Способ ультразвукового контроля качества сборки соединений с натягом Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к способам контроля качества и прогнозирования ресурса соединений с натягом, работающих в экстремальных условиях, и может быть использовано в машиностроении, нефтегазовой промышленности.,

Известен способ ультразвукового контроля соединений с натягом, заключающийся в введении ультразвуковых колебаний (УЗК) в контролируемую зону изделия, приеме эхо-сигналов, отраженных от внутренней поверхности охватываемой детали, и оценке качества соединений по параметрам принятых эхо-сигналов.

Известен также способ ультразвукового контроля качества сборки трубных изделий с натягом, заключающийся в введении УЗК

под углом к наружной поверхности охватываемой детали в зону сопряжения, приеме эхо-сигналов, отраженных от внутренних стенок охватывающей и охватываемой труб, и оценке качества соединения по соотношению амплитуд принятых сигналов.

К недостаткам обоих способом следует отнести относительно невысокую достоверность контроля, невозможность наблюдения за изменением качества в процессе эксплуатации и, как следствие, невозможность прогнозирования ресурса соединения с натягом.

Наиболее близким к изобретению является способ ультразвукового контроля качества сборки трубных изделий с натягом, заключающийся в введении УЗК под определенным углом к внешней поверхности

XI

ю

00

XJ

00

ю

трубного изделия в плоскости поперечного сечения к его продольной оси, приеме эхо- сигналов, отраженных от внутренних поверхностей охватывающей и охватываемой труб, использовании дважды отраженного эхо-сигнала от внутренней поверхности охватываемой трубы, приеме эхо-сигналов, соответствующих кольцевому прохождению ультразвуковых колебаний в охватыва- ющей и охватываемой деталях, определении отношения их амплитуд и сравнении его с первоначальным отношением.

Известный способ имеет следующие недостатки: изделия контролируются толь- ко в одном сечении, а это не обеспечивает необходимую информативность контроля; применение этого способа позволяет судить о состоянии соединения только в текущий момент времени (обычно - непосредственно после сборки), и, кроме того, нет возможности прогнозирования ресурса соединения при работе в экстремальных условиях.

Цель изобретения - повышение инфор- мативности контроля качества соединений с натягом за счет определения остаточного ресурса работы соединения, а также повышение достоверности определения остаточного ресурса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ультразвукового контроля качества сборки соединений с натягом, заключающемуся в том, что излучают и принимают ультразвуковые колебания в одном сечении соединения, измеряют параметры провзаимодействовавших с соединением колебаний, определяют с их помощью величину контактного давления в этом сечении, по которому судят о качестве, дополнитель- но, по крайней мере еще в одном сечении, возбуждают и принимают ультразвуковые колебания, определяют величину контактного давления в остальных сечениях, вычисляют усредненное значение PI контактного давления, определяют остаточный ресурс to работы соединения из выражения

to-C

грмин

где РрМин минимальное значение контакт- ного давления, при котором соединение теряет работоспособность;

С - константа, учитывающая физико-механические свойства и условия работы соединения, и учитывают величину to при определении качества сборки соединения с натягом.

Кроме того, в предлагаемом способе дополнительно определяют величину контактного давления в тех же сечениях через время t, равное t 210/3, вычисляют усредненное значение Р2 контактного давления, определяют величину to из выражения

-CW

и используют ее в качестве поправки при определении остаточного ресурса работы соединения на момент измерения.

Сопоставительный анализ с известным способом показывает, что заявляемое техническое решение имеет следующие отличия:

контроль соединения ведут по всей длине соединения и определяют распределение напряжений;

соединение контролируют дважды - один раз непосредственно после сборки, а второй - через время t, определяемое исходя из физико-механических свойств исследуемого объекта и условий его эксплуатации, а о качестве соединения судят по отношению результатов первого и второго контроля.

Предпосылкой для разработки способа являются следующие положения:

При работе соединения с натягом в условиях переменного кручения и изгиба условия контактирования втулки с валом постепенно меняются из-за возможного местного скольжения и износа торцевых частей втулки. Это приводит к новому распределению контактных давлений по длине сопряжения.

Изменение исходных условий контактирования может вызвать также релаксацию напряжений, в том числе и при повышенных температурах.

Способ базируется на том, что между величиной контактного давления в соединении и ресурсом его работоспособности в стадии установившейся релаксации существует линейная зависимость.

На чертеже представлен график распределения контактных давлений по длине соединения: кривая 1 - распределение контактных давлений непосредственно после сборки, кривая 2 - распределение контактных давлений по длине соединения после повторного (через время t) контроля.

Способ контроля качества сборки соединений с натягом осуществляется следующим образом.

Соединение контролируют сразу после сборки. Преобразователь устанавливают на наружную поверхность контролируемого соединения, ультразвуковые колебания вводят в плоскости поперечного сечения под углом к наружной поверхности, осуществляют прием эхо-сигналов, отраженных от внутренних поверхностей охватывающей и охватываемой деталей, и определяют отношение амплитуд этих эхо-сигналов. Находят распределение контактных давлений по длине соединения (кривая 1) Pi f (I), вычисляют усредненное значение Pi, определяют остаточный ресурс to работы соединения из выражения

С Pi

to:

мин

где С - константа, учитывающая физико-механические свойства и условия эксплуатации исследуемого объекта;

Рмин - минимальное контактное давле- ние, при котором соединение теряет работоспособность,

и результаты расчетов и измерений заносят в память микропроцессора.

Затем через время t, определяемое в зависимости от физико-механических свойств и условий эксплуатации исследуемого объекта (например, t 2 to/3), процесс контроля повторяют, находят распределение контактных давлений подлинесоедине- ния (кривая 2) Р2 f(l), вычисляют усредненное значение Р2, определяют величину to из выражения

j 2 С 10 Р2

и используют ее в качестве поправки при определении остаточного ресурса работы соединения на момент измерения.

Положительный эффект обеспечивает

ся за счет уменьшения количества поломок

соединений с натягом, работающих в экстремальных условиях, и полной выработки их ресурса. Предлагаемое техническое решение позволит не только повысить досто верность оценки качества сборки соединений с натягом, но и прогнозировать ресурс работы соединения с натягом, работающего в экстремальных условиях.

5

0

5

0 5

0

5

0

Формула изобретения

1.Способ ультразвукового контроля качества сборки соединений с натягом, заключающийся в том, что излучают и принимают ультразвуковые колебания в одном сечении соединения, измеряют параметры провзэи- модействовавших с соединением колебаний и с их помощью определяют величину контактного давления в этом сечении, по которому судят о качестве, отличающий- с я тем, что, с целью повышения информативности контроля за счет определения остаточного ресурса работы соединения, дополнительно, по крайней мере еще в одном сечении, возбуждают и принимают ультразвуковые колебания, определяют величину контактного давления в остальных сечениях, вычисляют усредненное значение Pi контактного давления и определяют остаточный ресурс to работы соединения из выражения

to С Pl/РрмиН

где Ррмин минимальное значение контактного давления, при котором соединение теряет работоспособность;

С - константа, учитывающая физико-механические свойства, и условия эксплуатации контролируемого соединения, и учитывают величину to при определении качества сборки соединений с натягом.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения остаточного ресурса работы соединения, дополнительно определяют величину контактного давления в тех же сечениях через время t, равное t 2 to/3, вычисляют усредненное значение Р2 контактного давления, определяют величину to из выражения to 2 Gto-P2/3 Pi и используют ее в качестве поправки при определении остаточного ресурса работы соединения на момент измерения.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля. Целью изобретения является повышение информативности контроля за счет определения остаточного ресурса работы соединения с натягом. Излучают и принимают ультразвуковые (УЗ) колебания в одном сечении соединения и измеряют параметры провзаимодейство- вавших с соединением колебаний. Повторяют измерения по крайней мере ещё в одном сечении. По параметрам принятых колебаний определяют величину контактного давления в каждом сечении и вычисляют его усредненное значение, с помощью которого определяют остаточный ресурс работы соединения с натягом и качество его сборки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л С