«В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 05.06.2014 г. № 14.578.21.0020 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
- Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по применяемым неразрушающим методам определения остаточных напряжений в металлах, включая рентгеновский метод.
- Патентные исследования по ГОСТ
15.011-96. - Обоснование выбора направления исследований по разработке средств и метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта.
- Разработка неразрушающего рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта, в том числе:
- моделирование сжимающих и растягивающих напряжений в образцах сталей, используемых для изготовления ответственных деталей железнодорожного транспорта;
- определение рентгеновских констант для сталей, используемых для изготовления ответственных деталей железнодорожного транспорта.
- исследование влияния шероховатости поверхности сталей, используемых для изготовления ответственных деталей железнодорожного транспорта, на точность определения остаточных напряжений;
- исследование влияние микроструктуры сталей, используемых для изготовления ответственных деталей железнодорожного транспорта, на результативность рентгеновского метода определения остаточных напряжений.
- Разработка технических требований к излучателю и приемнику рентгеновского излучения для применения неразрушающего рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта.
- Разработка требований к условиям применения неразрушающего рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта.
- Разработка требований к подготовке поверхностей для применения неразрушающего рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта.
- Разработка технических требований к технологическому оборудованию, предназначенному для подготовки поверхностей для применения неразрушающего рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта.
- Разработка комплексного метода и методики определения напряженного состояния металлов для верификации разработанного неразрушающего рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта.
- Приобретение комплектующих для изготовления макета портативного рентгеновского дифрактометра.
- Приобретение технологического и вспомогательного оборудования для изготовления макета рентгеновского дифрактометра: системы вакуумной пайки и зондовой установки для тестирования пластин, подложки и готовых микросхем.
При этом были получены следующие результаты:
- Показано, что рентгеновский метод является прямым и наиболее точным методом неразрушающего контроля механических напряжений в железнодорожных деталях и позволяет получить достоверную картину распределения напряжений по поверхности детали, в частности, в зонах их опасной концентрации.
- Проведенные патентные исследования и обзор имеющихся разработок современных отечественных дифрактометров показал, что накопленный опыт позволяет технически разработать и создать опытный образец современного отечественного дифрактометра для нужд железнодорожного транспорта.
- Разработана методика и определены основные необходимые условия проведения исследований остаточных напряжений в железнодорожных деталях рентгеновским методом для различных типов дифрактометров.
- Проведено лабораторное моделирование остаточных напряжений в образцах металлических деталей железнодорожного транспорта, определены рентгеновские константы расчетных формул поверхностных механических напряжений.
- Разработаны технические требования для создания и применения макета портативного рентгеновского дифрактометра: к излучателю и приемнику рентгеновского излучения; к подготовке поверхности и технологическому оборудованию для ее осуществления, к технологии проведения работ при измерении остаточных напряжений рентгеновским методом; к условиям применения неразрушающего рентгеновского метода определения поверхностных напряжений железнодорожных деталей;
- Изготовлены образцы сталей из основных деталей железнодорожного транспорта для исследований применимости рентгеновского метода к деталям железнодорожного транспорта, выполнены предварительные исследования и испытания. Разработана и опробована методика верификации рентгеновского метода определения остаточных напряжений. Приобретено необходимое технологическое и вспомогательное оборудование для изготовления макета портативного рентгеновского дифрактометра.
- При создании портативного рентгеновского дифрактометра новизну представляют следующие решения:
- инновационные способы формирования первичного пучка рентгеновских лучей посредством многократных полных внешних отражений от миллионов полых поликапилляров, технологически сформированных в конденсор для создания малогабаритных коллимационных устройств, способные формировать интерференционную картину дифракции от объектов с разной величиной областей когерентного рассеяния (металлографически определяемых как зёрна), что позволяет исследование разнозернистых кристаллических материалов на реальных объектах без их разрушения.
- выход на неразрушающий контроль реальных деталей, механизмов и конструкций, возможность проводить этот контроль в местах расположения этих объектов исследования без изготовления контрольных образцов, возможность безэталонным методом определять упругие деформации в кристаллических материалах и рассчитывать по ним остаточные напряжения.
- портативность разрабатываемого аппарата открывает возможность применения новых дифрактометрических схем съёмок, уже применяемых на дорогих стационарных дифрактометрах, таких как съёмка на скользящем первичном рентгеновском пучке и съёмка на скользящем дифрагированном рентгеновском пучке (асимметричные схемы съёмки). Это особенно актуально для измерений упругих деформаций и в значительной мере влияет на прогнозирование, основанное на скорости протекания процессов накопления дефектов и их релаксации и, следовательно, на точность в определении остаточного ресурса изделий.
Задачи, поставленные при выполнении этапа № 1 Соглашения о предоставлении субсидии от 05 июня 2014 г. № 14.578.21.0020 выполнены в полном объеме и в полном соответствии с Техническим Заданием и Планом-Графиком, что позволит на последующих этапах работы разработать эскизную конструкторскую документацию, программное обеспечение и макет портативного рентгеновского дифрактометра, а также провести его лабораторные и эксплуатационные испытания и верификацию.
Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.
