Применение приборов типа "ЗВУК"

Контроль абразивных изделий.

Основное назначение приборов "Звук" - контроль твердости абразивных изделий самого широкого диапазона размеров от 3 до 1200 мм. Для этой цели приборы в течение ряда лет применяются как на заводах - изготовителях абразивного инструмента, так и на заводах - потребителях инструмента в самых разнообразных отраслях машиностроения: автомобилестроении, моторостроении, подшипниковой промышленности и др. в Российской Федерации и за рубежом. Разработан стандарт ГОСТ 25961-83 "Инструмент абразивный. Акустический метод контроля физико-механических свойств". С 01 января 2008 г. на территории Российской Федерации взамен этого стандарта вводится в действие национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 52710-2007 « Инструмент абразивный. Акустический метод определения твердости и звуковых индексов по скорости распространения акустических волн».
В качестве выходных параметров, характеризующих физикомеханические свойства абразивного инструмента, этими стандартами, при применении акустического метода контроля, предусмотрены скорость распространения акустических волн и звуковой индекс (ЗИ), отражающие твердость абразивного инструмента. Акустический метод введен наряду с традиционными механическими методами контроля твердости в ГОСТ 2424-83 "Круги шлифовальные. Технические условия", причем при применении акустического метода контроля вместо буквенного обозначения степени твердости на кругах может маркироваться звуковой индекс. Этот метод введен также в ГОСТ 2464-82 "Сегменты шлифовальные. Технические условия" и ГОСТ 2456-82 "Бруски шлифовальные. Технические условия", а также в качестве основного метода контроля физико-механических свойств отрезных кругов в ГОСТ 21963-82 "Круги отрезные. Технические условия". С 01.01.86. в соответствии с этим стандартом на отрезных кругах диаметром менее 600 мм маркируется вместо обозначения твердости значение ЗИ. Кроме того, акустический метод контроля введен в ряд ТУ и другую НТД, в соответствии с которыми производится выпуск инструмента с применением в качестве выходного контроля акустического метода и маркировкой на изделии ЗИ.

Контроль огнеупорных изделий.

Для огнеупорных изделий имеется корреляционная связь между ЧСК изделий и такими показателями, как открытая пористость, кажущаяся плотность и предел прочности при сжатии, причем порядок определения этих характеристик регламентирован ГОСТ 25714-83 "Контроль неразрушающий. Акустический звуковой метод определения открытой пористости, кажущейся плотности, плотности и предела прочности на сжатие огнеупорных изделий". Измерение ЧСК огнеупоров, в том числе в соответствии с указанным стандартом, с успехом может производиться с помощью приборов типа "Звук". При контроле ряда огнеупорных изделий, например, огнеупорных плит на основе муллито-корундовой керамики, обнаружено изменение значений ЧСК при многократных циклических термонагружениях, что показывает возможность использования результатов контроля для оценки ресурса изделия с целью своевременного вывода его из эксплуатации и предотвращения аварийных последствий.

Контроль углеграфитовых изделий.

Акустический метод, основанный на измерении ЧСК с помощью приборов типа "Звук", находит применение при выходном контроле физико-механических свойств углеродных изделий, используемых при производстве алюминия и других металлов: подовых блоков ванн электролизеров, углеграфитовых электродов, графитовых тиглей и т. п. Для этих изделий параметр Сl связана с пористостью, прочностью и эксплуатационными характеристиками. На ряде заводов, например на Новосибирском электродном заводе, метод контроля и применение приборов типа "Звук" были включены в действующую нормативно-техническую документацию, в соответствии с которой в качестве выходного параметра, характеризующего физико-механические свойства изделия, был установлен звуковой индекс ЗИ.

Для деталей из чугуна имеются корреляционные зависимости между скоростью звука Сl и такими важными параметрами как твердость по Бринеллю, прочностные характеристики, содержание шаровидного графита. Применение метода измерения ЧСК и приборов типа "Звук" дало возможность оперативно определять эти параметры на заготовках чугунных отливок до их механической обработки.
Метод и приборы типа "Звук-203" используются на ряде заводов моторостроения и автомобилестроения для определения твердости по Бринеллю и прочностных характеристик заготовок деталей силовых агрегатов: дисков сцепления, маховиков и т.п., а также на других заводах, выпускающих чугунные отливки, например, для определения содержания шаровидного графита в заготовках конфорок электроплит.

Высокопрочная керамика на основе корунда, карбида кремния, карбида бора, кубического нитрида бора и т.п. с различными добавками используется для изготовления режущих пластин, износостойких деталей, элементов органокерамической брони и покрытий и т.п.
Установлены корреляционные зависимости между скоростью звука Сl, коэффициентом Пуассона и твердостью, плотностью, а также эксплуатационными показателями: износостойкостью - для режущих пластин, эффективностью поглощения упругой энергии удара – для броневых пластин. Скорость звука Сl зависит от технологических параметров: количества добавок, давления прессования, температурных режимов и т. п., что делает возможным применение приборов типа "Звук" для экспресс-контроля такого типа изделий. Учитывая эти данные, был разработан метод контроля заготовок режущих пластин из композиционных материалов на основе эльбора (кубического нитрида бора) с использованием прибора типа "Звук-107" и метод контроля броневых пластин.

Акустический контроль, основанный на измерении ЧСК, дает интегральную оценку всего объема изделия. Однако, обычно наличие нарушений сплошности структуры изделия и наличие в нем дефектов приводит к понижению соответствующего значения Сl ниже некоторого заранее определенного значения и к изменению спектра ЧСК, т.е. изменению соотношения между ЧСК разных видов колебаний. Эти обстоятельства в ряде случаев позволяют обнаруживать указанные нарушения.
Такая работа с положительными результатами проводилась для обнаружения появления дефектов структуры углеродных изделий на различных стадиях технологического процесса их изготовления, а также обнаружения различного рода дефектов в чугунных отливках типа "шапка изолятора".

Приборы типа "Звук" имеют полное метрологическое обеспечение и могут применяться для определения упругих констант: модуля Юнга, коэффициента Пуассона и других параметров, характеризующих упругие свойства различных материалов. Для образцов в виде брусков определенных типоразмеров измерения с помощью приборов типа "Звук" могут проводиться в соответствии с международными стандартами, например, стандартом США ASTM C1259-94 .
Разработаны методики и программное обеспечение для определения модуля Юнга и коэффициента Пуассона образцов в виде дисков и квадратных пластин с применением ПЭВМ.

     Последние исследования показали принципиальную возможность использования метода свободных колебаний для поиска развитых усталостных трещин в ободьях цельнокатанных железнодорожных колес. Метод может быть положен в основу портативного прибора, дающего объективные показания и реализующего накопленный на железных дорогах практический опыт контроля колес простукиванием. При проведении дополнительных научно- исследовательских работ области применения метода могут быть существенно расширены, в том числе в направлении неразрушающего контроля узлов и деталей железнодорожного транспорта, а также элементов железнодорожного пути (шпалы, рельсы, столбы и т.д.).
    Имеются положительные предпосылки для применения метода свободных колебаний для контроля степени соединения отдельных деталей в конструкциях, например, контроля натяга в посадке втулок прицепных шатунов судовых двигателей, паянных и резьбовых соединений. Эти результаты позволяют прогнозировать возможность использования представленного метода для контроля качества сопряжения отдельных деталей при изготовлении и ремонте различного рода изделий и конструкций.
    Весьма перспективным представляется использование этого метода для контроля качества различного рода строительных изделий