Файл: Постников В.И. Исследование и контроль износа машин методом поверхностной активации.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 75
Скачиваний: 0
Г Л А В А 2
ИССЛЕДОВАНИЕ И ОТРАБОТКА МЕТОДА В УСЛОВИЯХ ЛАБОРАТОРНЫХ И СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Результаты теоретических и экспериментальных исследова ний потребовали решения важнейшего вопроса, связанного с распределением радиоактивных изотопов по глубине в зависи мости от таких факторов: вид радиоактивных изотопов, энергия их излучения, условия активации (в вакууме, на воздухе, ак тивация под углом) и др.
Как |
видно из приведенных выше графиков |
(см. |
рис. |
3,. |
||
6, 8), в |
процессе активации происходит |
изменение |
характера |
|||
кривой, |
выраженной |
зависимостью |
• 100 = f(u). |
Изменение |
||
указанной зависимости |
связано с основными |
параметрами |
и |
условиями активации, хотя для конкретных условий характер кривой сохраняется.
Активация данного вида частицами при постоянной энергии вне зависимости от интенсивности дает стабильное распределе
ние по глубине и практически |
для стали |
и чугуна |
характер |
кривой одинаковый. |
|
|
|
Изменение энергии, которое |
связано с |
выводом |
пучка на |
воздух, .или вида частиц ведет |
к изменению характера кривой.. |
Исключить влияние изменения энергий частиц, а также любых других факторов, которые могли бы внести дополнительные погрешности и учесть которые не удается в процессе измерения скорости счета, можно путем моделирования на образцах.
Для получения сопоставимых данных облучать образцы не обходимо в таких же условиях, как и исследуемые детали.
Разработка метода моделирования на образцах и проведе ние большого числа исследований по изучению результатов мо делирования позволили использовать разработанный метод для получения достоверных данных при исследовании износа.
Исследование по моделированию износа на образцах про изводилось в процессе отработки метода, а также непосредст венно перед исследованием износа деталей машин и механиз мов или во время исследования.
31
§ 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА НА ОБРАЗЦАХ
Исследование износа на образцах преследует три основные цели: 1) определение результатов активации данного металла различными частицами; 2) определение применимости метода для исследования износа данного металла в конкретных усло-
N
виях работы детали; 3) получение зависимости вида — -100 =
= f(b), которую используют для исследования износа деталей машин и механизмов без их остановки и разборки.
Если моделирование на образцах, предназначенных для определения применимости метода, можно вести в произволь ных условиях, когда необходимо определить влияние изменения химического состава материала, то при моделировании в усло виях, соответствующих условиям работы детали, необходимо решать конкретные задачи: выбирать вид частиц и энергии их излучений; определять влияние на точностные показатели гео метрических условий исследования и т. д.
Рассмотрим результаты моделирования, проведенного для решения указанных задач.
1. Определение применимости метода к исследованию износа данного материала
Прежде чем приступить к исследованию износа деталей машин и механизмов в цеховых испытаниях, проводили моде лирование на образцах, активируемых на циклотроне.
Моделирование, как правило, проводили после теоретиче ских исследований, связанных с применимостью металла дан ного химического состава к активации его заряженными ча стицами.
Подтверждение теоретических исследований служило осно ванием для дальнейших работ по моделированию в условиях, приближенных к условиям работы данной детали, и получен ные данные использовали для обработки результатов исследо вания.
Характеристика процесса моделирования. Основные работы
по |
исследованию в процессе моделирования на образцах |
вели |
на |
различных видах чугунов, сталей, твердых сплавов, |
бронз |
и |
некоторых пластмассах, активированных а-частидами, |
дей |
тронами и протонами различных энергий. Всего исследовали более 1000 образцов.
Как уже указывалось, на рис. 2 представлена схема при менения аппаратуры при моделировании на образцах в усло виях, обеспечивающих защиту от фона (эту схему мы исполь зовали и в дальнейших работах).
В указанном случае приведена только одна из схем моде лирования, исследуемых в настоящей работе, более подробно аппаратура рассмотрена в гл. 5.
.32
Регистрация излучения в указанных условиях позволяет судить о суммарной активности всех образующихся радиоак тивных изотопов, в том числе и (3-излучателей. Исключить влияние на скорость счета р-излучения и у-излучения малых энергий (до 0,1 Мэв) можно, установив соответствующие экра ны между источником излучения и детектором, что обычно и делают при моделировании в условиях работы деталей машин
имеханизмов.
Вгл. 1 достаточно подробно рассмотрено исследование ак тивации твердых сплавов, поэтому указанные металлы в на стоящей главе мы не рассматриваем.
Несколько более подробно остановимся на различных видах чугунов и сталей, активированных дейтронами и нашедших наиболее широкое применение в исследованиях.
2. Моделирование на различных металлах
Исследование активации с точки зрения распределения по глубине радиоактивного слоя и характера полученной зависи мости — =/(Д6) вели на различных видах чугунов, сталей и
"О
бронз при активации их дейтронами. Моделирование на пласт массах вели применительно к деталям, используемым в стен довых испытаниях. В работе [6] рассмотрена зависимость изме нения относительной скорости счета от глубины истирания об
разцов из |
легированного |
чугуна * при моделировании |
износа |
||
без учета условий работы |
деталей. |
|
|
||
Как видно из результатов |
моделирования |
(представлены |
|||
только 3 образца из 17, на которых проводили |
моделирование), |
||||
характер |
полученных кривых |
полностью совпадает, |
несмотря |
на то что образцы были облучены в различное время и имели
активность, отличающуюся примерно в три раза |
и |
находя |
|||||||
щуюся в пределах 2000—6000 имп/мин. |
|
|
|
|
|
|
|||
В том случае, если измеряют через какой-либо экран, т. е. |
|||||||||
через корпус или другие поглощающие экраны, |
характер |
кри |
|||||||
вой остается прежним, но |
несколько |
меняется |
|
соотношение |
|||||
между относительной скоростью счета и глубиной износа. |
|
||||||||
Результаты исследований |
изменения |
относительной |
скоро |
||||||
сти счета при истирании образцов и измерении |
излучения |
че |
|||||||
рез алюминиевую |
пластинку |
толщиной |
2 мм |
и |
|
слой |
чугуна |
||
толщиной 52 мм |
(толщина |
стенки |
цилиндровой |
втулки |
двига |
||||
теля 5ДКРН-74/160) рассмотрены |
в работах |
[3, |
6, |
7]. |
|
|
Алюминиевая пластинка поглощает в основном только Р-излучение, слой чугуна поглощает частично и у-излучение,
вчастности у-кванты Со5 7 .
*Образцы изготовлены из материала втулки двигателя 5ДКРН-74/160. Условное обозначение — легированный чугун А.
3 Зак. 289 |
33 |
Полученное смещение кривой подтверждает необходимость моделирования в условиях, соответствующих условиям рабо ты исследуемой детали.
Аналогичные исследования проведены на образцах других марок легированного чугуна и на образцах из серого чугуна (рис. 13).
Как видно из полученных зависимостей, сохраняется харак тер кривой, которая изменяется с применением экранов, вне сением поправки на распад и использованием различного чис ла и типов счетчиков.
^100 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
- |
|
|
|
|
I§ |
40 |
- |
v > |
|
|
|
- |
|
|
|
|
||
I |
20 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
' |
О |
40 |
80 |
120 |
160 |
200 240 280 |
Величина снятого слоя,мкм
•Рис. 13. Изменение относительной скорости счета
,, |
при истирании образцов |
из |
серого чугуна |
и при |
измерении в различных |
условиях (экран из чугу- |
|||
, |
на толщиной Ш мм), N=4200 имп/мин: |
|
||
i '• |
—с учетом распада; |
|
—без учета |
распа |
|
да; О — без экрана; • |
—с экианом. |
|
Моделирование на образцах из стали. Как видно из рис. 14, характер кривых и распределение по глубине на всех трех об разцах полностью совпадают, так. как условия измерения были во всех случаях одинаковыми.
Таким образом, изменение химического состава стальных образцов (№ 27 —Ст. 3, № 34 —сталь 38ХНЮА и № 38 — сталь 2X13) не оказывает влияния на распределение радиоак тивных изотопов по глубине.
Моделирование на образцах из бронзы. Моделирование на образцах из бронзы вели для двух марок бронз: ВБр-3 и БрБ-2. Химический состав ВБр-3 в процентах указан ниже.
Медь |
основа |
Примеси,'всего |
0,031 , |
Никель |
16,0—18,0 |
Свинец |
0,002 |
Алюминий |
3,0—3,5 |
Фосфор |
0,002 |
Железо |
1,2—1,6 |
Сера |
0,01 |
Марганец |
0,4—1,0 |
Висмут |
0,002 |
Кремний |
0,6—1,0 |
Сурьма |
0,005 |
Хром |
0,8—1,3 |
Мышьяк |
0,01 |
34
40 |
80 |
120 |
160 |
200 |
240 0 |
40 |
80 |
120 |
160 |
200 |
240 0 |
40 |
80 |
120 |
160 |
200 |
240 |
Величина снятого слоя^ мкм
100
I so
I 60
}II 40
I 20
1
I ?
-
43 о
_
_
-
|
I |
I |
г |
I |
I |
I |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 . 160- |
Рис. 14. Изменение относительной скорости счета при истирании сталь ных образцов:
а — Ст. 3, |
Л/о=6080 имп/мин; |
б — сталь |
||
38XHIOA, W0=4460 имп/мин; |
а — сталь |
|||
2X13. /Vo™2680 имп/мин; |
О —без |
экрана; |
||
© — с чугунным экраном |
толщиной |
10 ми. |
|
Рис. |
15. |
Изменение |
относительной |
|||
a |
скорости |
счета от величины |
снятого |
||||
слоя |
при истирании |
образцов |
из |
||||
i |
|||||||
бронзы (ВБр-3, БрБ-2) |
при |
актива |
|||||
180 200 |
|||||||
ции |
дейтронами с энергией 13,4 |
Мэв, |
Величина снятого слоя^мт