Связывающим воедино всю систему управления ОН звеном, является проблема контроля ОН, по результатам которого проводится корректировка технологии изготовления изделия на этапе ее разработки, отбраковка изделий с недопустимым уровнем напряжений в процессе производства, диагностика состояния металлоконструкций в процессе их эксплуатации и хранения. Общепринятая классификация методов анализа и контроля ОН разделяет их на разрушающие и неразрушающие. Разрушающие (частично разрушающие) механические методы, т.к. метод Закса, Давиденкова и др. [26], достаточно трудоемки и используются, как правило, для различного рода исследований и проведения выборочного контроля ОН, что позволяет достичь высокого уровня надежности и эффективности контроля на производстве. Более перспективными в этом отношении являются неразрушающие методы контроля, в основе которых лежат зависимости различных физических характеристик материала от действующих в нем макрои микронапряжений (напряжений I, II и III рода по классификации Н.Н. Давиденкова). Среди разнообразных методов контроля одно из ведущих мест по количеству разработок и масштабам применения занимают электромагнитные методы контроля. Значительные успехи в теории, разработке и применении электромагнитных методов контроля связаны с усилиями Российских ученых и специалистов: А.Б. Сапожникова, Р.И. Януса, М.Н. Михеева, В.Е. Щербинина, В.В. Клюева, Г.С. Шелихова, А.Д. Покровского, В.Е. Шатерникова, Э.С. Горкунова, В.Ф. Мужицкого, Н.С. Кузнецова, В.В. Филинова и др. [1, 13, 19, 97, 99]. Магнитные свойства металлов однозначно определяются структурными изменениями в процессе их пластического деформирования. Так, для конструкционных сталей определено, что коэрцитивная сила Нс связана с плотностью дислокаций N и напряжениями ао,2> как ст0.2 ~ Нс ~ [19]. 12 |
толщине детали, а величина и знак напряжений на ее поверхности, поскольку именно в поверхностных слоях сосредотачиваются микродефекты, которые становятся очагами разрушения практически при всех видах нагружения [12]. Положительное влияние на эксплуатационные и ресурсные характеристики металлоизделий оказывают сжимание ОН: так, возникающие при некоторых видах обработки поверхностным пластическим деформированием напряжения способствуют повышению малоцикловой выносливости конструкционных сталей в 3 -т8 раз, износостойкости в 1,5-г 2,5 раза, сопротивления коррозионной усталости в 1,5 -ь2 раза [1, 29]. Сжимающие ОН существенную роль играют в технологии производства и в эксплуатации высокопрочных валов, т.к. торсионные валы системы подрессоривания гусеничных машин или стоек шасси летательных аппаратов, работающих в тяжелых условиях циклического и повторностатического нагруженения. Это обосновывает выбор вида сталей при их производстве с высоким уровнем прочностных и пластических свойствами. К таким материалам относятся среднеуглеродистые легированные стали 45ХНМФА, 30 ХГСН 2А. Эффективным методом повышения усталостной прочности при изготовлении и ремонте изделий из этих сталей является применение технологических операций, приводящих к пластическому деформированию поверхностных слоев металла. К последним относятся различные статические и динамические методы поверхностного пластического деформирования (IЩД): обработка дробью, виброобработка, обкатывание и раскатывание шариками и роликами, алмазное выглаживание и пр. Достижение требуемых эксплуатационных свойств изделий определяется выбором оптимального режима ППД для каждой конкретной структуры стали, с учетом формы изделия и характера эксплуатационного нагружения [3, 29, 142]. Вместе с тем, статические данные свидетельствуют, что факт проведения ППД не является гарантией достижения ожидаемой долговечности [1, 28]. Поэтому необходимость оценки фактического состояния металла не только при изготовлении изделий, но и в процессе эксплуатации является важной и актуальной задачей [17]. Среди других механических способов воздействия на ОН, в которых реализуются малые пластические деформации, широкое распространение получили правка растяжением и кручением, обработка редуцированиемпроцесс формообразования путем пластического деформирования металла [28]. Связывающим воедино всю систему управления ОН звеном, является проблема контроля ОН, по результатам которого проводится корректировка технологии изготовления изделия на этапе ее разработки, отбраковка изделий с недопустимым уровнем напряжений в процессе производства, диагностика состояния металлоконструкций в процессе их эксплуатации и хранения. 16 Общепринятая классификация методов анализа и контроля ОН разделяет их на разрушающие и неразрушающие. Разрушающие (частично разрушающие) механические методы, т.к. метод Закса, Давиденкова и др. [30], достаточно трудоемки и используются, как правило, для различного рода исследований и проведения выборочного контроля ОН, что позволяет достичь высокого уровня надежности и эффективности контроля на производстве. Более перспективными в этом отношении являются неразрушающие методы контроля, в основе которых лежат зависимости различных физических характеристик материала от действующих в нем макрои микронапряжений (напряжений I, II и III рода по классификации Н.Н. Давиденкова). Среди разнообразных методов контроля одно из ведущих мест по количеству разработок и масштабам применения занимают электромагнитные методы контроля. Значительные успехи в теории, разработке и применении электромагнитных методов контроля связаны с усилиями Российских ученых и специалистов: А.Б. Сапожникова, Р.И. Януса, М.Н. Михеева, Н.Н. Зацепина, В.В. Клюева, В.Г. Герасимова, В.Е. Щербинина, Г.С. Шелихова, А.К. Денеля, Э.С. Горкунова, В.Ф. Мужицкого и др. [17,21,22]. Магнитные свойства металлов однозначно определяются структурными изменениями в процессе их пластического деформирования. Так, для конструкционных сталей определено, что коэрцитивная сила Не связана с плотностью дислокаций N и напряжениями gQ2, как а 0;2~ Не ~ Jn [22]. Возможность контроля по Нс напряженного состояния конструкционных сталей показана в работах [21, 22]. Применение для этой цели вихретоковых и гармонических методов на отдельных марках сталей также дало положительные результаты [14, 17]. Однако возможности этих методов ограничиваются рядом факторов. Коэрцитивная сила дает усредненную по объему информацию о структурных изменениях в металле, в то время как характер распределения напряжений в деталях при неоднородной пластической деформации обычно знакопеременен. Информационные параметры вихретокового метода связаны только с изменением электродинамических характеристик (удельной электрической проводимости, магнитной проницаемости) металла и не учитывают влияние магнитной текстуры, создаваемой деформацией на необратимые процессы смещения в ферромагнитных материалах [13, 15, 25]. Проблема усугубляется тем, что эффективность контроля высокопрочных сталей, в значительной мере определяется видом их исходной структуры. При упрочнении изделий с исходной сорбитной структурой увеличивается плотность дефектов кристаллического строения, растут напряжения II и III рода. Это сопровождается увеличением магнитной 17 |