Определение параметров дефекта расслоения биметаллической пластины посредством активного теплового неразрушающего контроля

Автор: Логиновский Олег Витальевич, Костылева Лилия Юрьевна, Максимов Александр Александрович, Ячиков Игорь Михайлович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника @vestnik-susu-ctcr

Рубрика: Управление в технических системах

Статья в выпуске: 4 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

Биметаллы во многом являются заменителями дефицитных металлов, при этом они представляют самостоятельную группу материалов, необходимых при создании новых машин, приборов и других различных изделий. Возрастающий объем производства биметаллов и изделий из них требует повышения их эксплуатационных характеристик и, соответственно, повышения качества готовых изделий. Одной из сложных технологических задач является соединение алюминия и его сплавов со сталями различных классов, так как возникает много проблем, связанных с качеством соединения металлов с разными свойствами. Для повышения надежности и долговечности работы машин и других изделий, изготавливаемых из биметаллов, необходимо проводить непрерывный контроль их качества, и наиболее эффективными являются методы неразрушающего контроля. Довольно перспективным в плане простоты и доступности является метод активного теплового контроля, при котором исследуемое изделие подвергается импульсному тепловому воздействию посредством источника теплового нагружения. Амплитуда, форма и изменение во времени температурных сигналов служат информативными параметрами, которые позволяют оператору или автоматической системе обнаруживать те или иные дефекты и оценивать их параметры. При всей доступности импульсного теплового контроля наиболее сложным остается компонент, связанный со специализированными компьютерными программами обработки экспериментальных данных и определения параметров дефекта расслоения. Целью исследования является создание компьютерной модели теплового состояния биметаллической пластины при наличии воздушного пузыря между слоями и посредством компьютерного моделирования определение размеров дефектов при активном импульсном тепловом неразрушающем контроле сталеалюминиевых пластин. Материалы и методы. При выполнении работы применялись методы математического и компьютерного моделирования. Созданное программное обеспечение с использованием средств разработки пакета MATLAB основывалось на известных методах получения приближенного решения краевой задачи на ЭВМ с применением метода конечных разностей. Результаты. Разработана математическая модель алгоритма решения краевой задачи и создана компьютерная программа, позволяющая моделировать проведение импульсного теплового контроля для определения параметров дефекта расслоения биметаллической пластины. Заключение. Установлено, что более эффективным является измерение разности температур со стороны, где располагается дефект и произведен нагрев многослойной пластины. Нагрев пластин со стороны, противоположной дефекту, и их дальнейшее охлаждение показали существенно меньшую эффективность с точки зрения получения полезного температурного сигнала. Показано, что при наличии дефекта чем больше тепловой поток нагружения и размер дефекта, тем больше величина полезного сигнала, определяемая разностью температур на измеряемой поверхности.

Еще

Биметалл, методы теплового неразрушающего контроля, инфракрасный неразрушающий контроль, дефектоскопия, дефектометрия, дефект соединения между слоями металлов

Короткий адрес: https://sciup.org/147236500

IDR: 147236500   |   DOI: 10.14529/ctcr210404

Список литературы Определение параметров дефекта расслоения биметаллической пластины посредством активного теплового неразрушающего контроля

  • Рябов, В.Р. Применение биметаллических и армированных сталеалюминиевых соединений / В.Р. Рябов. -М.: Металлургия, 1975. - 288 с.
  • Савин, И.А. Производство слоистых листов и лент с использованием холодного плакирования /И.А. Савин, А.В. Хайруллин //Наука и современность. - 2017. - № 1 (11). - С. 185-199.
  • Слюсарев, М.В. Исследование параметров качества биметаллических листов /М.В. Слюсарев //Вестник ВолГУ. Серия 9. - 2007. - Вып. 6. - C. 176-182.
  • Тепловой метод диагностики расслоений в биметаллах / А.П. Пудовкин, В.Н. Чернышов, А.В. Колмаков, Ю.В. Плужников //Вестник ТГТУ. - 2003. - Т. 9, № 2. - C. 177-185.
  • Вавилов, В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля: справ. / В.П. Вавилов. - М. : Машиностроение, 1991. - 264 с.
  • Вавилов, В.П. Тепловизоры и их применение / В.П. Вавилов, А.Г. Климов. - М. : Интел универсал, 2002. - 88 с.
  • Нестерук, Д.А. Тепловой контроль и диагностика: учеб. пособие для подготовки специалистов I, II, III уровня/Д.А. Нестерук, В.П. Вавилов. - Томск, 2007. - 104 с.
  • Maldague, X. Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing / X. Maldague. - John Wiley & Sons, Inc., U.S.A., 2001. - 684p.
  • Метод бесконтактного неразрушающего контроля слоев двухслойных изделий и анализ теплофизических процессов в биметаллах / А.П. Пудовкин, В.Н. Чернышов, Ю.В. Плужников, А.В. Колмаков //Вестник ТГТУ. - 2002. - Т. 8, № 2. - С. 190-200.
  • Кирвель, И.И. Энергосбережение в процессах теплообмена / И.И. Кирвель, М.М. Бражников, Е.Н. Зацепин. - Минск: БГУИР, 2007.
  • Яненко, Н.Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики /Н.Н. Яненко. - Новосибирск: Наука, 1967. - 234 с.
  • Ячиков, И.М. Математическое моделирование теплофизических процессов / И.М. Ячиков, О.С. Логунова, И.В. Портнова. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. - 175 с.
  • Цаплин, А.И. Теплофизика в металлургии / А.И. Цаплин. - Пермь: Из-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. - 230 с.
  • Берковский, Б.М. Разностные методы исследования задач теплообмена / Б.М. Берковский, Е.Ф. Ноготов. - Минск: Наука и техника, 1976. - 144 с.
  • Кузнецов, Г.В. Разностные методы решения задач теплопроводности / Г.В. Кузнецов, М.А. Шеремет. - Томск: ТПУ, 2007. - 172 с.
Еще
Статья научная