Главная » 2014»Сентябрь»19 » Скачать Разработка ультразвукового метода количественной оценки структуры металла осей колесных пар. Кадикова, Милица Борисовна бесплатно
08:02
Скачать Разработка ультразвукового метода количественной оценки структуры металла осей колесных пар. Кадикова, Милица Борисовна бесплатно
Разработка ультразвукового метода количественной оценки структуры металла осей колесных пар
Диссертация
Автор: Кадикова, Милица Борисовна
Название: Разработка ультразвукового метода количественной оценки структуры металла осей колесных пар
Справка: Кадикова, Милица Борисовна. Разработка ультразвукового метода количественной оценки структуры металла осей колесных пар : диссертация кандидата технических наук : 05.02.11 / Кадикова Милица Борисовна; [Место защиты: Моск. гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана] - Москва, 2009 - Количество страниц: 161 с. ил. Москва, 2009 161 c. :
Объем: 161 стр.
Информация: Москва, 2009
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Анализ методов оценки зернистости металла и постановка задач исследований
11 Обзор основных этапов формирования структуры металлов и методов изготовления осей колесных пар
12 Анализ методик экспериментальной оценки зернистости металла ультразвуковым методом
13 Анализ моделей расчета затухания ультразвука в поликристаллических средах
14 Постановка задач исследований
Глава 2 Обоснование количественных критериев классификации металла по зернистости
21 Анализ закона распределения зерен металла по размерам
22 Определение коэффициента анизотропии поликристалла доэвтектоидной стали
Выводы по главе
Глава 3 Исследования ультразвукового метода оценки зернистости металла
31 Обоснование количества рабочих частот
32 Создание метода
33 Исследование факторов, влияющих на результаты контроля
34 Метрологическое обеспечение метода измерений
35 Экспериментальная проверка метода 105 Выводы по главе
Глава 4 Разработка методики оценки зернистости металла осей коленных пар
41 Анализ макро- и микроструктуры металла осей колесных пар
42 Исследования влияния конструктивных особенностей оси
43 Создание методики
44 Экспериментальная проверка методики 128 Выводы по главе
Глава 5 Обоснование функциональных решений аппаратуры и технологии контроля
51 Принципы создания аппаратуры реализующей метод
52 Технология оценки зернистости металла осей 143 Выводы по главе 5 147 Основные выводы и результаты работы 149 Список литературы
Введение:
К числу основных элементов конструкции железнодорожного подвижного состава, непосредственно влияющих на безопасность движения, относятся оси колесных пар подвижного состава. На сети российских железных дорог эксплуатируется более 4,5 млн. осей. Эксплуатационная надежность оси зависит, в частности, от структуры металла. Существующие требования к структуре определены ГОСТ 31334-2007, в котором указано, что «микроструктура осей должна быть однородной, величина зерна не крупнее номера 5».
Металлографические исследования позволяют контролировать структуру только выборочно, поэтому стандарт требует стопроцентного обязательного ультразвукового контроля структуры осей. Национальные и европейские нормы, а также документы ОАО «РЖД» регламентируют две методики ультразвукового контроля, которые обеспечивают обнаружение осей с весьма крупной или непостоянной по длине структурой, однако, не позволяют количественно оценивать зернистость металла и, таким образом, полно проверять соответствие осей требованиям ГОСТ. Несовершенство методик приводит с одной стороны к тому, что оси с неудовлетворительной структурой попадают в эксплуатацию, а с другой — к неоправданной отбраковке весьма значительного числа осей при ремонте подвижного состава в ремонтных предприятиях (в 2006 году изъято из эксплуатации более '70 тысяч вагонных осей, забракованных по структуре). При этом ежегодно имеются случаи изломов осей в пути следования.
Повышение гарантий качества металла новых осей и объективности оценки эксплуатационной надежности осей при их ремонте будет способствовать обеспечению безопасности движения на железнодорожном транспорте и исключению необоснованного сокращения сроков эксплуатации колесных пар подвижного состава. Изложенное обуславливает актуальность совершенствования методов неразрушающего контроля с целью количественной оценки структуры металла осей колесных пар.
Целью работы являлась разработка ультразвукового метода количественной оценки зернистости металла и технологии его применения для неразрушающего контроля структуры осей колесных пар.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. На основе анализа статистических описаний структуры металла осей колесных пар обосновать количественные критерии классификации металла по зернистости.
2. Создать неразрушающий ультразвуковой метод количественной оценки зернистости металла, основанный на сравнительных оценках коэффициентов затухания упругих волн на разных частотах, и обосновать количество рабочих частот.
3. Разработать и экспериментально проверить методику оценки зернистости металла осей колесных пар ультразвуковым методом.
4". Обосновать функциональные решения аппаратуры и технологию ультразвукового контроля структуры металла осей колесных пар.
Научная новизна:
1. Обоснована количественная классификация металла по зернистости, учитывающая логарифмически нормальный закон распределения зерен по размерам и применимая для ультразвукового метода. Получены инженерные формулы для определения зернистости структуры; к разнозернистым относятся структуры, среднеквадратичное отклонение распределения диаметров зерен которых больше 0,3.
2. Теоретическими исследованиями и с использованием эмпирических данных определены значения коэффициента упругой анизотропии поликристалла простой доэвтектоидной стали для различного процентного соотношения структурных составляющих; для осевой стали марки Ос.В с содержанием перлита 57% коэффициент упругой анизотропии составляет 3,8* 10"3.
3. Впервые теоретически обоснован и экспериментально подтвержден ультразвуковой метод определения номера зерна и однородности структуры металла по отношениям амплитуд сигналов продольных волн на трех рабочих частотах, который расширяет прикладные возможности методов неразрушающего контроля на задачи количественной оценки структуры металла.
На основе проведенных исследований построена номограмма оценки зернистости металла осей колесных пар и разработано программное обеспечение, позволяющее оценивать зернйстость простой доэвтектоидной стали в зависимости от процентного соотношения структурных составляющих. Ультразвуковой трехчастотный метод количественной оценки зернистости металла осей колесных пар обеспечивает проверку V выполнения требований национального стандарта и правил безопасности на железнодорожном транспорте на заводах-изготовителях осей и предприятиях по ремонту железнодорожного подвижного состава. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ПГУПС при подготовке инженеров по специальности 200102 «Приборы и методы контроля качества и диагностики».
Решение поставленных задач осуществлялось аналитическими и численными методами исследования физических моделей рассеяния упругих волн в поликристаллических средах с использованием аппарата математической статистики. Эксперименты проведены с использованием современного дефектоскопического и измерительного оборудования, а также специальных образцов.
Достоверность полученных результатов подтверждается применением фундаментальных положений акустики и металловедения, металлографическими исследованиями и большим объемом экспериментальных данных.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на III Российской научно-технической конференции "Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций" (г.Екатеринбург, 2007г.), XIX и XX Петербургских конференциях "Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций" (Санкт-Петербург, 2007г. и 2009г.), Международной научно-практической технической конференции "Актуальные проблемы и перспективы развития транспортного комплекса России" (г.Новосибирск, 2007г.).
Диссертационная работа в целом рассмотрена в 2009 году на научных семинарах кафедры «Методы и приборы неразрушающего контроля» ПГУПС и кафедры «Технологии сварки и диагностики» МГТУ им Н.Э.Баумана.
Материалы диссертации отражены в 5 печатных работах, из них по списку ВАК - 4.
Диссертационная работа изложена на 159 страницах, иллюстрируется 69 рисунками, содержит 21 таблицу, состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы (106 наименований).
