CC BY
5
УДК 621.793.3
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-8-465-466
ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
С ДОБАВЛЕНИЕМ НИКЕЛЯ
В.Н. Маликов, Д.Н. Шмыков, С.Е. Кистаев, С.А. Войнаш, В.А. Соколова, И.В. Ворначева
В работе представлено обоснование актуальности изучения алюминиевых сплавов, содержащих в качестве добавки никель. Такие соединения характеризуются сочетанием высокой прочности, теплостойкости, низкой плотности и высоких показателей устойчивости к износу и коррозии. Важной задачей является неразрушающий контроль образцов из данного материала. Представлено усовершенствование вихретокового преобразователя и программно-аппаратного комплекса, обеспечивающего исследование деталей, изготовленных из композиционных материалов на основе никеля и алюминия. Проведено исследование образцов сплава никеля и алюминия, полученных из порошковых интерметаллидов с помощью искрового плазменного спекания, с помощью вихретокового контроля.
Ключевые слова: вихретоковый преобразователь, сплавы алюминий-никель, программно-аппаратный
комплекс.
В настоящее время все большее внимание уделяется изучению сплавов переходных металлов, в том числе алюминиево-никелевым сплавам. Интерметаллические соединения характеризуются сочетанием высокой прочности, теплостойкости, низкой плотности и высоких показателей устойчивости к износу и коррозии [1-3].
Алюминиды никеля являются перспективными материалами для эксплуатации при высоких температурах. Они должны демонстрировать высокую прочность, жаропрочность, устойчивость к усталости, высокое сопротивление коррозии и окислению, а также достаточную пластичность и соответствующие технологические свойства [4-8]. В отличие от традиционных промышленных сплавов, алюминиды никеля характеризуются более низкой плотностью, высокой температурой плавления и уникальными механическими свойствами.
Свойства Ni3Al при повышенных температурах делают его идеальным материалом для производства лопаток турбин, дисков газовых турбин и роторов дизельных двигателей. Кроме того, его высокая стойкость к окислению позволяет использовать такой материал для изготовления форм для выплавки стекла и зажимных приспособлений для работы в высокотемпературных печах.
Однако детали из данного материала нуждаются в постоянном контроле качества для избегания возможных повреждений.
Одним из основных преимуществ метода контроля с использованием вихревых токов является возможность проведения исследований без необходимости контакта между датчиком и объектом контроля, что играет не последнюю роль при выборе метода исследования.
Материалы и методы. Метод вихретокового контроля позволяет определить разнообразные характеристики исследуемого объекта. Информацией могут служить любые параметры, описывающие электрическую цепь или сигнал; основными выходными данными преобразователя являются амплитуда напряжения, фаза, активное и реактивное сопротивление, а также резонансная частота. Выбор конкретной выходной характеристики зависит от поставленных целей и требований к измерительному устройству. В зависимости от количества учитываемых параметров можно выделить различные варианты использования метода. Однопараметровый, двухпараметровый и мно-гопараметровый - это типы параметров, которые могут быть использованы в различных ситуациях.
Исходя из данных, полученных в ходе других научных исследований, для решения поставленной задачи был создан вихретоковый преобразователь 4,3 мм с диаметром основания 1,5 мм и диаметром вершины 0,1 мм.
Для выполнения данной работы исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса на основе миниатюрного вихретокового преобразователя (рис. 1). Разработанный комплекс, состоит из четырех основных частей: ВТП, система позиционирования, аппаратная часть и программное обеспечение.
Рис.1. Блок-схема программно-аппаратного комплекса
Для генерации электромагнитного поля вихретокового преобразователя была разработана система генерации сигналов, поступающих на возбуждающую обмотку вихретокового преобразователя.
Для того чтобы переместить ВТП над объектом контроля, была применена система позиционирования на основе картезианской кинематики, которая оперирует декартовой системой координат (рис.2).
Рис.2. Система позиционирования ВТП
Результаты экспериментов. Были проведены исследования образцов алюминидов никеля с целью выявления взаимосвязи между электропроводностью и процентным содержанием компонентов, а также условиями спекания. На рис.3 представлено фото одного из образцов.
ю мм I-1
Рис. 3. Образец аглава АЧ+А1
На рис.4 показан результат сканирования образца с отображением распределения электрического отклика объекта контроля. Изображения, которые были получены, представляют собой двумерное визуализацию напряжения в измерительном контуре преобразователя, в зависимости от его местоположения над поверхностью. Каждая точка на изображении отображает определенное значение напряжения, которое представлено цветовой палитрой, расположенной справа. По отклонению амплитуды сигнала можно определить мелкие дефекты (царапины на поверхности образца).
о ю 20
X , мм
Рис.4. Результат сканирования образца сплава М+А1
Далее на рис. 5-6 показаны данные сканирования проб с изменяющимся содержанием компонентов.
467
Рис. 5. Результат сканирования образца, состав Ni+Al+ Ni (9:1)
60
Рис. 6. Результат сканирования образца, состав к Ni+Al + Ni (8:2)
Заключение. В ходе работы был усовершенствован вихретоковый преобразователь и программно-аппаратный комплекс, управляющий работой преобразователя и позволяющий осуществлять автоматизированное сканирование объекта контроля. С помощью вихретокового контроля были исследованы образцы сплава никеля и алюминия, полученные из порошковых интерметаллидов с помощью искрового плазменного спекания. Установлена связь электропроводности и дефектов образцов. Это позволяет на основании измерений производить неразрушаю-щий контроль сплавов алюминий-никель.
Благодарности. Исследование выполнено в рамках реализации Программы развития Алтайского государственного университета на 2021-2030 годы в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030», проект «Повышение износостойкости рабочих режущих органов сельскохозяйственных машин индукционной наплавкой модифицированных твердых сплавов».
Список литературы
1. Rocha J. Magnetic Sensors Assessment in Velocity Induced Eddy Current Testing. / J. Rocha, H.G. Ramos // Sensors and Actuators A: Physical. 2015. Vol. 228. No 1. P. 55-61.
2. Учанин В.Н. Применение вихретокового метода для неразрушающего контроля сварных соединений / В.Н. Учанин, В.Г. Тихий // Вестник двигателестроения. 2011. № 1. С. 89-94.
3. Учанин В.Н. Вихретоковые мультидифференциальные преобразователи и их применение / В.Н. Учанин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2006. № 3. С. 34-41.
4. Белянков В.Ю. Анализ различных конструктивных вариантов накладного вихретокового преобразователя дефектоскопа / В.Ю. Белянков // Вестник науки Сибири. 2014. № 3(13). С. 27-40.
5. Jayakumar T. Non-destructive evaluation techniques for assessment of creep and fatigue damage in materials and components / T. Jayakumar, C.K. Mukhopadhyay // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2010. Vol. 63. No 2. P. 301-311.
6. Urakaev F.K. The use of combustion reactions for processing mineral raw materials: metallothermy and self-propagating high-temperature synthesis. / F.K. Urakaev // Metall. Mater. Trans. B. 2016.Vol 47. iss. 1. P. 58-66.
7. Bertolino N. Self-propagating high-temperature synthesis of functionally graded materials as thermal protection systems for high-temperature applications / N. Bertolino // J. Mater. Res. 2003. Vol. 18. iss. 2. P. 448-455.
8. Shekari M. Induction-activated self-propagating, high-temperature synthesis of nickel aluminide // Advanced Powder Technology. 2017. Vol. 28. iss. 11. P. 2974-2979.
Маликов Владимир Николаевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Барнаул, Алтайский государственный университет,
Шмыков Данил Николаевич, студент, [email protected], Россия, Барнаул, Алтайский государственный университет,
Кистаев Семен Евгеньевич, студент, Kistaevse2000@gmail. com, Россия, Барнаул, Алтайский государственный университет?
Войнаш Сергей Александрович, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории, sergey [email protected], Россия, Казань, Казанский федеральный университет,
Соколова Виктория Александровна, канд. техн. наук, доцент, sokolova_vika@inbox. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна,
Ворначева Ирина Валерьевна, канд. техн. наук, доцент, vornairina2008@yandex. ru, Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет
HARDWARE AND SOFTWARE SYSTEM FOR STUDYING ALUMINUM ALLOYS WITH NICKEL ADDITION V.N. Malikov, D.N. Shmykov, S.E. Kistaev, S.A. Voinash, V.A. Sokolova, I. V. Vornacheva
The paper presents the rationale for the relevance of studying aluminum alloys containing nickel as an additive. Such compounds are characterized by a combination of high strength, heat resistance, low density and high wear and corrosion resistance. An important task is non-destructive testing of samples from this material. The paper presents an improvement in the eddy current transducer and hardware and software system that provides for the study of parts made of composite materials based on nickel and aluminum. Samples of nickel and aluminum alloy obtained from powder intermetallic compounds using spark plasma sintering were studied using eddy current testing.
Key words: eddy current transducer, aluminum-nickel alloys, hardware and software complex.
Malikov Vladimir Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, osysll @gmail. com, Russia, Barnaul, Altai State University,
Shmykov Danil Nikolaevich, student, danyshmykov0000@mail. ru, Russia, Barnaul, Altai State University,
Kistaev Semen Evgenievich, student, Kistaevse2000@gmail. com, Russia, Barnaul, Altai State University,
Voinash Sergey Aleksandrovich, junior researcher at the research laboratory, [email protected], Russia, Kazan, Kazan Federal University,
Sokolova Viktoriia Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, sokolova_vika@inbox. ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Industrial Technologies and Design,
Vornacheva Irina Valerievna, candidate of technical sciences, docent, vornairina2008@yandex. ru, Russia, Kursk, South-West State University
УДК 331.46
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-8-469-470
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА РАБОТНИКОВ ЗА СЧЕТ РАЗРАБОТКИ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ
В.М. Худякова, Н.В. Матюшева, С.А. Войнаш, Л.С. Сабитов, А.А. Ореховская
В современном обществе вопросы безопасности труда занимают одно из приоритетных направлений, так как от этого напрямую зависит здоровье и благополучие каждого работника. Обеспечение безопасных условий труда является неотъемлемой частью производственного процесса, способствующей снижению травматизма, повышению производительности труда и, в конечном итоге, улучшению качества жизни работников. В связи с интенсивным развитием технологий и ростом автоматизации производственных процессов, возрастает риск возникновения несчастных случаев и профессиональных заболеваний. Изделия из поливинилхлорида (ПВХ) широко используются в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Однако, при работе с такими изделиями, существуют определенные факторы, которые могут негативно сказаться на условиях безопасности труда. В работе будет проведен анализ существующих мер безопасности при работе с изделиями из ПВХ и предложены рекомендации по их усовершенствованию. В стране существует отдельная уникальная нишу на рынке производства надувных изделий из тканей ПВХ. Предприятия не останавливаются на достигнутом и активно развивают свои направления: промышленное, аварийно-спасательное и аттракционное. Результаты проведенных исследований условий труда работников, показали необходимость в улучшения условий и безопасности труда по работе с изделиями из ПВХ, за счет разработки организационно-технических мероприятий. Объектом исследования является улучшение условий и безопасности труда специалистов при работе с изделиями из ПВХ. Предметом исследования является разработка организационно-технических мероприятий с целью улучшения условий и безопасности труда по работе с изделиями из ПВХ. Целью работы является улучшение условий и охраны труда работников за счет разработки организационно-технических мероприятий.
Ключевые слова: изделия из ПВХ, производственный травматизм, несчастные случаи, причины травматизма, условия труда, профессиональные риски, микроклимат, охрана труда, факторы производственной среды.
Условия труда при работе с изделиями из ПВХ могут быть различными в зависимости от конкретного предприятия и вида деятельности. При работе с ПВХ могут возникать некоторые риски, связанные с образованием пыли и возможностью возникновения аллергических реакций у некоторых работников. Однако, эти риски можно
469
