Курсовая работа по физике на тему Методы и приборы неразрушающего контроля листов из стекла

Ультразвуковые МНК являются одними из наиболее широко используемых методов неразрушающего контроля и оценки промышленных материалов и компонентов. Ультразвуковой контроль позволяет обнаружить дефекты и трещины как в объеме, так и на поверхности испытуемого образца; это обеспечивает высокую чувствительность обнаружения трещин, недостижимую оптическими методами. Это связано с тем, что при распространении ультразвуковой волны в среде смещение узлов кристаллической решетки от положения равновесия составляет единицы ангстрем, поэтому любой разрыв решетки шириной более 1 нм становится непреодолимым препятствием на пути ультразвуковой волны и рассеивает ее. Поэтому ультразвуковой контроль более чувствителен к наличию микро- и нанотрещин в стекле, чем оптический контроль.
Для ультразвукового контроля стекол были предприняты попытки использовать объемные акустические волны, возбуждаемые перпендикулярно поверхности стекла. В одном случае эти устройства используют пучки плоских ультразвуковых волн, направленные по толщине доски, для обнаружения дефектов и трещин, а в другом случае они формируются с помощью специальной многоплоскостной призмы и проникают в доску под разными углами. во время осмотра. Информация о дефекте генерируется при распространении вдоль него объемной ультразвуковой волны и принимается тем же преобразователем, которым она была возбуждена, т.е. используется метод импульсной локализации звука. Трудности использования первого метода связаны как с его нечувствительностью к трещинам, ориентированным по толщине стекла (и большинству таких трещин), так и с малой площадью поверхности ультразвукового преобразователя [7].
Последнее обстоятельство требует длительного исследования всей пластины, размеры которой в сотни раз превышают размеры преобразователя, что делает этот метод неприменимым в производственных условиях.
При реализации второго метода необходимо разместить на стекле призму сложной формы, на которой расположены многочисленные ультразвуковые преобразователи, ориентированные под разными углами к поверхности, стекла, что необходимо для определения направления дефекта и дефекта. расстояние от него. Такое устройство очень сложно изготовить и эксплуатировать; также требуется движение вдоль стекла, чтобы контролировать всю его площадь. Поэтому такое устройство не имеет практического значения и не применяется в стекольной промышленности.
Суть маятникового метода испытаний отдельных плоских оконных стекол, применяемых в строительстве, заключается в испытании на ударную вязкость и установлении классификации листового стекла на три типа: по результатам оценки состояния стекла после удара и по виды повреждений целостности стекла.
Каждый испытуемый образец должен быть помещен в зажимную рамку. Ударный корпус поднимают на минимальную высоту падения и фиксируют. На высоте падения подъемный канат должен быть натянут, ось подъемного каната и ось ударного тела должны находиться на одной линии.
Ударное тело, закрепленное в точке удара, освобождается и падает по маятниковой траектории без дополнительного ускорения. Удар должен приходиться точно в центр испытуемого образца, а маятник должен коснуться образца только 1 раз.
Испытание асимметричных материалов, которые используются в условиях, когда существует риск повреждения с обеих сторон, проводят с обеих сторон образца. В случае асимметричных материалов, если требуется классификация только с одной стороны, испытание проводят также только с одной стороны, что фиксируется в протоколе испытаний.
При испытании строительного стекла маятниковым методом разрушение каждого образца либо не допускается, либо допускается один из следующих видов нарушений целостности стекла [8].
а) Появляются многочисленные трещины. Однако образец не должен создавать смещение или отверстие, через которое может пройти шар диаметром 76 мм под действием максимальной силы 25 Н. Кроме того, общая масса осколков стекла, упавших через 3 минуты после испытания на раскачивание, не должна превышать массу, эквивалентную исходному испытуемому образцу площадью 10 000 мм2. Масса самого крупного фрагмента не должна превышать массу, эквивалентную исходному образцу площадью 4400 мм2.
б) Образец уничтожается. Разрешается брать фрагменты только из той части исходного исследуемого образца, которая подверглась воздействию маятника. Для определения эквивалентной массы можно учитывать фрагменты, оставшиеся в тестовом кадре.
Оборудование для реализации способа контроля.
Испытательное устройство для испытания строительного стекла маятниковым методом состоит из:
— устойчивая основная рама;
— зажимная рама, прикрепленная к основной раме и используемая для фиксации образца во время испытаний;
— маятник, состоящий из двух шин с подвесным устройством и спусковым механизмом.
Основная рама изготовлена из горячекатаных стальных профилей с закругленными краями, скрепленных болтами или сваренными вместе, образуя жесткую плоскую опорную поверхность, на которой находится запирающая рама [8]. Нижние несущие профили крепятся к бетонному основанию. Линейные размеры основной рамы должны составлять мм:
— ширина в свету — 847±5;
— высота в свету — 1910±5.
Зажимная рама используется для крепления испытуемого образца к испытательному устройству. Он состоит из двух прямоугольных частей, фиксирующих по краям испытуемый образец. Внутренняя часть натяжной рамы прикреплена к основной раме.
Две рамы соединяются посредством зажимного устройства. Зажимная рама должна быть достаточно жесткой, чтобы выдерживать давление зажимного устройства.
Линейные размеры прижимной рамы должны быть в мм:
— ширина в свету — 847±5;
— высота в свету — 1910±5.
Каждая часть зажимной рамы должна быть оснащена эластомерной полосой. Эти полоски являются единственным элементом, с которым контактирует испытуемый образец. Вы должны
иметь размеры: ширину – (20±2) мм, толщину – (10±1) мм и иметь твердость по Шору А (60±5) ГПа.
Ударный корпус состоит из двух шин согласно ISO 4251-1 с круглым поперечным сечением и плоским продольным профилем. Шины натягиваются на ободья, которые поддерживают два стальных груза одинакового веса. Массу грузов определяют так, чтобы общая масса ударного тела составляла (50±1) кг.
Ударный корпус подвешивается к кронштейну в верхней части основной рамы с помощью стального троса ISO 2408 диаметром 5 мм. Рычаг должен быть достаточно жестким, чтобы обеспечить неподвижность точки подвеса, и должен быть расположен так, чтобы ударный элемент ударял по центру испытуемого образца.
При максимальной высоте падения угол между натяжным тросом и консолью должен составлять не менее 14(°) к горизонту. В свободном состоянии расстояние между накаченными шинами и поверхностью испытуемого образца должно быть не более 15 мм и не менее 5 мм при любом давлении воздуха в шинах и должно находиться в радиусе 50 мм от центра пробы.
Механизм релаксации используется для того, чтобы поднять ударник, привести его в исходное положение на любой высоте падения, а затем освободить, чтобы он свободно раскачивался в испытуемом образце. Пусковой трос следует соединить с верхним и нижним концами иглы с помощью специального разъема так, чтобы выталкивающая сила испытуемого образца действовала перпендикулярно оси иглы. Механизм разблокировки должен обеспечивать правильную ориентацию троса при любой высоте удара.
Подготовьте испытательное оборудование к работе [7].