УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИАМИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Устройство относится к области диагностики деталей и конструкций изготовленных из полиамидных материалов, при изготовлении и после их эксплуатации.
Известен способ виброакустического контроля композитных и многослойных изделий из металлов и пластиков, а так же устройство для его осуществления (пат. РФ №2455636, МПК G01N 29/04, заявлен 23.11.2010).
Устройство для виброакустического контроля изделий, состоит из устройства возбуждения упругих колебаний и пьезоэлектрического датчика, усилителя управляющего импульса, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и персонального компьютера с установленным пакетом прикладных программ.
Сущность контроля заключается в том, что последовательно возбуждают упругие колебания и нагружают локальные зоны контролируемого изделия присоединенной массой, образуя колебательную систему «участок изделия - присоединенная масса», регистрируют параметры колебаний и по зависимости параметров колебаний от местоположения присоединенной массы судят о наличии дефекта и его местоположении в изделии.
К недостаткам относится необходимость механического воздействия на деталь, сложность аппаратуры и низкая точность контроля деталей из полиамидных материалов.
Известен ультразвуковой способ определения прочностных характеристик полимерных композиционных материалов (пат. РФ №2461820 МПК G01N 29/04, заявлен 11.05.2011). В качестве устройства выступают два ультразвуковых прямых широкополосных преобразователя и персональный компьютер с установленным пакетом программ.
Устройство реализации данного способа содержит два преобразователя расположенных с одной или с разных сторон на поверхности контролируемого изделия, на определенном расстоянии друг от друга, которые возбуждают и принимают импульсы ультразвуковых колебаний, полученный спектр импульса, (определяет) характеризует прочностные характеристики полимера. Устройство преобразователями осуществляет возбуждение, затем прием импульсов, ультразвуковых колебаний образцов-свидетелей, после их изготовления измеряет спектры импульсов, после чего образцы подвергаются механическим, тепловым и иным повреждающим воздействиям, имитирующим эксплуатационные нагрузки, устройство с помощью преобразователей повторно возбуждает, принимает и измеряет спектры импульсов, прошедших в полимерном композиционном материале образцов-свидетелей. Прочностные характеристики контролируемого изделия определяют по определенной корреляционной связи.
К недостаткам следует отнести трудоемкость диагностики пространственных изделий. Кроме того устройство не позволяет определить размеры и координаты расположения дефектов.
Нашел широкое применение на железнодорожном транспорте метод испытания на растяжения сепараторов из стеклонаполненного полиамида и прибор неразрушающего контроля полиамидных сепараторов, входящих в состав роликовых подшипников буксовых узлов КС 221А (формуляр МКИЯ.427158.002ФО). Прибор представляет собой блок, на верхней, поверхности которого установлены вращающаяся платформа и проходной измерительные преобразователь. Разделение сепараторов на годные и негодные осуществляется посредством автоматического допускового контроля прогиба горизонтальных перемычек всех 15 окон контролируемого сепаратора посредством приложения одинаковых распирающих усилий на эти перемычки. Подвижной измерительный преобразователь фиксирует величину перемещения штока пневмоцилиндра, создающего необходимое распирающее усилие. На основании сравнения значений 15 перемещений делается вывод о годности (негодности) контролируемого сепаратора.
Основной недостаток прибора КС 221А, в том, что испытуемый сепаратор подвергается механическому воздействию, что приводит к развитию существующих скрытых дефектов.
Наиболее близким аналогом является установка для испытания на растяжение полиамидных сепараторов подшипников УИСА-2М (Техническое обслуживание и ремонт пассажирских вагонов /Тематическая подборка/ Л-37-(253)-ТП-100-2004 Приложение 1). Сепаратор подвергается растяжению до увеличения наружного диаметра на 1 мм.
Установка состоит из трехпозиционных рычагов, манометра, индикатора, кольца с роликами, штоковой полости, поршневой полости, пневмопривода и четырехсекционного кольца.
Испытание на растяжение сепараторов, изготовленных из полиамида, осуществляется следующим образом. Перед испытанием сепаратора первый трехпозиционный рычаг откинут, второй закрыт, воздух по пневмоприводу поступает в штоковую полость и поднимает кольцо с роликами. В таком положении четырехсекционное кольцо имеет наружный диаметр меньше, внутреннего диаметра испытуемого сепаратора. Затем сепаратор устанавливают на кольцо, первый рычаг закрывают, второй открывают. По пневмоприводу воздух выходит из штоковой полости, одновременно поступая в поршневую полость. Кольцо с роликами опускается в четырехсекционное кольцо, растягивая его. Наружный диаметр кольца становиться больше, чем внутренний диаметр сепаратора на 1 мм. Таким образом, проверяется одна сторона. Полиамидный сепаратор считается годным для эксплуатации, если он не разрушился при испытании, и визуальный осмотр не выявил дефектов и отклонений от технических условий.
К недостаткам следует отнести тот факт, что при растяжении сепаратора УИСА-2М усиливается развитие скрытых дефектов, что делает сепаратор не пригодным для дальнейшего использования. Установка не позволяет конкретно выявить характер дефекта (трещина, влага, инородные включения).
Технической задачей предлагаемого устройства является повышение точности диагностики без механического воздействия на объект контроля, снижение времени и затрат на испытание.
Для решения поставленной задачи заявлено устройство для выявления дефектов изделий из полиамидных материалов (ПА СВ. 30-1 ЭТМ, ПА 6-210/310, ПА 610 Л и т.д.). Сущность устройства заключается в определении физико-механических параметров полиамидных материалов путем создания проникающего электромагнитного поля.
Устройство диагностики деталей из полиамидных материалов, состоящее из рабочего стола, привода для создания давления, контроллера за параметрами диагностики, отличающееся тем, что содержит рабочий конденсатор, включающий в себя рабочий стол, подключенный к нижней заземленной плите и имеющий возможность перемещения, верхнюю высокопотенциальную подвижную плиту, контроллер оборудованный системой датчиков, регулятор мощности, защитный экран.
Сущность установки поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлена общая схема устройства для диагностики изделий из полиамидных материалов
На фигуре 2 представлена схема рабочего конденсатора устройства для диагностики изделий из полиамидных материалов
На фигуре 3 представлена электрическая схема устройства для диагностики изделий из полиамидных материалов (паспорт электротермической установки УЗП2500А Приложение 2)
На фигуре 4 представлены экспериментальные данные параметров диагностики образца полиамида с металлическими включениями
На фиг.1, устройство для диагностики изделий из полиамидных материалов. состоит из рабочего конденсатора (1), реле времени (2), привода для создания давления (3), генератора (4), регулятора напряжения (5), контроллера за параметрами диагностики (6), амперметра (7), фидера (8), защитного экрана (9).
На фиг.2 рабочий конденсатор устройства для диагностики изделий из полиамидных материалов включает в себя гайки-фиксаторы (10), верхнюю (11) и нижнюю (12) рабочие плиты, (верхняя высокопотенциальная является силовой, нижняя в процессе диагностики остается неподвижной), рабочий стол (13) электроды (14, 15), объект контроля полиамидный сепаратор (16).
На фиг.3 электрическая схема состоит из рабочего конденсатора (1), привода пресса (3), генератора (4), переменного конденсатора (17), трансформатора нагрева генераторной лампы (18), пульта управления (19), привода защитного экрана (20) и ключа питания (21).
На фиг.4 представлены скачкообразные повышения анодного тока (1, 2, 3), что свидетельствует о наличии металлических включений в исследуемом образце.
Устройство для диагностики деталей из полиамидных материалов работает следующим образом. Подключают генератор (4) к сети. Опускают и фиксируют гайками (10) верхнюю плиту (11) устройства таким образом, что бы ее поверхность прилегала к контролируемой детали (16) (пример полиамидный сепаратор роликового подшипника) и электродам (14, 15), устанавливают время диагностики на реле (2). Затем сепаратор охватывают электродами по верхней, нижней и внутренним боковым поверхностям перегородок, создавая тем самым рабочие конденсаторы, где материал сепаратора (полиамид) выступает в качестве диэлектрика. Объект контроля (16) и электроды (14, 15) помещают на рабочий стол (13) устройства в пространство между высокопотенциальной (11) и заземленной (12) плитами.
Опускают пресс (3), закрывают защитный экран (9). Далее запускают рабочую программу регистрации, включают генератор (4), выдерживают заданное время, затем установка автоматически отключается, защитный экран (9) открывается.
Предлагаемое устройство было проверено на образцах из стеклонаполненного полиамида марки “Армамид”, размером 5×6×50 мм. В качестве оборудования использовалась установка модели УЗП-2500. Контроль параметров анодного тока работы генератора осуществляли с использованием датчиков. Акустические датчики, установленные по внешнему периметру рабочего конденсатора, фиксировали возникновение микроразрядов на поверхности полимеров. Использование фильтров низкой частоты позволило отстраниться от внешних помех, а локационный метод расчета приходящего сигнала позволил определить местоположение возникающих сигналов. Данные измерений передавались в ЭВМ с помощью контроллера. Кроме этого контроллер по показаниям датчиков регулирует весь процесс диагностики. Использование рабочего программного продукта позволило получить данные в режиме реального времени. Проанализировав полученные данные можно идентифицировать изменения физико-механических характеристик полимерных материалов по характеру изменения анодного тока. Так, например, динамическому скачкообразному повышению анодного тока (Фиг.4) соответствует наличие металлических включений в исследуемом образце. Динамическое повышение тока с последующим его достаточно быстрым снижением позволяет диагностировать присутствие повышенной влаги и микротрещин в исследуемом полимере.
В результате устройство определяет состояние объекта контроля, по показаниям анодного тока, которые отображаются на экране монитора в виде графиков.
Применение предлагаемой установки по определению физико-механических параметров в деталях из полиамидных материалов, отличающейся простотой конструктивного исполнения и настройки, позволит с более высокой точностью проводить диагностику без механического воздействия на объект контроля, достоверно определять характер дефекта, а так же снизить время и затраты на испытание.