сухопутных войск «Общевойсковая академия вооруженных сил РФ» (филиал, г. Омск)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОСТЕЙ И ДЕФЕКТОВ В РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ КВАЗИПЛАСТИЧЕСКОГО УДАРНОГО БОЙКА
В работе рассматривается измерение упругого отскока от испытуемого материала с целью определения качества поверхности и внутренних слоев. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими существующими методами, такими как радиационный, ультразвуковой и т.п. Главным образом, он является безопасным, сравнительно дешевым, не требующим специальной подготовки оператора. Кроме того, волны деформаций, проходящие через материал испытуемого тела и отражающиеся от свободных поверхностей, влияют на отскок ударника. Бойки, которые ранее применялись при отскоке, изготавливаются, в основном, из инструментальной стали [1].
Зачастую требуется контролировать материалы с плотностью, много меньшей, чем плотность стали. Например, дерево, пластмасса, бетон, алюминий. Появилось мнение о проведение исследований с бойками из различных материалов с большим диапазоном плотности, либо с бойками стаканного типа, приведенная плотность которых соответствует плотности легких материалов.
Кроме того, чтобы увеличить число ударов при сбросе бойка, использовался ударник
[2], в котором шар при ударе принудительно поворачивался и успевал за одно падение в направляющей трубке совершить несколько десятков ударов, т.е. происходил так называемый «квазипластический удар». Данная конструкция позволяла повысить информативность отскока в несколько раз, что заметно увеличивало точность измерений и качество контроля.
Квазипластический ударный боек - устройство, предназначенное для контроля полостей и дефектов в образцах из различных материалов методом упругого отскока.
Составными частями ударника (рис. 1) являются:
- корпус,
- пружина,
- стальной боек,
- крышка,
- направляющая.
Внутри корпуса ударника (1) размещена пружина (2), положение которой определяется направляющей (5), расположенной в основании корпуса. Пружина фиксирует стальной боек
(3), который помещен в отверстии крышки (4). Отверстие предназначено для поворота бойка при проведении измерений.
Рис. 1. Квазипластический ударный боек
Применение квазипластического ударного бойка позволяет повысить информативность отскока в десятки раз, поскольку при ударе об испытуемый образец боек совершает многократный отскок.
Для определения полостей и дефектов методом упругого отскока использовалась установка [3], представляющая собой основание, на котором закреплена полая трубка, высотой 800 мм. На трубке имеется шкала для определения величины отскока.
Под полую трубку устанавливается испытуемый образец, изготовленный из любого материала, предназначенный для контроля наличия в нем полостей и дефектов. С высоты 800 мм, определяемой по шкале, боек сбрасывается в трубку, после чего фиксируется величина отскока от испытуемого образца.
В настоящей работе в качестве испытуемого образца использовались два стальных цилиндра (Сталь 45).
Первый цилиндр массой ш = 5,22 кг и удельным весом У= 7,8 г/СМ3 был без видимых полостей и пустот. Результаты измерения величины отскока от данного образца с вышеуказанной высоты сведены в таблицу 1. Для получения большей информативности боек сбрасывался десятикратно.
Тенденция к увеличению величины отскока по мере увеличения числа сбрасываний может быть объяснима тем, что поверхность образца при контакте с бойком «прибивается».
Среднее значение величины отскока составляет 131,4 мм.
Второй цилиндр массой ш = 4,59 кг и удельным весом У= 7,8 г/ СМ3 имеет значительное количество видимых полостей и пустот. Результаты измерения величины отскока от данного образца с вышеуказанной высоты сведены в таблицу 2.
43
Результаты измерения величины отскока образца №1
АН
А к)
Результаты измерения величины отскока образца №2
Таблица 1
Таблица 2
№ измерения Величина отскока ( ), мм
1 120
2 124
3 130
4 130
5 130
6 130
7 130
8 140
9 140
10 140
№ измерения Величина отскока ( , мм
1 122
2 120
3 121
4 122
5 120
6 123
7 130
8 132
9 123
10 123
Среднее значение величины отскока составляет 123,6 мм.
Сравнивая результаты определения величины отскока двух образцов из одинакового материала, можно сделать вывод о том, что величина отскока образца №1 выше, чем у образца №2. Это объясняется наличием полостей и пустот в структуре образца №2. Следовательно, величина отскока от него будет значительно ниже при проведении одинакового числа измерений.
Библиографический список
1. Стихановский, Б. Н. Процессы удара / Б. Н. Стихановский. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. - 332 с.
2. Стихановский, Б. Н. Устройство для исследования материалов методом упругого отскока / Б. Н. Стихановский, У. Н. Редько. Патент № 99176, Бюл. № 31 от 10.11.2010.
3. Пат. 104316 Российская Федерация. Устройство для определения полостей и дефектов в материалах / Б. Н. Стихановский, У. Н. Редько. - опубл. 10.05.2011, Бюл. № 13.
