Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника»

Биметаллы во многом являются заменителями дефицитных металлов, при этом они представляют самостоятельную группу материалов, необходимых при создании новых машин, приборов и других различных изделий. Возрастающий объем производства биметаллов и изделий из них требует повышения их эксплуатационных характеристик и, соответственно, повышения качества готовых изделий. Одной из сложных технологических задач является соединение алюминия и его сплавов со сталями различных классов, так как возникает много проблем, связанных с качеством соединения металлов с разными свойствами. Для повышения надежности и долговечности работы машин и других изделий, изготавливаемых из биметаллов, необходимо проводить непрерывный контроль их качества, и наиболее эффективными являются методы неразрушающего контроля. Довольно перспективным в плане простоты и доступности является метод активного теплового контроля, при котором исследуемое изделие подвергается импульсному тепловому воздействию посредством источника теплового нагружения. Амплитуда, форма и изменение во времени температурных сигналов служат информативными параметрами, которые позволяют оператору или автоматической системе обнаруживать те или иные дефекты и оценивать их параметры. При всей доступности импульсного теплового контроля наиболее сложным остается компонент, связанный со специализированными компьютерными программами обработки экспериментальных данных и определения параметров дефекта расслоения. Целью исследования является создание компьютерной модели теплового состояния биметаллической пластины при наличии воздушного пузыря между слоями и посредством компьютерного моделирования определение размеров дефектов при активном импульсном тепловом неразрушающем контроле сталеалюминиевых пластин. Материалы и методы. При выполнении работы применялись методы математического и компьютерного моделирования. Созданное программное обеспечение с использованием средств разработки пакета MATLAB основывалось на известных методах получения приближенного решения краевой задачи на ЭВМ с применением метода конечных разностей. Результаты. Разработана математическая модель алгоритма решения краевой задачи и создана компьютерная программа, позволяющая моделировать проведение импульсного теплового контроля для определения параметров дефекта расслоения биметаллической пластины. Заключение. Установлено, что более эффективным является измерение разности температур со стороны, где располагается дефект и произведен нагрев многослойной пластины. Нагрев пластин со стороны, противоположной дефекту, и их дальнейшее охлаждение показали существенно меньшую эффективность с точки зрения получения полезного температурного сигнала. Показано, что при наличии дефекта чем больше тепловой поток нагружения и размер дефекта, тем больше величина полезного сигнала, определяемая разностью температур на измеряемой поверхности.

биметалл; методы теплового неразрушающего контроля; инфракрасный неразрушающий контроль; дефектоскопия; дефектометрия; дефект соединения между слоями металлов

Рябов, В.Р. Применение биметаллических и армированных сталеалюминиевых соединений / В.Р. Рябов. – М.: Металлургия, 1975. – 288 с.

Савин, И.А. Производство слоистых листов и лент с использованием холодного плакирования / И.А. Савин, А.В. Хайруллин // Наука и современность. – 2017. – № 1 (11). – С. 185–199.

Слюсарев, М.В. Исследование параметров качества биметаллических листов / М.В. Слюсарев // Вестник ВолГУ. Серия 9. – 2007. – Вып. 6. – C. 176–182.

Тепловой метод диагностики расслоений в биметаллах / А.П. Пудовкин, В.Н. Чернышов, А.В. Колмаков, Ю.В. Плужников // Вестник ТГТУ. – 2003. – Т. 9, № 2. – C. 177–185.

Вавилов, В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля: справ. / В.П. Вавилов. – М.: Машиностроение, 1991. – 264 с.

Вавилов, В.П. Тепловизоры и их применение / В.П. Вавилов, А.Г. Климов. – М.: Интел универсал, 2002. – 88 с.

Нестерук, Д.А. Тепловой контроль и диагностика: учеб. пособие для подготовки специалистов I, II, III уровня / Д.А. Нестерук, В.П. Вавилов. – Томск, 2007. – 104 с.

Maldague, X. Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing / X. Malda¬gue. – John Wiley & Sons, Inc., U.S.A., 2001. – 684 p.

Метод бесконтактного неразрушающего контроля слоев двухслойных изделий и анализ теплофизических процессов в биметаллах / А.П. Пудовкин, В.Н. Чернышов, Ю.В. Плужников, А.В. Колмаков // Вестник ТГТУ. – 2002. – Т. 8, № 2. – С. 190–200.

Кирвель, И.И. Энергосбережение в процессах теплообмена / И.И. Кирвель, М.М. Бражников, Е.Н. Зацепин. – Минск: БГУИР, 2007.

Яненко, Н.Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики / Н.Н. Яненко. – Новосибирск: Наука, 1967. – 234 с.

Ячиков, И.М. Математическое моделирование теплофизических процессов / И.М. Ячиков, О.С. Логунова, И.В. Портнова. Магнитогорск: МГТУ, 2004. – 175 c.

Цаплин, А.И. Теплофизика в металлургии / А.И. Цаплин. – Пермь: Из-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 230 с.

Берковский, Б.М. Разностные методы исследования задач теплообмена / Б.М. Берковский, Е.Ф. Ноготов. – Минск: Наука и техника, 1976. − 144 с.

Кузнецов, Г.В. Разностные методы решения задач теплопроводности / Г.В. Кузнецов, М.А. Шеремет. – Томск: ТПУ, 2007. – 172 с.