Характеристика испытуемых изделий

Контролю подлежат шлифовальные круги прямого профиля типа 1 с размерами 50 х 25 х 16 мм и бруски квадратного сечения с размерами
Бкв 15 х 15 х 150 мм и круглого сечения с размерами Бкр12 х 100 мм из белого электрокорунда различной зернистости (25 и 40) на керамической связке.

 

Порядок проведения измерений

1. Измерения проводятся в соответствии с указаниями, изложенными в совмещенном паспорте и инструкции по эксплуатации прибора «Звук-110М».

1.1. Измерить размеры изделия с точностью 0,1 мм: для кругов прямого профиля D (наружный диаметр круга), Н (высота круга), d (диаметр отверстия круга); для брусков L (длина бруска), а (сторона сечения для брусков с квадратным сечением), D (диаметр сечения для брусков круглого сечения).

1.2. Вызвать программу Zvuk110W и выбрать соответствующую форму изделия: круг прямого профиля или брусок.

1.3. Ввести измеренные в п. 1.1. размеры изделия и произвести измерения в соответствии с рекомендациями программы. При необходимости рекомендации программы могу быть откорректированы в соответствии с «Инструкцией по обслуживанию и работе с данными измерений, полученными на приборе «Звук-110М» (приложение 1 к совмещенному паспорту и инструкции по эксплуатации прибора «Звук-110М»).

 

Рекомендации по обработке полученных результатов

1. Выходными данными контроля являются: частота собственных колебаний (ЧСК); приведенная скорость распространения акустических волн (скорость звука) Cl; звуковой индекс ЗИ; твердость в принятом для абразивных изделий буквенном обозначении.

2. Рекомендуемая форма оформления результатов показана в прилагаемом примере отчета по лабораторной работе 1.

Вспомогательные материалы

 

Рекомендуемая форма отчета по лабораторной работе

«Неразрушающий акустический контроль качества изделий с помощью измерителя частот собственных колебаний

«Звук-110М»

1. Входные данные, установленные по компьютерной программе:

1.1. Форма	____________________,	____________________,
1.2. Размеры	____________________,	____________________,
1.3. Материал	____________________,	____________________,
1.4. Связка	____________________,	____________________,
1.5. Вес	____________________,	____________________,

 

2. Результаты контроля шлифовальных кругов.

Форма 5

№ п/п	Типоразмер	Размеры, мм	Вес, г	ЧСК fd, кГц	Cl, м/с	ЗИ	Твер-дость	Е, кН/мм2
D	d	H

 

 

3. Результаты контроля шлифовальных брусков.

Форма 6

№ п/п	Типоразмер	Размеры, мм	Вес, г	ЧСК fd, кГц	Cl, м/с	ЗИ	Твер-дость	Е, кН/мм2
L	a	D

 

ЛИТЕРАТУРА: [3], [4]

 

 

БЛОК КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению

Контрольная работа состоит из двух теоретических вопросов и двух задач. Вариант работы выбирается по последней цифре шифра студента.

Ответы на теоретические вопросы должны быть сформулированы четко, в полном объеме раскрывать смысл поставленного вопроса и содержать ссылки на использованные источники.

Теоретические вопросы

Вариант 1

1. На каких физических принципах основаны современные методы неразрушающего контроля физико-механических характеристик материалов и изделий (НКФМХ)?

2. Принцип действия приборов акустического контроля, использующих метод свободных колебаний.

Вариант 2

1. Какие научные и технические проблемы решаются с помощью НКФМХ?

2. Принцип действия приборов акустического контроля, использующих метод вынужденных колебаний.

Вариант 3

1. Для решения каких задач используются методы НКФМХ?

2. На каких физических принципах основаны акустические методы НКФМХ?

Вариант 4

1. В каких случаях при применении НКФМХ следует применять статистические методы обработки полученных данных?

2. Каким образом производится поверка приборов акустического контроля в процессе их эксплуатации?

Вариант 5

1. Можно ли с помощью НКФМХ повысить качество выпускаемой продукции?

2. Корреляционный анализ связи параметров неразрушающего контроля и физико-механических характеристик материалов и изделий.

Вариант 6

1. Какие основные физико-механические характеристики изделий контролируются средствами НКФМХ?

2. Как электрические колебания при акустическом контроле преобразуются в механические и обратно?

Вариант 7

1. Какие основные методы неразрушающего контроля используются при НКФМХ?

2. Определение упругих свойств материалов акустическим методом.

Вариант 8

1. Какие основные области применение методов НКФМХ?

2. Контроль прочности изделий акустическими методами контроля.

Вариант 9

1. Какие основные этапы выполнения работ при организации НКФМХ в условиях действующего производства и при научных исследованиях?

2. Какими нормативными документами обеспечиваются метрологические характеристики приборов акустического контроля?

Вариант 10

1. В чем общность и различие понятий НКФМХ и дефектоскопия материалов и изделий?

2. Какой диапазон частот используется при акустическом НКФМХ материалов и изделий?

 

Задача 1

Рассчитать приведенную скорость распространения акустических волн Cl (определение по ГОСТ 25961-83 «Инструмент абразивный. Акустический метод контроля физико-механических свойств») в шлифовальных кругах прямого профиля различных размеров из белого электрокорунда зернистостью 40 на керамической связке по результатам измерения частоты собственных плоских колебаний fd с помощью измерителя частот собственных колебаний типа «Звук-203».

Указания к выполнению задачи № 1

Скорость распространения акустических волн (скорость звука) Cl для абразивного круга прямого профиля (ПП) может быть рассчитана по формуле: Cl=f/F, где f – частота в кГц и F –коэффициент формы.

Коэффициент формы F может быть рассчитан по формуле:Fd=l/d, где l - безразмерный параметр, зависящий от отношения d/D и определяемый по графику рис. 10, d – диаметр отверстия в мм для шлифовального круга, D – наружный диаметр круга; Н – высота круга, в расчете не участвует, так как частота плоских колебаний не зависит от высоты круга.

Рис. 10. Безразмерный параметр λ

 

Исходные данные к задаче № 1

 

Параметры	Вариант
D, мм
d, мм
H, мм
fd, кГц	7,79	3,55	3,67	2,34	2,40	1,44	1,65	1,71	1,75	1,58

 

По величине скорости звука Cl в соответствии с ГОСТ 25961-83 может быть определено значение звукового индекса ЗИ (Табл. 5) и твердости (приложение 2, справочное, табл. 1).

 

Задача 2

Рассчитать приведенную скорость распространения акустических волн Cl в шлифовальном бруске Бкв 15 х 15 х 150 из белого электрокорунда зернис-тостью 25 на керамической связке по результатам измерения частоты собственных продольных колебаний fпр с помощью измерителя частот собственных колебаний типа «Звук-110М».

 

Указания к выполнению задачи № 2

 

Скорость распространения акустических волн (скорость звука) Cl для абразивного бруска квадратного сечения (Бкв) может быть рассчитана по формуле: Cl=f/F, где f – частота в кГц и F –коэффициент формы. Коэффициент формы может быть рассчитан по формуле: Fпр=1/2L, где L – длина бруска; а – размер сечения бруска, в расчете не участвует, так как частота продольных колебаний стержня при (L/a)>5 практически не зависит от размеров поперечного сечения.

 

Исходные данные к задаче № 2

 

Параметры
L, мм
a, мм
fпр, кГц	16,8	16,7	16,5	16,4	16,3	16,2	16,1	16,0	15,9	15,8

 

По величине скорости звука Cl в соответствии с ГОСТ 25961-83 может быть определено значение звукового индекса ЗИ (Табл. 5) и твердости (приложение 2, справочное, табл. 1).

ЛИТЕРАТУРА: [3], [4]

Текущий контроль

Вопросы для самопроверки приведены в конце каждого раздела опорного конспекта.

 

Итоговый контроль

Экзаменационные вопросы:

1. На каких физических принципах основаны современные методы неразрушающего контроля физико-механических характеристик материалов и изделий (НКФМХ)?

2. Принцип действия приборов акустического контроля, использующих метод свободных колебаний.

3. Какие научные и технические проблемы решаются с помощью НКФМХ?

4. Принцип действия приборов акустического контроля, использующих метод вынужденных колебаний.

5. Для решения каких задач используются методы НКФМХ?

6. На каких физических принципах основаны акустические методы НКФМХ?

7. В каких случаях при применении НКФМХ следует применять статистические методы обработки полученных данных?

8. Каким образом производится поверка приборов акустического контроля в процессе их эксплуатации?

9. Можно ли с помощью НКФМХ повысить качество выпускаемой продукции?

10. Корреляционный анализ связи параметров неразрушающего контроля и физико-механических характеристик материалов и изделий.

11. Какие основные физико-механические характеристики изделий контролируются средствами НКФМХ?

12. Как электрические колебания при акустическом контроле преобразуются в механические и обратно?

13. Какие основные методы неразрушающего контроля используются при НКФМХ?

14. Определение упругих свойств материалов акустическим методом.

15. Какие основные области применение методов НКФМХ?

16. Контроль прочности изделий акустическими методами контроля.

17. Какие основные этапы выполнения работ при организации НКФМХ в условиях действующего производства и при научных исследованиях?

18. Какими нормативными документами обеспечиваются метрологические характеристики приборов акустического контроля?

19. В чем общность и различие понятий НКФМХ и дефектоскопия материалов и изделий?

20. Какой диапазон частот используется при акустическом НКФМХ материалов и изделий?

Итоговое тестирование

№ фраг- мен-та	Текст автора	Возможные ответы	Комментарии, оценки
	Укажите, какие основные методы неразрушающего контроля (НК) используются при НК физико-механических характеристик и структуры материа-лов (НКФМХ и СМ). Введите номера названий методов через запятую	1.Акустические 2.Вихретоковые 3.Капиллярные 4.Магнитные 5.Магнитопо-рошковые 6.Оптические 7.Радиационные 8.Радиоволновые 9.Тепловые 10,Электрические	Правильный ответ -1, 2,4, 7, 8, 9, 10 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно – капиллярные (3), магнитопорошковые (5) и оптические методы (6) используются в основном только для дефектоскопии материалов и изделий
	Укажите правильный поря­док следования стадий раз­работки конструкторской документации для нового изделия. Введите номера названий этапов через запятую	1. Техн. проект 2. Техн. задание 3. Эскизный проект 4. Рабочий проект	Правильный ответ -2, 3, 1, 4 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно - ГОСТ 15.001 устанавливает следующий порядок стадий по созданию и освоению продукции производственно- технического назначения: техническое задание, эскизный проект, технический проект, рабочий проект
	Укажите правильный порядок следования основных этапов выполнения работ по организации НКФМХ и СМ в условиях действующего производства. Введите номера названий этапов через запятую	1.Стандартизация контроля 2.Сертификация средств контроля 3.Разработка методик контроля 4.Выбор или разработка средств контроля 5.Разработка метрологического обеспечения средств контроля 6.Обеспечение ремонта и периодической поверки средств контроля	Правильный ответ - 3, 4, 5, 2, 1, 6 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно - этапам стандартизации контроля и сертификации средств контроля (1 и 2) должны предшествовать разработка методик контроля (3), в которой указываются средства контроля, выбор или разработка средств контроля (4) и разработка метрологического обеспечения средств контроля (5)

 

 

	Область значений шкалы прибора, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы- это…….	1. Диапазон из­мерений. 2. Диапазон по­казаний. 3. Характеристика средства измерения	Правильный ответ -второй вариант 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно - в соответ­ствии с ГОСТ 16263 "Метрология. Термины и определения" диапазон пока­заний - это область значений шкалы при­бора, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы
	Можно ли применять вихретоковый метод НК для контроля прочностных характеристик изделий из конструкционной керамики	1. Можно 2. Нельзя	Правильный ответ – 2 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно – вихретоко-вый метод применяется только для контроля изделий из электропроводящих материалов. Для контроля прочностных характеристик изделий из конструкционной керамики могут быть применены, например, акустические методы контроля с использованием специально полученных корреляционных зависимостей.
	Можно ли применять радиоволновый метод НК для контроля неоднородности свойств углеграфитовых изделий	1. Можно 2. Нельзя	Правильный ответ – 2. 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно – углеграфитовые изделия практически "непрозрачны" для радиоволн СВЧ-диапазона. Для контроля неоднородности физико-механических свойств таких изделий могут быть использованы низко-частотные ультразвуковые методы контроля
	В соответствии с каким государственным стандартом можно производить НК твердости абразивных инструментов	1. ГОСТ 18118 2. ГОСТ 19202 3. ГОСТ 21323 4. ГОСТ 25961	Правильный ответ – 4 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно – измерение твердости по ГОСТ 18118 "Инструмент абразивный. Измерение твердости пескоструйным методом" (1), ГОСТ 19202 "Инструмент абразивный. Измерение твердости методом вдавливания шарика" (2), и ГОСТ 21323 "Инструмент абразивный. Измерение твердости методом вдавливания конуса" (3) связаны с разрушением поверхности абразивного инструмента и не могут быть отнесены к методам НК, в отличие от ГОСТ 25961 "Инструмент абразивный. Акустический метод контроля физико-механических свойств" (4)

 

 

	Какой акустический метод контроля предпочтительно использовать для определения модуля упругости абразивного бруска с прямоугольным сечением размером 10 х 10 х 50 мм	1. Метод свободных колебаний. 2. Метод вынужденных колебаний. 3. Импульсный ультразвуковой метод	Правильный ответ – 2 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно - (1) – размеры слишком малы, соответственно частота продольных колебаний выше диапазона частот приборов, реализующих метод свободных колебаний, и слишком малы размеры, чтобы уверенно возбуждать и принимать свободные колебания при возбуждении изгибных колебаний - (3) – абразивные бруски обладают большой пористостью и шероховатой поверхностью, что затрудняет создание хорошего контакта с поверхностью для ввода и приема колебаний, а также материал брусков имеет большое затухание колебаний
	Какой акустический метод контроля предпочтительно использовать для НК прочности огнеупорного кирпича прямого профиля с размерами 65 х 110 х 230	1.Метод свободных колебаний 2. Метод вынужденных колебаний. 3. Импульсный ультразвуковой метод	Правильный ответ – 1 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно - (2) – размеры и вес достаточно велики и приемоизлучаю-щая система может оказывать существенное влияние на результаты контроля, установка изделия в измерительную стойку достаточно трудоемкая операция; - (3) – огнеупорные кирпичи обладают шероховатой поверхностью, что затрудняет создание хорошего акустического контакта, а также материалы кирпичей имеют большое затухание ультразвуковых колебаний.
	Частота собственных плоских колебаний fd шлифовального круга прямого профиля ПП 600х100х305 24А 25 СМ2 К5 определена прибором "Звук-203М" и равна fd=1,50 кГц. Какое значение приведенной скорости распространения акустических волн Cl (ГОСТ 25961) имеет шлифовальный круг		Правильный ответ – 5000 м/с 1. Комментарий: Правильно 2. Комментарий: Неправильно – в соответствии с ГОСТ 25961 приведенная скорость распространения акустических волн Cl вычисляется путем деления частоты собственных колебаний fd на соответствующий размерам коэффициент формы F, указанный для конкретных размеров в таблице 4а ГОСТ 25961 (F=3,00·104 м-1)

 

ГЛОССАРИЙ

Абразивный инструмент – режущий инструмент, предназначенный для абразивной обработки.

Акустический неразрушающий контроль (НК) – НК, основанный на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля (ОК).

Вихретоковый НК – НК, основанный на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в ОК этим полем.

Вихретоковый структуроскоп - прибор, основанный на методах вихретокового НК и предназначенный для контроля физико-механических свойств объектов, связанных со структурой, химическим составом и внутренними напряжениями их материалов.

Входной контроль - контроль продукции поставщика, поступившей к потребителю или заказчику, и предназначаемый для использования при изготов­лении, ремонте или эксплуатации продукции.

Звуковой индекс абразивного инструмента (ЗИ) –условное обозначение интервала приведенной скорости распространения акустических волн в абразивном инструменте.

Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, заключающихся в сравнении (в явном или в неявном виде) измеряемой величины с ее единицей с целью получения значения этой величины (или информации о нем) в форме, наиболее удобной для использования.

Качество продукции - это совокуп­ность свойств продукции, обусловливающих ее способность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Дополняющим понятием к термину качество продукцииявляется надежность.

Магнитный НК – НК, основанный на определении магнитных свойств ОК, связанных с физико-механическими свойствами материалов, из которых он изготовлен.

Мера физической величины – средство измерений, предназначенное для воспроизве-дения и (или) хранения физической величины одного или несколько заданных размеров, значения которых выражены в условных единицах и известны с необходимой точностью.

Надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах в условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки.

Неразрушающий контроль (НК) - контроль, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к применению.

Объект технического контроля (ОК)- подвергаемая контролю продукция, процессы ее создания, применения, хранения, технического обслуживания и ремонта, а также соответствующая техническая документация.

Огнеупоры – огнеупорные материалы, способные выдержать, не разрушаясь, очень сильные нагревания.

Поверка средств измерений – установление пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и контроля их соответствия установленным требованиям.

Приведенная скорость распространения акустических волн (C_l) –скорость распространения упругих колебаний в бесконечно длинном стержне, изготовленном из такого же материала, что и материал контролируемого объекта, которая определяется по формуле:

где Е —модуль Юнга;

р — плотность материала.

Приемочные испытания средств измерений – испытания образцов изготовленных средств измерений новых типов, предназначенных для серийного выпуска или образцов средств измерений, подлежащих ввозу из-за границы.

Приемочный контроль - контроль продукции, по результатам которого принимается решение о ее пригодности к поставкам и (или) использованию.

Радиационный НК – НК, основанный на регистрации и анализе ионизирующего излучения после его взаимодействия с ОК (рентгеновский, нейтронный и т.п. по виду ионизирующего излучения).

Радиоволновой НК – НК, основанный на анализе взаимодействия электромагнитного излучения радиоволнового диапазона (СВЧ – диапазона) с ОК.

Сертификация - деятельность третьей стороны, не зависимой от изготовителя (продавца) и потребителя продукции, по подтверждению соответствия продукции установленным требованиям.

Стандартный образец – образец вещества (материала) с установленными в результате метрологической аттестации значениями одной или более величин, характеризующими свойство или состав этого вещества (материала).

Твердость абразивного инструмента – сопротивляемость связки вырыванию абразивных зерен с поверхности инструмента под влиянием внешних усилий.

Тепловой НК – НК, основанный на регистрации температурных полей ОК.

Эксплуатационный контроль - контроль, осуществляемый на стадии эксплуатации. В эксплуатационном контроле различают входной, профилактический (необязательный) и текущий(обязательный) виды контроля.

Электрический НК – НК, основанный на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с ОК или возникающего в ОК в результате внешнего воздействия.

Электромагнитный НК – сочетание или отдельное применение электрических и магнитных методов контроля.

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ 3

1.1. Предисловие 3

1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы 3

2. РАБОЧИЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 4

2.1. Рабочая программа 4

2.2. Тематический план дисциплины 6

2.3. Структурно-логическая схема дисциплины 9

3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ ДИСЦИПЛИНЫ 10

3.1. Библиографический список 10

3.2. Опорный конспект 11

3.3. Практический блок 45

3.3.1. Перечень лабораторных работ 45