Введение к работе
Настоящая работа обобщает результаты исследований автора в области радиационных методов контроля. Она направлена на решение одной из важнейших проблем - повышение надежности и достоверности результатов радиографического контроля авиационных материалов и изделий авиационной техники.
Условия эксплуатации авиационной техники предъявляют особые
требования к качеству авиационных материалов. Это связано с тем, что
качество материалов определяет не только надежность изделий, но и
прогресс в авиастроении. Для создания деталей, узлов и конструкций
авиационной техники используют сплавы: жаропрочные на никелевой и
железоникелевой основе, титановые, алюминиевые, магниевые,
неметаллические и композиционные материалы, применяют
специфические технологические процессы.
Эффективным средством обеспечения высокой надежности изделий является широкое использование неразрушающего контроля, в частности радиационного с применением рентгеновского излучения. Этот метод широко используют при контроле изделий из металлических, неметаллических и композиционных материалов.
Актуальность работы. Вопрос повышения достоверности и эффективности результатов радиационного контроля турбипных и компрессорных лопаток ГТД неразрывно связан с решением проблемы объективной оценки его чувствительности для объектов сложной конфигурации с криволинейной поверхностью и переменным сечением.
Для корпусов агрегатов применяют литейные алюминиевые сплавы. Помимо дефектов литья (раковин, плен, неслитин и т.д.) в алюминиевых сплавах часто возникает газовая пористость, которая влияет на прочностные свойства изделий, особенно в опасных зонах: переходах сечений, отверстий. Пористость в зависимости от ее концентрации и размера отдельных пор на макрошлифе классифицируют по пяти баллам. В настоящей работе решен вопрос оценки балла пористости для сплавов группы «силумин» по эталонным рентгеновским снимкам с помощью разработанной рентгеновской шкалы эталонов пористости.
Магниевые сплавы имеют склонность к образованию в отливках микрорыхлоты, влияющей на их механические свойства. Содерясание микрорыхлоты допустимо при условии сохранения механических свойств отливок, оговариваемых соответствующими нормативными документами, (ОСТІ 90248). Вид микрорыхлоты для каждого магниевого сплава или узкой группы сплавов с близкими свойствами весьма специфичен, поэтому существующие эталонные рентгеновские шкалы микрорыхлоты предназначены для разбраковки отливок только
группы сплавов, обозначенных в отраслевом стандарте. При создании нового сплава с отличными от предшествующих свойствами для падежной разбраковки необходима разработка соответствующей шкалы микрорыхлоты. Такая задача была решена для магниевого сплава МЛ20-1.
Повышение ресурса, качества и надежности аэрокосмической техники неразрывно связано с использованием неметаллов (пластмасс, резины, композиционных материалов). Обладая целым рядом достоинств, которых нет у сплавов, неметаллические и композиционные материалы частично вытеснили традиционные сплавы. Одним из условий надежной работы является отсутствие в них дефектов: расслоений, неравномерности структуры, неравноплотности, отсутствие или избыток связующего, трещин, складок. Применения радиационного метода контроля для обнаружения перечисленных дефектов контроля эффективно при устранении систематического влияния мешающих факторов: неоднородности структуры, разброса в укладке армирующих волокон и пр. Для этого необходимо исследовать особенности взаимодействия рентгеновского излучения с композиционными материалами, создать надежные критерии оценки качества изображений и выявить условия контроля, обеспечивающие максимальную чувствительность для изделий из композиционных материалов.
Обеспечение высокого качества современных авиационных материалов и повышение ресурса производимой из них техники потребовали разработку технологий радиационного контроля, включающую режимы контроля, оценочные критерии и нормативную документацию, - все, что обеспечивает надежное и достоверное обнаружение недопустимых дефектов.
Цель работы — повышение качества авиационных материалов, надежности выполненных из них заготовок, деталей и узлов авиационной техники посредством совершенствования технологии радиационного неразрушающего контроля.
Методика исследований. Теоретические исследования базировались на применении методов математической статистики и операционного исчисления.
Для экспериментальных исследований были изготовлены
специальные образцы с искусственными дефектами и отобраны
фрагменты изделий с реальными дефектами. В качестве источников
излучения использованы промышленные рентгеновские аппараты.
Рентгенограммы были выполнены на отечественной и зарубежной
промышленных радиографических пленках. Результаты
рентгенографических исследований сопоставляли с данными металлографического анализа, механических и гидростатических испытаний.
Разработка технологий проведена непосредственно на промышленных объектах: отливках, заготовках, винтовентиляторных лопастях, агрегатах теплозащиты.
Научная новизна работы:
разработан метод, с помощью которого установлены общие
закономерности формирования рентгенографического изображения
различных дефектов в сплавах, неметаллических и композиционных
материалах и теоретически определены предельные размеры дефектов,
воспроизводимых на рентгеновском снимке;
> разработана математическая модель формировшшя радиационного изображения дефектов в объектах контроля сложной формы с криволинейной поверхностью и переменным сечением, благодаря которой удалось провести расчет параметров индикаторов для оценки чувствительности контроля;
> теоретически обоснованы и получены пригодные для инженерных расчетов аналитические выражения чувствительности контроля и вероятности обнаружения:
«контрастных» дефектов в материалах с «изотропной» структурой;
неконтрастных дефектов в материалах с неоднородной структурой;
разработаны технологии контроля и средства для оценки качества
изделий по результатам расшифровки рентгенограмм:
литых охлаждаемых лопаток турбины ГТД из жаропрочных сплавов;
штамповок заготовок лопаток компрессора ГТД из титановых сплавов;
отливок из алюминиевых и магниевых сплавов;
неметаллических и композиционных материалов, в том числе и композиционного материала «углерод-углерод»;
винтовентиляторных лопастей с металлическим и стеклопластиковым лонжеронами.
Практическая ценность работы состоит в создании технологий и средств оценки результатов радиационного неразрушающего контроля, что нашло свое отражеігае в разработке и широком внедрении отраслевых стандартов, производственных инструкций, технологических рекомендаций по радиационному контролю металлических, неметаллических и композиционных материалов и изделий го них.
Апробация работы. Фактический материал, выводы и основные положения работы вошли в научно-технические отчеты ВИАМ, автором, ответственным исполнителем или соисполнителем которых является соискатель. Основные выводы по разделам работы докладывались на
международных, всесоюзных, всероссийских и отраслевых совещаниях, семинарах и конференциях, в том числе на ГХ Всесоюзной научно-технической конференции по неразрушающим методам контроля в г. Минске 1981 г.; на XI конференции «Неразрушаюпдае физические методы и средства контроля» в г. Москве 1987 г.; на XIY Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика» в г. Москве 1996 г.; на II отраслевой научно-технической конференции по НМК в г. Куйбышеве; на ІУ отраслевой научно-технической конференции по НМК в г. Саратове 1983; на Y отраслевом научно-техническом совещании «Повышение надежности и качества авиационной техники» в г. Андропове; на совещаниях, проводимых московским (МДНТП) и ленинградским (ЛДНТП) домов научно-технической пропаганды по неразрушающим методам контроля материалов и окружающей среды 1985 по 1992 г.г.; на научн-технич. конф. мол. спец г., Киев 1977 г.; на научно-практической конференции «Городской транспорт. Диагностика и ремонт» в г.Москве 1996 г.
Публикации.
Результаты исследований опубликованы в 19 научных работах, 4 работы подготовлены к публикации и находятся в печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 200 наименований, восьми приложений. Объем работы - 277 страниц печатного текста, из них 57 иллюстраций и 38 таблиц.
