Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы контроля и определения состава веществ

Диссертационная работа:

Махов Владимир Евгеньевич. Фазово-растровый метод контроля физико-механических характеристик изделий из силикатов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.13 : Санкт-Петербург, 2003 180 c. РГБ ОД, 61:04-5/1858

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение. 3

1. Анализ современного состояния методов и средств контроля
изделий из силикатов. 7

  1. Основы формирования порошково-обжиговых покрытий. 7

  2. Анализ методов расчета физических свойств силикатных материалов. 13

  3. Анализ используемых методов контроля силикатных материалов. 24

  4. Возможности оптических методов контроля для изделий

из силикатов. 30

1.5. Постановка задач исследования. 36

2. Теоретическое обоснование фазово-растрового метода
контроля. 37

  1. Предпосылки для создания фазово-растрового метода контроля. 37

  2. Математическая модель фазово-растрового метода контроля. 45

  3. Принципы построения измерительных схем фазово-растрового метода контроля. 66

  4. Определения физических свойств композиционных материалов, не являющихся коэффициентом обобщенной проводимости. 81

  5. Выводы. 88

3. Разработка устройств фазово-растрового метода контроля. 89

  1. Обоснование общей структурной схемы фазово-растрового контроля. 89

  2. Основные узлы устройств фазово-растрового контроля. 91

  1. Фазово-растровые модуляторы. 91

  2. Интерферометр сдвига. 98

  3. Двухчастотный гелий-неоновый лазер. 98

3.3. Фазово-растровый дилатометр. 100

  1. Устройство для фазово-растрового контроля оптических капилляров. 108

  2. Устройства для контроля прочностных свойств покрытий из силикатных материалов. 111

  3. Выводы. 117

4. Методика контроля изделий из силикатов. 118

4.1. Особенности методики фазово-растрового контроля. 118

4.2. Анализ погрешностей фазово-растрового метода
контроля. 120

  1. Методика настройки оптических схем фазово-растрового контроля. 124

  2. Методика контроля формирование высоко температурных покрытий. 129

  3. Экспериментальное сравнение телевизионного и фазово-растрового метода контроля формирования силикатных покрытий. 134

  4. Методика контроля оптических капилляров. 142

  5. Методика контроля механико-прочностных свойств покрытий. 146

  6. Автоматизация фазового измерения фазово-растрового метода. 149

  7. Методика расчета комплекса свойств силикатных материалов с различной гетерогенной структурой. 163

  8. Технико-экономическая эффективность фазово-растрового метода контроля. 168

  9. Перспективы развития и области применения фазово-растрового метода при контроле других материалов и изделий. 169

  1. Основные результаты работы. 170

  2. Литература. 174 Приложение 1. Принятые сокращения и обозначения.

Введение к работе:

Силикатные материалы используются достаточно широко и с очень давних времен [I], что определяется широким спектром их полезных физико-химических свойств [2,3], в некоторых случаях совершенно уникальных. С другой стороны сырье для производства силикатных материалов является весьма доступным, а его запасы в природе практически неограниченны [4]. Совершенно очевидно, что в целом ряде случаев без силикатных материалов человек не может обойтись. В других случаях -на основе материалов из силикатных материалов удается получать совершенно новые виды уникальных по своим свойствам высокоточные изделия, например микроканальные пластины, пористые стекла, причем их себестоимость является весьма низкой и определяется только технологией их производства, которая также является достаточно простой. Известно, что достаточно часто экономически целесообразно использование силикатных материалов в виде покрытий (слоистая композиция) на некоторые другие конструкционные материалы, что позволяет получить изделия на известных материалах, например нержавеющая сталь, с требуемыми дополнительными свойствами (например, изоляционными). Это в свою очередь позволяет сочетать в одном изделии дополнительно целый ряд различных физико-механических свойств.

Все эти материалы все более используются во многих современных отраслях машиностроении, приборостроении и микроэлектроники, являющихся частью высокие технологии, и обладают в первую очередь самой высокой экономической эффективностью.

В основе получения силикатных материалов и изделий на их основе, состоящих изначально из композиции стеклообразующих окислов [5], лежат высокотемпературные технологические процессы, которые формируют достаточно сложную внутреннюю структуру самого материалов, в том числе микро неоднородную [6] и их конечные физические свойства в конечном итоге. В большинстве случаев, исходя из экономических соображений, формирование химической структуры и геометрической формы конечного изделия производят в едином технологическом процессе без последующей механической или иной обработки. Это также относится к получению силикатным покрытиям. Использование дополнительной механической обработки оправдано только для высокоточных оптических изделий, например деталей оптических приборов, так как неизбежно приводит к удорожанию изделия по отношению к стоимости исходного сырья.

Хотя история развития человеческого общества тесно переплетена с использованием силикатов, научный подход к изучению этих соединений сформировался относительно поздно - в конце XVIII - начале XIX столетия вместе со становлением химической науки [7]. Это связано со

сложностью строения, вариациями химического состава, нерастворимостью и химической пассивностью, способностью к переходу в нестабильные состояния и высокой температурой плавления [8].

Очевидно, что количество комбинаций по составу и соотношению стеклообразующих окислов входящих с состав силикатного материала может быть неисчислимо огромным, также велико количество возможностей задание температурных параметров технологического цикла, т.е. температурно-временных условий его получения. Поэтому только путем глубокого научного изучения силикатных материалов, которое проводится во многих странах, неизбежно приводит к успешному созданию новых требуемых материалов и технологий [9].

В настоящее время стало привычным и массовым использование высоких технологий, например в средствах связи, микроэлектроники, машиностроении, медицине и др., где идет непрерывная тенденция совершенствование технологических процессов в плане повышения качества и экономичности высокоточных изделий, замене дорогостоящего сырья более дешевым и доступным. Все это приводит к дальнейшему увеличению использование материалов на основе силикатов.

В целом наши знания о силикатном материале опираются, с одной стороны, на знание о химической и фазовой структуры материала [10] (в том числе геометрии взаимного расположения фаз), с другой - на физических свойствах материала.

Совершенно очевидно, что любое производство опирается с одной стороны на контроль технологического процесса, с другой на контроль качества получаемого изделия. Издавна для лабораторного изучения силикатных материалов использовались самые современные методы и средства контроля, такие как электронная микроскопия, рентгеноскопия; для контроля геометрических параметров конечного изделия средства оптической микроскопии; для контроля дефектов средства контроля на основе акустических методов. Изначально специфической особенностью изделий из силикатов является их внутренняя гетерогенная структура, а также наличие оптических свойств самого материала изделия.

В целом, как уже понятно, задачи контроля для изделий из силикатных материалов можно разделить на следующие виды:

  1. контроль физико-химической структуры, определяющей физические и химические свойства изделия;

  2. контроль геометрии и формы изделия, как в процессе технологического цикла, так и в конечном виде.

По типу производимый контроль можно разделить на технологический, когда производится контроль тех или иных параметров в технологическом процессе, и конечный контроль полученного материала или изделия.

Первая задача связана с заданием параметров технологического цикла, в то время как технологический цикл, в свою очередь определяет также конечные физико-химические свойства и геометрические параметры получаемого изделия. Приведем пример производства некоторого силикатного покрытия, используемого как электрический изолятор. Для получения покрытия с заданным физическим свойством необходимо задать толщину, дисперсность порошкового слоя, состав, а также температуру и время обработки. Для заданных параметров из исходного порошкового материала формируется слой покрытия определенной толщины. Изменение технологического цикла ведет к изменению физического свойства и получаемой толщине покрытия. Изменение исходного порошкового слоя также ведет к изменению толщины и свойства, влияя на технологические параметры цикла. Также имеется ограничение по толщине исходного порошкового слоя для получения бездефектного слоя покрытия, кроме того, для получения необходимого качества требуется нанесение нескольких слоев. Промежуточный контроль толщины слоев позволяет корректировать нанесение последующих слоев. Из приведенного примера видно, что качество изделия сопровождается наличием различных средств контроля, обеспечивающих весь технологический цикл производимого изделия.

Однако можно отметить, что непрерывный контроль формоизменения силикатных изделий в процессе их производства в силу указанных специфических особенностей до настоящего времени не является полностью решенной задачей. При этом наиболее целесообразным следует видеть задачу создания средств контроля не прерывающих технологического цикла производства, легко встраиваемых в технологическое оборудование и универсально перестраиваемых на различные объекты контроля.

Также для научно-исследовательских целей по изучению процесса формирования силикатных материалов в процессе технологического цикла их производства особое место занимают системы контроля, которые имеют в своей основе целый ряд специфических особенностей. Первой особенностью является воздействие на систему контроля внешних факторов, связанных с положением объекта контроля в процессе производства. Второй особенность связана с оптическими свойствами объекта контроля, которая создает трудности использования наиболее распространенных средств оптического контроля геометрических параметров изделий. Третьей особенностью является условия высокотемпературной зоны технологического процесса, переход которой к низкотемпературной зоне контроля искажает оптическое изображение объекта контроля.

В силу вышеизложенного можно определенно считать, что требуется совершенствовать методы контроля в технологическом процессе производства изделий из силикатов, которое приведет к повышение качества

производимых силикатных изделий с заданным комплексом физических свойств с одной стороны, с другой совершенствование методики расчета требуемого набора физико-механических свойств как функции их гетерогенной структуры.

Для этого необходимо в первую очередь решить следующие задачи:

получение аналитических зависимостей для определения тангенса угла диэлектрических потерь материалов из силикатов с гетерогенной структурой;

разработка методики расчета требуемого набора физико-механических свойств как функции их гетерогенной структуры;

создание автоматизированного программного комплекса расчета и моделирования свойств материалов из силикатов;

разработка методики автоматизированного оптического контроля толщины силикатных покрытий, в процессе их высокотемпературного формирования;

разработка методики автоматизированного оптического контроля геометрической формы оптических капилляров (внутреннего диаметра) в технологическом процессе;

разработка программных объектов, эффективно реализующих указанные методы и свойства контроля и обеспечивающих возможность управления технологическими процессами;

разработка методики построения виртуальных измерительного приборов на основе системы программирования Lab VIEW, реализующего автоматизированный контроль указанных изделий в условиях технологического процесса.

Решение этих задач позволит в первую очередь, зная физико-химические законы получения структуры силикатных материалов, производить оценку комплекса физических свойств этого материала, во вторую - пополнять наши экспериментальные знания о законах формирования силикатных материалов. Все это приведет к созданию наиболее экономически выгодных технологических процессов получения качественных изделий из силикатов.

Подобные работы
Кашубский Александр Николаевич
Идентификация конструкционных материалов методами неразрушающего контроля физико-механических характеристик и структурных параметров
Мальцева Ольга Ивановна
Разработка метода контроля вин с применением многопараметровой и мультикорреляционной техники анализа
Тырышкин Сергей Юрьевич
Метод контроля микроклимата на основе обработки результатов совокупных измерений
Седалищев Виктор Николаевич
Высокочувствительные приборы и методы контроля параметров технологических процессов с использованием связанных колебаний в пьезорезонансных структурах
Зарипова Римма Солтановна
Быстродействующий метод контроля концентрации ионов металлов в водной среде на базе мембранного датчика
Ишков Юрий Геннадьевич
Аналитические методы контроля величины инвентаризационной разницы при подведении баланса ядерных материалов
Каратаев Оскар Робиндарович
Методы контроля и регулирования процессов водоподготовки плавательных бассейнов при их обработке хлорирующими химическими реагентами
Баранов Сергей Васильевич
Тепловой метод контроля и диагностика плоских тепловыделяющих элементов в условиях их эксплуатации с оценкой остаточного ресурса
Перикова Елена Сергеевна
Совершенствование методов контроля летучих веществ, выделяющихся в окружающую среду при эксплуатации плавательных бассейнов
Кузнецова Елена Владимировна
Термоэлектрический метод контроля температур в зоне сухого трения с учетом термоэлектрической неоднородности материалов трибосопряжения

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net