Способ выявления скрытых дефектов и устройство для их обнаружения Российский патент 2024 года по МПК G01N9/02 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использована для определения дефектов в виде полостей и неоднородностей структуры испытуемого материала.

Известен способ определения геометрии одного или нескольких реальных исследованных дефектов при помощи эталонного набора данных объекта, созданного на основании одного или нескольких измерений. Из патента RU 2763344 C2.

Недостатком данного способа является высокое время, затрачиваемое на проведение исследований.

Известно устройство контроля поверхности для обнаружения поверхностных дефектов. (RU2768517C1).

Недостатком данного способа является высокое время, затрачиваемое на проведение исследований и сложность оборудования.

Технической задачей для данного способа и устройство для их обнаружения является снижение времени на проведение исследований обнаружения скрытых дефектов.

Техническая задача достигается за счет того, что способ выявления скрытых дефектов, заключается в том, что замеряют массу заготовки после чего находят объем заготовки гидростатическим способом погружения в ёмкость с дистиллированной водой и замеряют масса воды, вытесненной заготовкой с помощью весов, на которые поставлена ёмкость, при этом заготовку опускают в воду до полного погружения, не касаясь стенок и дна ёмкости.

Рассчитывают по формуле плотность данной заготовки $${\rho }_i=\frac{m}{V}$$,

где $$m$$ – масса заготовки, $$V$$ – объем вытесненной воды, $${\rho }_i$$– плотность i– того образца. Полученные результаты сравнивают с эталонным значением, и при разности показаний выше допустимых пределов определяют наличие дефекта в заготовке. Для определения геометрии и координат дефекта эталонную заготовку разбивают на пропорциональные одинаковые по весу куски в трех направлениях и определяют их толщину т.е. размер на который надо поместить в воду и сравнивают эталонную плотность с полученной путем гидростатического взвешивания если дефекта нет, то плотности равны если плотность уменьшилась, то регистрируют геометрию и координату дефекта. Если плотности на следующем участке совпадают значит на данном участке дефекта заготовки нет.

Поставленная задача также достигается тем, что устройство имеет аналитический и механический блоки. Аналитический блок представляет собой программу, разбивающая 3д модель на пропорциональные слои с одинаковой массой. Механический блок состоит из плиты для погружения заготовки которая погружает заготовку в емкость с водой на глубину, соответствующую одинаковым по весу эталонной заготовки и замеряют количество вытесненной жидкости, контролируемые весами. При опускании исследуемой заготовки в воду, весы считывают показания с весов, определяет плотность текущего слоя и сравнивает её с эталонным значением. На основании полученных данных, строится график, на котором будут видны перепады плотности. Чем больше перепад, тем больше дефект, находящийся в этой области, затем заготовку поворачивают на 90 градусов и повторяют измерения по двум осям. Значение координат перепадов плоскости регистрируются и тем самым определяется местонахождение и размеры дефектов.

Таким образом решает поставленную задачу тем, что не требуется ни дорогостоящее ультразвуковое оборудование, ни высокая квалификация специалиста, проводящего измерение.

Техническая сущность и принцип действия поясняются чертежами фиг.1, где изображена схема установки, фиг. 2 скриншоты программа, разбивающая 3д модель на пропорциональные слои с одинаковой массой фиг.3 примеры графиков, полученный в процессе исследования.

Cпособ выявления скрытых дефектов, заключается в том, что замеряется масса заготовки после чего находиться объем заготовки гидростатическим способом погружения в ёмкость с дистиллированной водой и замеряется масса воды, вытесненной заготовкой с помощью весов, на которые поставлена ёмкость, при этом заготовка опускается в воду до полного погружения, не касаясь стенок и дна ёмкости. Рассчитывается по формуле плотность данной заготовки $${\rho }_i=\frac{m}{V}$$, где – $$m$$масса, $$V$$ – объем вытесненной воды отливкой, $${\rho }_i$$ – плотность i– того образца. Полученные результаты сравниваются с эталонным значением, и при разности показаний выше допустимых пределов определяется наличие дефекта в заготовке. Для определения геометрии и координат дефекта эталонную заготовку разбивают на пропорциональные одинаковые по весу куски в трех направлениях и определяют их толщину т.е. размер на который надо поместить в воду и сравнивают эталонную плотность с полученной путем гидростатического взвешивания если дефекта нет, то плотности равны если плотность уменьшилась, то регистрируют геометрию и координату дефекта. Если плотности на следующем участке совпадают значит на данном участке дефекта нет. Примеры график плотности заготовки от длины погружения можно видеть фиг.3. При отсутствии дефекта мы наблюдаем ровную кривую при единичном дефекте мы, наблюдая площадку на графике где плотность уменьшилась на определенном участке и в дальнейшем плотности эталонная и полученная соответствуют регистрируемый локальный дефект, если плотность продолжает отличаться от эталонной распространённый дефект, регистрирую величину погружения и повторяя в различных плоскостях можно определить геометрию и координаты дефекта.

Устройство имеет аналитический и механический блоки. Аналитический блок представляет собой программу, разбивающая 3д модель на пропорциональные слои с одинаковой массой. Масса, на которую разбивают кусочки заготовки выбирается исходя из требуемой точности. Механический блок. Значение координат перепадов плоскости регистрируются и тем самым определяется местонахождение и размеры дефектов. При этом устройство для их обнаружения состоит из плиты для погружения заготовки 4 которая погружает заготовка 3 в емкость с водой 2 на глубину, соответствующую одинаковым по весу эталонной заготовки и замеряют количество вытесненной жидкости, контролируемые весами 1 заданную в персональном компьютере. После этого, на персональном компьютере строится график отношения глубины погружения к идеальной плотности. В случае, если график представляет собой прямую – дефекты не обнаружены. Если график представляет собой ломаную с одним или несколькими перепадами – обнаружен дефект литья. Местоположение и размер дефекта можно определить по полученным графикам: чем больше отклонение от исходной линии, тем больше дефект.

Способ выявления скрытых дефектов и устройство для их обнаружения работает следующим образом с помощью аналитического блока находится эталонная масса заготовки затем гидростатическим взвешиванием, а именно устройством для их обнаружения состоящей из плиты для погружения заготовик 4 которая погружает заготовку 3 в емкость с водой 2 на глубину, соответствующую одинаковым по весу эталонной заготовки и замеряют количество вытесненной жидкости, контролируемые весами 1. После чего результаты сравниваются и дефект регистрируется или нет. Если дефект обнаруживается, то для его обнаружения и выявления геометрических параметров аналитический блок разбивает разбивают на пропорциональные одинаковые по весу куски в двух направлениях, причем вес выбирается исходя из необходимой точности измерения, и определяют их толщину т.е. размер на который надо поместить в воду пример скриншота программы показан на фиг. 2. Затем сравнивают эталонную плотность с полученной путем гидростатического взвешивания. Рассчитывается по формуле плотность данной заготовка $${\rho }_i=\frac{m}{V}$$,где $$m$$ – масса заготовки, $$V$$ – объем вытесненной воды заготовкой, $${\rho }_i$$– плотность i– того образца. Полученные результаты сравниваются с эталонным значением, и при разности показаний выше допустимых пределов определяется наличие дефекта в заготовке. Если дефекта нет, то плотности равны если плотность уменьшилась, то регистрируют геометрию и координату дефекта. Если плотности на следующем участке совпадают значит дефект закончился. Примеры график плотности заготовки от длины погружения можно видеть на графиках. При отсутствии дефекта мы наблюдаем ровную кривую фиг.3 при единичном дефекте мы, наблюдая площадку на графике где плотность уменьшилась на определенном участке и в дальнейшем плотности эталонная и полученная соответствуют регистрируемый локальный дефект фиг.4, если плотность продолжает отличаться от эталонной распространённый дефект фиг.5, регистрирую величину погружения и повторяя в различных плоскостях можно определить геометрию и координаты дефекта.

Анализ показал, что данный способ позволит упростить устройство для испытания и сократить время на испытания в три раза.

Таким образом, способ выявления скрытых дефектов и устройство для их обнаружения снизит время, потраченное на испытания.

Использование: для выявления скрытых дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что замеряется масса заготовки, для чего находят объем отливки гидростатическим способом, погружая в ёмкость с дистиллированной водой и замеряя массу воды, вытесненной заготовкой с помощью весов, на которые поставлена ёмкость, при этом заготовка опускается в воду до полного погружения, не касаясь стенок и дна ёмкости, и рассчитывают по формуле плотность данной детали, полученный результат сравнивают с эталонным значением, и при разности показаний выше допустимых пределов определяют наличие дефекта в заготовке, для определения геометрии и координат дефекта эталонную деталь разбивают на пропорциональные одинаковые по весу куски в трех направлениях и определяют их толщину, т.е. размер, на который надо поместить в воду, и сравнивают эталонную плотность с полученной путем гидростатического взвешивания, если дефекта нет, то плотности равны, если плотность уменьшилась, то регистрируют геометрию и координату дефекта, если плотности на следующем участке совпадают, значит на данном участке дефекта заготовки нет. Технический результат: снижение времени на проведение исследований обнаружения скрытых дефектов. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ выявления скрытых дефектов одного или нескольких реальных исследованных дефектов при помощи эталонного набора данных объекта, созданного на основании одного или нескольких измерений отличающийся тем, что замеряется масса заготовки, для чего находят объем отливки гидростатическим способом, погружая в ёмкость с дистиллированной водой и замеряя массу воды, вытесненной заготовкой с помощью весов, на которые поставлена ёмкость, при этом заготовка опускается в воду до полного погружения, не касаясь стенок и дна ёмкости, и рассчитывают по формуле плотность данной детали, полученный результат сравнивают с эталонным значением, и при разности показаний выше допустимых пределов определяют наличие дефекта в заготовке, для определения геометрии и координат дефекта эталонную деталь разбивают на пропорциональные одинаковые по весу куски в трех направлениях и определяют их толщину, т.е. размер, на который надо поместить в воду и сравнивают эталонную плотность с полученной путем гидростатического взвешивания, если дефекта нет, то плотности равны, если плотность уменьшилась, то регистрируют геометрию и координату дефекта, если плотности на следующем участке совпадают, значит на данном участке дефекта заготовки нет.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1 для выявления скрытых дефектов имеет аналитический и механический блоки, аналитический блок представляет собой программу, разбивающую 3д модель на пропорциональные слои с одинаковой массой, механический блок состоит из плиты, за которую крепится заготовка для погружения заготовки в емкость с водой на глубину, соответствующую высоте пропорционального слоя полученного программой, и замеряют количество вытесненной жидкости весами, которые установлены на платформе под емкостью с водой, при опускании исследуемой заготовки в воду считывают показания с весов, определяется плотность текущего слоя и сравнивают её с эталонным значением, на основании полученных данных строится график, на котором будут видны перепады плотности, чем больше перепад, тем больше дефект, находящийся в этой области, затем заготовку поворачивают на 90 градусов и повторяют измерения по двум осям, значение координат перепадов плоскости регистрируются и тем самым определяется местонахождение и размеры дефектов.