СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТА ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ОБРАЗЦА ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ
METHOD FOR INSPECTING DEFECT OF HEAT-SHIELDING COATING OF SAMPLE DURING TESTS FOR THERMAL CYCLIC RESISTANCE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при контроле дефекта теплозащитного покрытия образца при испытаниях на термоциклическую стойкость на испытательном стенде.
Известен способ контроля дефекта теплозащитного покрытия при испытаниях на термоциклическую стойкость на испытательном стенде, наиболее близкий к предлагаемому изобретению, и выбранный за прототип является стандарт (ISO 13123, опубл. 15.12.2011), характеризующийся тем, что образец устанавливают в приспособлении, проводят термоциклические испытания путем циклического нагрева-охлаждения образца с использованием нагревающего элемента. При проведении испытаний для оценки и контроля дефекта покрытия используется визуальный контроль или показания датчика измерения акустической эмиссии.
Недостатком данного способа контроля является невысокая точность применяемого метода оценки дефекта покрытия, отсутствие автоматизации измерений, отсутствие возможности оценки динамики деградации покрытия в ходе испытаний.
Технической проблемой при осуществлении прототипа является низкая точность способа контроля, а также сложность реализации способа измерения акустической эмиссии при термоциклических испытаниях.
Технической задачей заявленного изобретения является повышение точности определения дефектов покрытия образца и автоматизация испытаний на термоциклическую стойкость на испытательном стенде.
Техническая проблема решается за счет того, что в способе контроля дефекта теплозащитного покрытия образца при испытаниях на термоциклическую стойкость, заключающемся в том, что образец устанавливают в приспособление, проводят термоциклические испытания с использованием нагревающего элемента при температурах 20-1500°С, включающие нагрев теплозащитного покрытия до температуры Tmax, выдержку при температуре Tmax, охлаждение теплозащитного покрытия до температуры Tmin, выдержку при температуре Tmin, согласно изобретению, дополнительно используют электронно-вычислительную машину (далее ЭВМ), а также устройство машинного зрения, которым осуществляют фотосъемку образца в начале каждого цикла и после выдержки при максимальной температуре, выгружают изображения в ЭВМ, при помощи которой в автоматическом режиме сравнивают изображения образца с образцами, хранящимися в базе данных ЭВМ, по ранее проведенным испытаниям, выявляют дефекты теплозащитного покрытия образца (скол, отслоение, шелушение, вспучивание и др.), выводят на панель оператора значение дефекта покрытия, выполняют автоматический останов испытаний для образца с дефектами, суммарно превышающими допустимое значение А, при этом допустимое значение А равно 20-30% от площади поверхности образца Soбp.
В предлагаемом изобретении, в отличии от прототипа, применение ЭВМ при контроле состояния теплозащитного покрытия позволяет автоматизировать процесс испытаний, а применение устройства машинного зрения позволят повысить точность измерений и определения дефектов, за счет обработки изображений покрытия образца и сравнения их с базой данных ЭВМ на каждом цикле испытаний образца.
Процесс фотофиксации, а также передачи изображений, может осуществляться с использованием автономного контроллера или непосредственно контроллера стенда. Обработка изображений выполняется специализированным программным обеспечением, установленным на ЭВМ.
База данных может пополняться новыми снимками образцов. Таким образом, обеспечивается обучение системы, повышается точность определения дефекта покрытия.
Допустимое значение дефекта покрытия А, при котором осуществляется останов испытаний, может составлять, например, 20…30% от площади поверхности образца Soбp.
На фиг. 1 - представлен стенд термоциклических испытаний образцов с теплозащитным покрытием.
На фиг. 2 - представлен испытательный цикл для образца.
Способ контроля дефекта теплозащитного покрытия при испытаниях на термоциклическую стойкость реализуется следующим образом (фиг. 1):
Образец с теплозащитным покрытием 1 устанавливают в приспособление 2. Для нагрева образца 1 с фронтальной стороны используют нагревающий элемент 3, например, горелка, плазматрон, лазерный луч и др. Для охлаждения образца 1 с тыльной стороны используют сопло с воздухом 4. Сбор информации и контроль за процессом испытаний осуществляют в ЭВМ 5, включающей в себя персональный компьютер, монитор, контроллер, и установленной в испытательном стенде (без позиции). Цикличность испытаний обеспечивается перемещением нагревающего элемента из зоны нагрева в домашнее положение и обратно перемещающим элементом 6 (траверса, пневмопатрон и др.). Цикл испытаний (фиг. 2) условно разделяется на четыре этапа: а) нагрев теплозащитного покрытия до температуры Tmax, например, 1500°С; б) выдержка от 0 до 60 мин при температуре Tmax; в) охлаждение теплозащитного покрытия до температуры Tmin, например, 20°С; г) выдержка от 0 до 60 мин при температуре Tmin. В начале каждого цикла и после выдержки при максимальной температуре осуществляют фотосьемку образца с использованием устройства машинного зрения, например, камеры 7. Получают два изображения образца с теплозащитным покрытием за один цикл. Передают изображения в ЭВМ 5, в ЭВМ 5 автоматически сравнивают изображения образца с образцами, хранящимися в базе данных ЭВМ по ранее проведенным испытаниям, выявляют дефекты покрытия образца, возникающие в процессе испытаний, выводят на панель оператора значение дефекта покрытия, выполняют автоматический останов испытаний для образца с дефектами, суммарно превышающими допустимое значение А, при этом допустимое значение А равно 20-30% от площади поверхности образца Soбp.
По заявляемому техническому решению успешно проведены экспериментальные работы, и в настоящее время данный способ контроля дефекта теплозащитного покрытия образца при испытаниях на термоциклическую стойкость реализован на испытательном стенде предприятия.
Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет автоматизировать испытания образцов с покрытиями на термоциклическую стойкость, а также повысить достоверность и точность операции контроля состояния теплозащитного покрытия при испытаниях.