автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Метод энергетического контроля и средство обнаружения локальных структурно-фазовых неоднородностей металлической поверхности холоднокатаных стальных материалов

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

Экз. №_

На правах рукописи УДК 620. 179

ГАВРИЛОВА ЕЛЕНА АРКАДЬЕВНА

МЕТОД ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И СРЕДСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ НЕ0ДН0Р0ДН0СТЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ХОЛОДНОКАТАНЫХ СТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность: 05.11.13 —Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов

и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1991

Л' ' . / I •

Работа выполнена . в Московском институте приборостроения Научный руководитель:

доктор технических наук старший научный сотруднш

САННИКОВ А. А

Официальные оппоненты:

доктор технических науь профессор

ФИРСТОВ В. Г,

кандидат технических нау.

САПУНОВ В. М

Ведущее предприятие: Научно-исследовательский институ защитных и лакокрасочных покрытий.

Защита состоится годя в асо

на заседании специализированного совета К 063.93.03. Московском институте приборостроения по адресу: 10707*: г. Москва, ул. Стромынка, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт

/Г

Автореферат разослан „__* ноября 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат техническихлаук

БОГДА НОВА Ю. А

Формат бумаги 60X90V,6— 1,25 п. л.,

Заказ № I32i

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. .-Ашадьдй^^идаздм. Одним из путей претворения в'жизнь неотлок-шс мер по оздоровлению экономики и ее реформе является дальнейшее по-ытение качества и надежности продугоии маппшостроегкя.

Качество и надежность изделий машиностроения в значительной тепени зависят от долговечности адгезионных покрытий, применяемых да защиты гас поверхности. >'з далия современного машиностроения, в"'" астности, автомобилестроения, комплектуются деталями я узлами,' нма-пешя адгезлонные покрытия многофункционального назначения. Качество : долговечность этих покрытий во многом определяются подготовкой по-«рхности деталей и узлов.

В связи с растущими потребностями современного машиностроения I применении адгезионных покрытий актуальным становится совеошенст-юванив существующих и создание ноенх методов опенки состояния тон-их поверхностных слоев деталей и узлов.

Прочность адгезионных покрытий помимо наличия механических связей, обусловленных оптимальным подбором шероховатости, обеспечивает-:я такте за счет химического взаимодействия я образования физических ¡вязей под дзйствием межатомного взаимодействия.

Современная технология нанесения и восстановления' адгезионных юксытяй предусматривает удаление с поверхности деталей оксидных пле-юк и адсорбированных загрязнений, что влияет на поверхностную энергию металлической поверхности и ее адгезионную способность. _.

Однако на величину поввпхностной энергии, а следовательно, на !в адгезионную способность влияет не только качество подготовки металлической поверхности, но и возникновение и развитие структурно- , разовых неодноподностей в тонких поверхностных слоях, обусловленных вменением сил связи кристаллической решетки, дефектами структуры и г.д.

Для контроля структурно-фазовых неодноводностей тонкого слоя чвталлической. поверхности используются преимущественно вазрушающие металлографические метода. Эти метода являются субъективными. Лосто-верность результатов зависит от квалификации оператора.

Современные методы невазвушаюдаго контроля также не резагст задачи достоверного обнаружения локальной структурно-фазовой неодносод-

ностн тонкого слоя металлической поверхности.

Для решения этой задачи могут быть применены сов семенные физические зондирующие и эмиссионные метода анализа. Однако они требуют наличия дооогостоядаго я малопроизводительного вакуумного оборудования, что затрудняет их практическое использование. Кроме того, контроль крупногабаритных объектов вообще невозможен.

В настоящее врег.я начал использоваться энергетические метод опенки неоднородности металлической поверхности, основанный на опенке аномалий распределения поверхностного потенциала над местами лок; лизасии неоднородности.

Ранее в работах В.МДарева, Р.И.Минпа, В.С.Кортова. Л.А.Андреева, В.С.Фоменко и др. систематизировано болызое количество пезультг тов по эмиссионным и адсорбпионшл свойствам материалов. В работах В.В.Клюева, Ф.Р. Соснина, А.К.Денеля, В.Е.Шатернакова, А.А.Сан киков; К.В. Шалимовой, Н.М.Алейникова заложена основы теории обнаружения отдельных дефектов структурно-Фазовой неоднородности тонкого слоя ме таллл ческой поверхности. С конча 60-х годов в РССР и за рубежом ведутся работы по практическому использованию энергетического метода.

Создан ряд устройств, защищенных авторскими свидетельствами в СССР и патентнами в США, ФРГ, Японии.

Однако созданные в нашей стране и за рубежом метода измерения поверхностной энергии и приборы для их реализации не обеспечивает выделения полезной идфодаации о структурно-фазовой неодноцодности поверхности металлических деталей и рлов на фоне ряда мешающих факторов (наличие оксидной пленки и загрязнений).

Разрабатываемый в настоящей диссертационной работе энергетичес кий метод и средство обнаружения локальных неоднооодностей металлической поверхности открывают возможность синтеза дискриминяоуюдах измерителей параметров стщктурно-фаэовнх неоднородноетей металдочес кос поверхности и создания на этой основе соответствующего средства контроля, обеспечивающего минимальные потери достоверности обнаружения локальных структурно-фазовых неоднооодностей и их выделение из совокупности действующих факторов.

Научно-исследовательские работы выполнены в соответствии с ранее принятым Постановлением правительства СССР "О мерах по оздоровлению экономики, этапах экономической рефошы и принципиальных подхс дах к разработке тринадцатого пятилетнего плана" Я 318 от 18 декабм 1990 г.

Цдаьалайаа является повышение достовеояости обят сужения л о-

1ьных'структурно-фазовых гаодноводноетей металлической поверхности эазваботка сводства для его веализашис.

Лдя достижения поставленной пели яообходимо взють следующие 1ачи;

обобщить научные представления о свойствах повевхнссти матал-

з;

разработать пвинтапы функционирования средств обнаружения ло-тьной неоднородности металлической поверхности;

исследовать зависимость информативного тавам8тва от металло-»ических характеристик поверхности;

вазваботать мзтодиху оценка на одно водности и ее технически авизовать.

Методы исследования, использовавшиеся в Работе, обусловлены эбходимостыо рассмотрения поверхностных явлений'в металлах с позз-I современного уровня развития металлофизики я средств обработки >гопаваметюозой информации.

Процессы образования структурно-фазовых неодноводностей ыэтал-!9?кой поверхности исследовались с помощью вэнтгеновской фотоэлект-шой спектроскопии, сеачгеноствуктувного анализа и электвонно-гической микроскопии.

Информация о ствуктувно-фазовых неоднородноетях обвабатывалась применением элементов теовпл нелинейной фильтрации случайных мав-зских процессов. Большой объем вычислительных ояегаотЯ пведопве-1И использование ЭЗМ.Адекватпость статистических зависимостей опе-5алась с помощью корреляционно-регрессионного анализа.

Наедая,..зовиэвд работа заключается' в шзработке методики синте-дисквиминивуадах пзыевителей значений паваметвов локальных ствук-зно-фазовнх неодноводностей металлической повевхнозти холодноката-с стальных матевиалов.

Сведи важнейашх положений следует выделить следующие: показана возможность идентификации паваьгатвов локальных ствук-зно-фазовнх неодноводностей на начальной стадии их образования с «ояью обработки многопавачетвичзской информации о зависимости распадения поверхностного потеншала;

щзедлокена методика синтеза систем энергетического контроля, шчающая везультатн анализа нестационарных потенциальных полей над :тами локализации неодноводностей металлической поверхности. Дано основание характеристик адтттуш контроля. Пведлоханная методика гволяет увеличить количество измеряемых значений параметров объек-контроля и ввести учет перекрестных связей, как межд7 параметрами.

так и между компонентами объекта контсоля;

получены зависимости инфошативкого паБаметоа о* основных фаг томв, опсе делящих воепюгзводиыость результатов измввекнй повесх-ностного потенциала;

установлено, что пш постоянстве металлофизических хаиктесис тик тонких повепхностннх слоев элвктюстатический потенциал зависк от толщины и состава оксидной пленяй, количества поля иных у глею до-соде сгащдх молекул в адсосбшэованном слое. На начальных стадиях окисления основной зклад в изменение повецхностного потенциала свя-- эан с тостом толщины пленки оксида. В дальнейшем изменение повепх-ностного потенциала обусловлено адсоибпией соляоных молекул;

птедлонен метод пвогноэиоования адгезионной способности с использованием повепхностного потенциала (Ш) как информативного па-цаыатса;

на основе систеыатизиоованных теосетико-экспешментальянх ас-следований получен количественный ктатепий опенки активагшонной об-саботки металлической пэвеохности, основанный на временных особенно тях нестационарных потенциальных полей над местами локализации стру тушо-фазовых неодношдностей.

£йстэд.ндсхь,дшдадэд£, .дагшк-ваахдыахда подтверждена арбитражными методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и электронно-оптической микроскопии.

Зкспе сж.<снтальпкэ зависимости получены на образцах и свальная деталях в колкчествв^пегламентивованяом ГОСТ, обеспечивающим достов« нооть по статистическим критериям,а также на контрольно-измерительн аппаратуре, имеющей необходимую метрологическую аттестацию.

йвакЗЖШСдаа^здаэдмдмь диссертационной работы заключается в разработке:

технологических и методических Рекомендаций, прогез датах произе ствэнную проверку;

опытной технологии подготовки поверхности кузовов автомобиле} 23готовленных из холоднокатаного стального листа ("АВТОВАЗ", г.Тол! ятти);

технологических рекомендаций по контролю остаточных эагрязнеь металлически деталей (ШО "Спектр" г.Хотькоео Моск.обл.);

способов измерения поверхностного потенциала, запиленных а.с. СОС? (полсз;:тельянми решениями по заявкам И 4ЕЁ2875/18-21 (1121СС0 4362&77/21 (112168) от 2£.11.1990 г.);

устго?ства контроля поверхностного потенплала, ззмганнсго а.с. СССР (положительное решение по заявке I 4Б82£76Д1 (112167) от

26.11.1990 г.);

образпа для. контроля качества сквытнх слоэз (а.с.й iOi.G 01(2.31/28, о? 30.12.1988 г.);

способа определения количества да®?уэиояно-подззпгпого водовода з .металле, защищенного а,с. СССР (положительное ведение по заявке № 4865016/25 ( 094050) от 10.09.1990 г.);

опытного информационно-измерительного комплекса "Рельеф", пред-, назначенного для об саб о тки мно гопа памет розой информации следящего локального измерителя структурно-базовой неоднородности металлической поверхности, сопряженного с ЭВМ;

раздела ГОСТ S.402-80 (И редакция) по энергетическому копт соля акгиваштенной обработки поверхности металлических деталей перед занесением адгезионных покрытий. Внедрение указанных методических рекомендаций дозволит ск;:зить б сак пш нанесонли адгезионных покрытий з [ХШВТОСЕПЬХОЗМАШЕ на 25...35^;

алгоритма обработки многопаоэметрозсй ж$ошаши о локальных структурно-фазовых неодноводностях металлической повепхпостя деталей я узлов и создании программного обеспечения комплекса аппаратуры контроля "Рельеф",

Разваботанные способы, методики и технологии энергетического коптроля и реализующая их аппаратура внедрены в войсковых частях 13828 , 75360, IffliO "Спектр" (г.Москва), ШХАН СССР (г.Мостза), ВШИ ПАВ (г.Щебеклно, Белгородской обл.), НПО "Спектр" (г.Хотьково {foes, обл.), ПО "АВТОВАЗ" (г.Тольятти) н других првдпюптиях МО СССР е подтвержденным экономическим эффектом более 175 тыс.руб.

3 результате теоретически и экспериментальных исследований получено новое решение актуальной научно-технической задачи повышения достоверности опенки технического состояния позерхностннх слоев металлических деталей и узлов на основе синтеза дмкшмияасупяяс измерителей параметров локальных структурно-фазовых нзоднооодлоотей. На заодту выносятся:

1. Пришили функционирования средств обнаиутанва локально! неоднородности веталллчесной поверхности. • •

2. Основные закономерности язкэненяя соввпхностного потенциала от металлофизичеекнх характеристик поверхности хздодяогатаного стального листа.

3. Методика обнаружения и измерения локальных ствуктзпно-разовых нэодаородностей металлической поверхности холоднокатаного стального листа для о даааи с нно-из даритель кого хсышвкеа, со вуето нног-о coinрсдт, тваPC/AT.

4. Технологические рекомендации по применение метода локаль*-ной опенки однотсдассти металлической поверхнсо тй -*'олодно'ка?аЕо:ч; стального листа.

Основнке положения и результата дясгертапии докладывались и обсуждались на 1-Я Есесовзкой научно-технической конференции '"Atty*-альные проблемы технологии композиционных материалов" (г.Ялта, 1990г. Всесоюзной кона ese ним "Современные методы и с da детва кесазпушавдсго контроля" (г.иосквг, IS9I г.); II научно-технической конференции ХВВАИУ (г.Хавьхов, 1991 г.); Республиканском научно-техническом семи-нате "Современные ыетодй и пшбосн непазрушагсяего контроля" (г.Москва, 1991 г.); ЗП конференции научных сотрудников в/части 75360 (в/ч 75360, 1990 г.); на ETC по итогам НИР (в/ч 75X0, 1990,..1991 гг.); на заседаниях кафедо года вузов.

Созданный той выполнении саботы комплекс контроля ■"Рельеф", предназначенный для опенки технического состояния поверхности металлических деталей перед нанесением адгезионных покрытий,экспонииовал-ся на выставке между наводного Симпозиума по новым информационным технология« (г.Дубна, 1991 г.).

Результаты исследований опубликованы в 12 печатных работах в общесоюзных иве действенных изданиях.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и приложения. Содержание саботы изложено на 178 страницах машикопиейой текста, вклвчаютх оглавление и список литературы ( 159 наименована: 36 пиеуюя к 23 таблиц.

СОЗЗРЕАЕИЕ РАБОТУ

Во введении дана краткая характеристика дессвртачионноЯ-работн

В первом разделе дан аналитический обзор современных представлений о свойствах повепхяоетнвх слоев металлов. Опененн потенциальные возможности методов энергетического контроля поверхности металлов.

В обобщенном виде представлена зависимость величины ПП в теку-иий момент времени ( t ) от структурно-чувствительного параметра кристаллической резатки ( О ):

¿W fafTajTofV

где Г» - гоздаЭетваа на поверхность ыеталда о пасаштрон сопатая СХ , яе щшаодиюе в возшквовенет мютодзфогмапии ; -воэдэЁетвле на повзихзост» металла о пасаметпоа се попа О , псз-

в0де508 л вознненовэшпо шютодвформашш .

Похяэаяо, что возмоакостп современных методов Еерззруяаюгвго контроля и физических методов исследования по опенка измеганиЗ воли-чины ПД, хагактешпугдей состояние поверхностного слоя металлических дэтале» на глубинах до 5...10 мкм,ограничены.

Созданные в настоящее врекя методы измерения ПП и пгнбопы для их реаляэасрхв ез обеспечивают выделения полезной информации о стсуя-тувно-фазовой неодногодзостп поверхноста металлических деталей к узлов на фоае чело го ряда ыеваюетс (ракторов.

Блеете с теа в действуют* технологиях оценка качества юкро-в иахроочистга осудеегвляется прэииуиастзеняо хт:ическгмл методами. Результата этой оданкя имею? субъективный характер. В гастоявее вве-ад отсутствует обгектнвянЗ колачеетмнний гоптеоий степени очисти а акгазапиЕ поверхности до талей аз холоднокатаного стального листа, ачэшгзапшЗ адгезионную способность поверхности. Величина ПП холоднокатаного стального диета осмдалялась.в основном, в сайках лабоватоэ-знх исследований. Результата лсслздованпЯ не анализировались с гри-иевонаш других арбитражных методов.

Пв£вэдэшш5 аналитический обзор подтвердил актуальность тботы I позволил сфэшулисовать пель н поставить задачи исследования.

Во втором разделе разработаны пвянюты фуяхппоЕявования свэд-:тв обнаружения яеодководностей металлической поверхности, прелстав-!®на методика оптимального синтеза даекшминавупцах лзкерителей пава-■ътиоз объектов несаэгушагаэго контроля неоднородности чевэз <£лзэтас-гие процессы, обеспечкзаютае максимум апостериорной плотности вевсят-юсти (Рпо) контролируемых параметров:

Роо гР^Ъ, (2)

гдэ Риг - вероятность логноЯ тргвога; ^ - валичана отведения гягнал/щгы., представлеЕлая Еяр&зением:

% Пш(1гТ] .

•дэ Пц(Л> / - тепловой пум кристаллической газетки каэллачееной

ГОВОРХЙОСТВ.

Ямвнениа достоверности во времени ашпхжеимивовалооь

встажвнлен: , ./. д . , .

где

FM - мат рота известных коэффициентов сноса процесса изиенз-ния достовепно-.га 2) во времени ~Ь ; G/-L) - грота известных ко-эФФипиентоз диффузии nooascca изменения 25 во всоменз; V (и - матрица лу-тов с нулевом средним и .с -фу ягодой корпа-тота.

Праведзно обоснование моделей объекта контроля (ОХ) и канала заб.тадашге (КН), в лотовых поопвсс измерения значений cL параметров А организован в соответствии со схемой, представленное на pic.I.

Из модели, отвдсгавлааноЗ на вис. I, еле дует. -что состоялда век-Ч'оьа папаме-гвов oL , подверженного случайным в^злойствяям Y( при дв::гон.ти к состояния Л? , подлежит измерению, в tmoaecne которого па множества ГП&М состояний, аавестннх лицу, прваималцецу решение (ЛИР}, под действием управлений 26l/внбарается значение состояния /П.нШулве Хтагое х J? по критерию сравнения , в обшем слупт "зытвкаквзго аз соотношения ■

М* вегтова <JL яо правилу '^-i^j1^/, выпабошааому ПНР, сравнивается со »натениэч Л1о , приемлемом ~лл ТПР, ч результат ш-г.глвляется л фошярователь упоавлезяя состояния ÇK.

0бгз;»ом контроля ямдося j(c) «а аовеихчости

мвгеиа, хаиакт^сизуюпиеолrxin-л s'.Kt) , эдеушми здачепия в(t) t лдгепявю. связанны^ ¿о злучаг-нн« воздеР.'-'¥эяямд '/(с-) в ио-■ иеат кэы«гш}кя. '

Разработанная методика олпмпльлого сл:п-з?а .&^хв'*ы:щяруших т)"зггделейтваметмв ОК заключается в представлении изменений .Д ¿J в пространстве состояний «апковск:« процессом, подчинявшимся стохастическое зп^фёикдиальяом* утавнонявд, в матричной а^уз загаса вул: ...

' t ^ = F(U) - G(t) • V('t), !W

где r-o*,

•У;

известаыз мат пион, характеризующие ко^читл-¿;ггы сноса а соответственно.

E.û;"i3pjîe объекта в простраям'ва состоят? наблюдается в г'.м-, .'.•етиах *7хЗ;!ческого 'гггочасса , оггапивакаагс объэкт, и оьл-

зако с аяи укзвае;;'чй оа4пяюа?л; '

..и.

цэ о Ц Ч у О 'М Ь ■ - вэхтов-фуювш! ваблгдаемого физдаескогс сопеоса; ^ - веггов-^ушщия пагаыеггюв физичвекого пвочасеа;

- векгог тумох) ьаблвдаяия, независимых от и лмеюпгас нуле-эе свьдяе'' эначенлв в ¿Г-Зуакаив коссбдтнш.

Выбов уптвленля % (и) , являвшегося ведением задачи, осноен-1лся пг янтетдафТвмиякальном увавя?.т:ит 0 Л.Стттовоъпча, описнва-зем д^таш!ху во вкши ыюстетовноЕ условной плотности вевсягнос-

Пси систтезб измевгтзльЕ использовалась аппвоксзвдапия апвиовной гстнсстк вероятности Р(«Ау » свчггяпой с Р(У( Ц<Л пгве-^тлаи ют ношением Бейэсса^ ногкальнну. законом васповделения, и низложения г всевуг энячонля оо , л \ /*

Начальными условиями является значения «ну- о/о . В всэуль-яси шлучон. мясгопаоаматвовнй изглогителъ с шкшэбстшмЕ емзями, вуп,1, идя схема потового оплгделяегся аз урявпышя н®а:

В уезьзешп (8 ) когасиачионная мат вица ошибок гон га-

;СЕСК0Е апппскв5{каса»: Р(Д,£) я тгогблэтвпдат, газлоккияг $утятдЗ I) ь снъедпляотся вираж ¡ш** вчда

Вт^гюе слагаемое шваувния (£ ) сг-обважавт совокупность шавкл гЕВишьасъорачия значений пагтетоов фиаичосксиэ пвоцесса в схеме мнения значений г с/, г ошхдаляет даскв'имянашюняуь хашкгевис-ку изыавителя.

Четвертое слагаемое внражесл ( ) стсбтга.'т сско!цш;<."и агг-г, х-шаггеигззтазп: дплакжу пэиеяйна: зяччлш-з «¿ (у за на<5"

5

•;.-кия '¿х ... IV отноеигсльио «мдне** га^чонгя ¿Л^, ч опм.пляет гктуапиоЕН*п харехгпрпсуякз игматеас-л*. Нгаченке 2Сч.' г 1 то-¡г£ комгр^ .'твзменр будет «клагьея компм?%цто? *зкток>. упезтчлн»»

• Эт0 2 6СТЬ оггимальпое уптг.мккгс геяегатемм зггтз-

й об .

Рас, I. СОо&аекяак схема csc-retoi вераарусаплегс ковтрошк

иаалов в зове контроля

О га читая ^одарпогччтая за^вояв оотвппЕалсго - гвоамзтоов '&зил / / / ■ч .

векпго пготпеса осуззетзляатся путси оасгошшаиа эош во»

ззздга яя воивонэян г гоохвкютан? со схвио2 ючгвола, •ппдетеялав-» ,о2 ва взс.2, л аваэтжлг:

до . С^ОгР♦ С^УЦ^]

ЖАМ (ю)

* ^

18 леаогеаов яитэягв к»пзлта_зр!гвЕшалов.

Разгиивааа зова аошюаош ва Есэтопваты а вазе пардаехьгнх рая->стей пстенпзехов обеспечивает появление ргяэе отсутствущвй анфор-даа 9 локальной яеонаородноств, гадерадоейся в раэнацз иззду янмд, 1&ет воашявооть проведеязл саераща обиаиггокая этой неоднородности.

3 тиетин заадаяв лмшвдэнв еззульпты вейледованкй по метголо-етзсксму обвепачоаве энавготетвекого контроля ствуктувно-^аэовнх ^дно'х>ааостзЯ .-пшат поверхностных слоев иэталличвекях датзлей & >лов *у*озев агтгиобяхвй» выполненных ст холоднокатаных стальяаг ютяв, ксслвдсм па тоозвсса обвззованял оксидных плапох я адсовбд-паяянг слеев. Установлено, что сплава ва ослозг талеэа при отгезе-п» $оамярупг ка поверхности оксиды темненного состава: Гс/. <, , ¿ч'-Ч . Сто усложняет получение основного роаультлта - »авис^-вств 1гяч-т позе злостного дотекпиала от толялны а оогт.ава оксидно?.

и пдсоой:ч >ваиного слоя. Оказалось, что на начальных стадаях ислзы-я ос.чозп.'.я дас.'Л оксида соотвэтствуэт составу . Тол-

&ш я алзтигя^?. сос.лв оксидов ясследозались иятпдем ^;!ггоновско?1 »тоздаеттюшив атактюеюлм (Р55С) с проведении« коллчзстсеннога 'а'из а.

По сьзульгатаи яслладоваяия »ломвктяого состава, оксишю? ппчн-[ п плсосбиповлдчого слоя установлено, что насяду с длаостнимг. комитетами умввояоеодвпжз'лих соединений С, 00, ОО2 из ловпсхлостз »лодкодатагаос стальных листов шепгся соединения тлгп -

юлтамоний" угле иод (ргсЛч).

Плслэ збоаботки обтзоа-ямтатога оасшюд^лаи^о упт-тюдоеодер-|вш соодклвни! харлктарлэувтея РЭ-спектгоу, приодешим яа р/с.)'.

.!з анализа РЗ-сгвктга, приведенного ип г::с.ЗЗ видно, что со'рл-ткз П07тхтет удалить адсовбироааиные поляс'ше :о-!Д/.ко';;!л ОСЧ, С;

Ui Ute 2Й69 £M

¿95 S очистке)

Рго. 3 /а/

- спектра образца -имитатора 08Г Riv Еоадс кишачковсго с1тиГа (до

Fav. З/б/

РЭ-СПвКТР обрвэпг эь"~ юг?т*го>е{йосд» оасткх)

в. <.

я уменьшать отвооатеяьное коичество "аморфного" углерода С.

t Зои -5ТОЫ относительное содержание "поламевпого" углевода в да С.к niK не изменяется.

Холжу^тввншв хавактввистзг* Ю-спвтаовов пот-\?п?яют, что а эавие^лости от марки стали относительное соде екание "амогйного" углевода изменяется от 6,8Ii до 13,90%. Пви этом содержание адсорбированных соединений С02 и СО в-зависимости о? ыавка стали изменяется от й,Э6)£ до 4,085?, а относительное содержание евгенических соединений в вида абпазива и гвафята для исследованных иавок стали является стабильной величиной и составляет 2,40%,

По иэзультатам проведенных исследований шлучеиа зависимость паваметва зазности поверхностных пота отвалов i\,n от количества угте-эодосодв-шщих соединений на повзОхности холоднокатаного стального листа, прддеталюнлал tu сие. 4 *

Пви шстоянстве металло$иэичэских хавактерпстик топках поверхностных слоев холоднокатаных стальдх листов электростатически? потенциал зависит ог юлшяян и состава 'Ьксддной'идел-и. К» пачальпнх. стадиях окисления тют толщинах оксида до 20 X в основном падение ново глистного пот ото пала свяаано э ростов талвивы ёкевдяой пленхи. [Цльнейазв иэметкчрв поверхностного потенциала. обусловлено , в оспог-lOü. ;мьхо чдсорЛяей лолявних ттеЪул 00 я С02 (вис.4).

ШТат%

4. Чвглознозть эелячины поверхностного потаите Л -jn от холячества углеродооодерадагх ссел-п'.— ". гай п иовепхлсетя холодяопятанаго стального

Для вепеяия задачи обгавузенн* аюзалькшс е.-4. аг.одвоэоАяостае конкретизировались конструкцжонш» параметр« во лита й"'.1 п. фуЕхилонал*-еого ш» об розоват влл хошагекеа "Рельеф* в гебочяе условия то стзкг*

ноям. .

Полученные в процессе варьхрованхя копетпутожсплнии паламстт-uz экешотеягальвыв результаты обснбетивалесь метод«иг Еогиаляштоя-но-регрессиоязого акахи»и.

Получена система рег&эссионякх уравнений, вхзстатпо опвсьшамз; изменение информативного пашметва от основнвг даЯвтвуши. факторов внеацшй сюда (Т.ТГ), инструкционных (P.L.) ■ фяюооов, xa тахте гг-эуиг*х входные параметры измерительного блока ( • СВХ!)

('Т3460х26-€22,43Г-Юв,42+I7T2+4,T7Í2 -

1 -0,I2T°-0, OIlr+14,24Т ЛГ-0,35Т2 V +0,002Г 1Г-А У -0,066Т ДГ+0, ООКТ2!!2 , 9 Ш)

«Ч 4944,1-I05,41L-1466,86P+I»,29jf+11,82b2 1491,83-0,00780^-4,8.10 С^*

^Определены гваянчннв условия: величина зазора L , ни (ПЭ-Д) ножа? изменяться в отделах 0,3 í'L- 4,0;

шгок энергии воавзвзутааго издучвнля Р, вг:

18,5.10 ¿ Р^ 21,5.10 ; интегральная шоивдь сетчатого измерительного алвятсояз. S »

юГ

50 ^ S < 150; темпе ратую в гоне нзыеоеюгя Т +10 ¿ Т4 +45; влажность воздуха в зоне измерения 30 lT¿98.

На основании полученных в данном разделе результатов появляется возможность конкретизировать нэнструхпиошше паишвтсы пчлин^ёао-го функционального преобразователя Езиерлтеля ст суггувно-йа5орцх на-однооодноств5 металлической поверхности холоднокатаных сталь шх материалов,

3 четвертом разделе представлена разработка ыэтодгчеекжг рекомендаций по пгзмэненяю шгода опенки однородности ыаталяячелкой поверхности холоднокатаного стального листа.

Исследовалось влияние различных способов подготовка t/еталличес ко5 поверхности деталей из холоднокатаной стали va ведет яну яэвеих-hocv-iofo воташаапа и адгезионную прочность наносимого по крыт ил.

3 качестро критерия качества актиаасаояной обработки яспользо-злн s-obuí критерий % , основанный на воемзнннх особенностях неста*

на оных потенциальных полей над местами локализация ствуетурис-фазо-их неоднооодностей. Данный критерий обеспечивает оценку физкко-ггая-эсйого состояния металлической поверхности холоднокатаной стали ь яапазоле , характевизуюяемся:

полным удалением с оцениваемой повепхностп оксидов и адсорби-эванкых загрязнений (= I);

наличием оксидных пленок толщиной 20А' и более п адсорбиоовая-йс углеводосодержащих соединений СО, СО2, аморфного и полимерного глегюда Сп Нщ , пвевмпакззй 25? с другой стороны. Вид критерия определяется выражением

& Аппо

/ ^ с ^.(

хе - эмпирический коэффициент, характеризующий у слов/л протека-1Я псопесса поста оксидной пленки и накопления загрязнений ва ыетал-пеской поверхности I -марки металла.

Величина коэффициента зависит также от состава и загвяз-енности газовой атмосферы, в которой происходи J -й процесс окис-эния л накопления загрязнений; Лтс - величина разности поверх-остных потенииллоп в момент 'заввриания удаления оксидов и загрязне-иЯ; Лпп-£ - величина разности поверхностных потенциалов в такущ:Я омент и реме ни Г^ •

Приведены примеры практического использования метода энергети-еской опенки адгезионной способности металлической пововхиости при азличных интервалах времени между проведением активачионяой обва-отки и нанесением покрытия, оценка эффективности очистки различными овдами средствами, отработке опт^альной технологии подгстовта с спользованием критерия .

Методика локальной опенки структурно-фазових но однородное?'г?, снованная на регистрации аномалий саспводвлапхя повесхностяого по-енпиала, базируется н.а программном роеони: двух задач: задачи обия-ужения не о дно со дно ст и в совокупности действ у ютах Актовое а задачи змерения структурно-Фазовой неодноводности повегхносткого слоя :!ччск:ис деталей.

Для прогва-тапий веализапян методики дефоктосглпист виполгап? перацил,. согласно блок-схе:/е иетодлк обнаружения и измерен'!*! стрги-усно-фазсвой неоднородности, представленной на пис.5 г соот-

гтетвеяно.

?хс.§ Блок-схема иегодики обнаружения

с.-ф. неодясзодностей поверхностного слоя й&таллических деталей

)

Вход с

обнаружителя

режим

"РАБОТА

Вход

режима "Настройка"

Рис.6 Блок-схема ыетодгаи изменения

с.-й/. веодйсуодностей пояе&тност-ного слоя ыеталличес*.ях деталей

Е пятом разделе представлены результаты реализации работы.

Практические результаты диссертационной работы реализованы в виде технологических и методических рекомендаций, прошедших производственную проверку. Введены в действие: раздел ГОСТа 9.402-80 (Œ редакция) по контролю очистки поверхности металлических деталей; опытная технология подготовки поверхности кузова автомобиля,'изготовленного из холоднокатаного стального листа (АВТОВАЗ, г.Тольятти); технологические рекомендации по контролю остаточных загрязнений металлических деталей'(НПО "Спектр"-Моск.обл.).

Внедрение указанные технологических рекомендаций позволило повысить адгезионную прочность наносимых фосфатных, цинковых и лакокрасочных покрытий на 1+2 балла при оценке по ГОСТ 15.140-78 и прочность при ударе с 20 до 37-40 кГс.сы при опенке по ГОСТ 4765-73 и сократить брак при нанесении адгезионных покрытий на предприятиях автосервиса на 15+20/5.

Акты о внедрены! указанных технологических рекомендаций даны в приложении I, 2. Экономический эффект от внедрения указанных рекомендаций в производство составил 175 тыс.руб.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

I. Обобщены научные представления о физических процессах в зоне энергетического контроля структурно-базовых неоднородном ей тонких поверхностных слоев металлических деталей и узлов. Разработаны принципы функционирования следящих дискриминирующих измерителей значений параметров локальных структурно-фазовых неоднородностей металлических поверхностей, позволяющие расширить ве"ктор измеряемых значений пава-кетоов объекта контроля, ввести учет перекрестных связей как между та раметваыи, так и между компонентами объекта контроля и, в результате, ввести управление следящим измерителем так, чтобы обеспечить наибольшую близость между значениями, наблюдаемыми через физический процесс, ожидаемыми значениями траметсов объекта контроля.

2. На основе принципов функционирования измерителей структурно-базовой неоднородности разработан метод энергетической опенки физихо-хп.\:;1ческого состояния тонких поверхностных слоев металлических деталей п узлов изделий машиностроения, заключающийся в исследовании расп седглешхя поверхностного потенциала над местами локализации неоднород костай. Получены статистические зависимости инфодаативного параметра от действующих факторов: внешней сведи Т, IX и конструкционных факте сов ?,L . л входных параметров измерителя R ^, что позволило

огтг.зделлть граничные условия применения метода: +10 éï,°C< +45; 30 iTtf, % < S8; I8,5xI0~7^ P, Вт й 2I,5xI0"7; 0,3 < L ,мм^- 4,0 при

коксованных значениях R , С_„

ал* ал* »

3. Определены путл технической реализации локальных измерителей dj'ктуdko-фазозс:"; неоднородности металлической поверхности в составе лоБеко-мапикяаго комплекса обработки мяогопараметровой ин$оюлашш.

основании полученных результатов спроектирован, изготовлен н поо-л опытную эксплуатацию комплекс экспериментальной аппаратуры "Роль-со&чешзнный с SSA 1315 PC/AT.

4. Определены статистические зависимости поверхностного потекци-а от основных ыеталло$изических параметров холоднокатаных стальных стовых материалов. Показано, что в зависимости от марки стали отно-тельное содержание "аморфного" углерода изменяется от 6,61? до ,ЪС%, содержание углеродосодержащих адсорбированных соединений изме-ется от 2,36% до 4,08?, а количество абразива и гранта не пвешаа-

2.А%.

5. Для решения задач интегральной опенки <£иэико-химического сос-яния металлической поверхности разработан количественный критерий ппеделения качества активавионноГ, обработки , основанный на еменных особенностях нестационарных потенциальных полей над мостами кализачии структурно-базовых неодно do дн остей. Пределы изменения итерия Sft от 0 - для неактивкрованной поверхности, до I - для по-рхности после полной активации.

6. Достоверность результатов, получаемых методом энепготическо-контроля металлической поверхности, подтверждена арбитс.жшм moto-

sí рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Статистические зпви-тости .толучони на образпах-имитаторах и реальных дзталлх в коли-стве, рогламентиоов-шнои ГОСТ, и оценены по статистическим критер/я-л. зпериг/ентальные результаты регистрировались ка контвольно-изнор/.тель-К ашпртгуре, имеющей необходимую метрологическую аттестацию лрибо-в класса 03.

7. Разтботанные в процессе выполнения диссертационно?, работы годичзские рекомендации по контролю активапиояно?, обработки кеталл?-:коГ: поверхности деталей и узлов из холоднокатаных сталышх-матевка-а перед нанесением адгезионных покрытий внедрены яз. гядз потдпрня-

Я с подтвержденным экономическим' э^ектом 175 гисяч- рубло?.

Основное содеотанио диссертации'опубликовав в работах:. Гаврклога 2.А. Контроль адгезии hokchti!?.. Д*п.рукопись. - Ü.: B.2LII«, ser. X 4260-Ю0, - 1590, - C.36-GI.

Игнатьев A.C., Петрова А.Г., Гаввилова' S.A. Акустическая микроскопия з контроле качества адгезии // Паркая всесспзкая »¡учис-т-упи-ческая конференция "Актуальные проблемы тохнологни гг^еглт.--v.y.'zrx

с

л материалов и радио компонентов в миквоэлектвонных информационны? - системах". Тезисы докладов. - Ялта: Н1Ю "Сатурн", - ISS0, -С.233. 3. Санншсрв A.A., Морозов В.Б., Гаввилова Е.А. Элект.вонно-потенциаль „дое зондирование при оценке физико-химического состояния металлической поверхности //Материалы семинара "Современные метода и пг бош не разрушающе го контроля", г И.: ЩШТП им. Ф.Э.Дзепзинского, .. .-I9SI,..- С.64-82. .... . ,

4.,Данников>А.А..,, Кузнецов Б.Т.,.Гаввилова Е.А. Сенсовная диагностщ ..,маталлаческой поверхности по. интенсивности низкотемпеватувной эмиссии // Мевоттаслевой научно-технический сбовник "Научно-технз ческие достижения". - 11.: ВИШ, 1991, - С.15-19. 5. Санников A.A., Шатевников В.Е,.,. Кузнецов Б.Т.", Гаврилова Е.А. Новые принципы диагностики металлической повевхности и аппаратуре для их. реализации // Всесоюзная конференций "Современные методы £ сдедства нэ разрушающего контроля"„ Тезисы докладов. - М.: НТЦ "йнформтехника", 1991,. - C.I0-J4.. 6. Санников A.A., Кузнецов Б.Т., Гаввилова Е.А,. Диагностика повевх ности нагруженных деталей и узлов по интенсивности низкотемпева тувной эмиссии" / В сб.:Научно-твхничесяая конференция ХБВАИУ. - Харьков: ХВВАИУ, - 1993 , - С.56-63.

7. Вторая Всесоюзная научно-техническая конференция в/ч 75360. Тезисы, докладов. В/ч 75360. - 1991, - С.89-94.

8. A.C. СССР (положительное решение по заявке Я 4628975/28) 1ЖИ46 Ol K3I/26. Образец дам контволя качества скадтых слоев. / A.c. Игнатьев, А.Г. Петвова, Е.А.Гаввилова (СССР) - 4 с: пл.

9. A.C. СССР (положительное вешение по заявке Л 4865016/25) :яи1&0114/19/00. Способ опведеления количества диффузионно-подвижн< го водосода в металле твубопвовода. / A.A.Санников, В.Е.Ш3тевш1-ков. И.В. Тевентьев, Е.А.Гаввилова (СССР). -'8 с.:пл.

10.Патент СССР (положительное вешение по заявке № 4882875/21) uk;i4(? oiß. 29/12. Способ измерения твевхностного поте вшила / А.А Санников, И.В.Тевентьев, Е.А.Гаввилова (СССР). - 8 с: пл.

11.Патент СССР (положительное вешение по заявке № 4882876/21) ¡¿КЛ4£Ol(L29/I2.Устройство контволя повевхностного потенциала / А.А.Санников, И.В.ТевеЕтьев, Е.А.Гаввилова (СССР).

12.Патент СССР (полозлтельнов решение по заявке ä 4882877/21)

Ol(^29/12. Способ измерения повевхностного потенциала /А.А, Санников, И.В.Теввать9в, Е.А.Гаввилова (СССР) - 7 с: пл,

ü

Аспирант \ '¿'JxM'r*__Гаввилова Е.А.