ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИИ

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ МАШИН МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТНОЙ АКТИВАЦИИ

ГОСТ 23.209-79

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва

РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам ИСПОЛНИТЕЛИ:

И. И. Карасик, канд. техн. наук; Н. П. Кукол; В. Н. Артамонова; Н. Н. Самой’ лова; В. И. Постников, д-р техн. наук, проф.; И. А. Павлов; В. Я. Моисеев; Д. Г. Точильников; Н. А. Российский; Л. Г. Гильман; Ю. В. Скорынин; Д. М. Овечкин; Н. И. Краснов; В. С. Архипов

ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государствен* ного комитета СССР по стандартам от 26 ноября 1979 г. № 4517

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное

ОБОЗНАЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ПРИНЯТЫХ В СТАНДАРТЕ

Наименование показателя Обозначение Размерность Энергия бомбардирующих протонов МэВ Глубина активации к мкм Угол падения пучка на поверхность при активации а • Чувствительность S % /мкм Результирующая погрешность относительной скорости счета Дгс0тн % Требуемая предельная погрешность измерения линейного износа Ah мкм Дистанционная погрешность относительной скорости счета Д/2д % Погрешность базирования датчика А1 мм Расстояние между геометрическим центром активированного участка и датчиком h мм Количество зарегистрированных импульсов при единичном измерении N имп Угол падения, для которого известна тарировочная зависимость ах т Угол падения, для которого производится пересчет тарировочной зависимости «2 о Заданная статистическая погрешность счета импульсов Д NCT % (рекомендуемая принять AN<n=l%) Продолжительность набора импульсов при статистически равноточных измерениях Д 7* эад с Количество импульсов при статистически равноточных измерениях Л^зад имп Продолжительность единичного измерения At с Начальная скорость счета п0 имп/с Текущая скорость счета щ и МП/с Скорость счета импульсов при измерении активности детали при данных условиях измерений п имп/с

Наименование показателя Обозначение

Размерность

---

Исправленное значение текущей скорости счета

Исправленное значение скорости счета в начале испытаний (при f=0)    п_и0

Фоновая скорость счета

Постоянная распада изотопа индикатора

Период полураспада

Время от начала испытаний до текущего (i-ro) измерения

«Мертвое время»

Радиус кривизны поверхности

Длина хорды, стягивающей активированный участок на криволинейной поверхности

Коэффициент пересчета тарировоч-ной зависимости

ГОСТ 23.209-79 Стр. П

ПРИЛОЖЕНИЕ Э Справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА

Номограммы для определения угла падения ос при активации протонами с энергией /Г_р=11,4 МэВ сплавов на основе меди (черт. 1) и сплавов на основе железа (черт. 2) в зависимости от глубины активации Л_а или ожидаемого линейного износа

Пример.

Требуется определить износ образца из сплава на основе меди в диапазоне от 0 до 80 мкм с погрешностью ±10 мкм. Результирующая погрешность определения относительной скорости счета —5%. Следовательно, требуется на протяжении всех испытаний обеспечить чувствительность не менее S=5%/10 мкм = =0,5%/мкм.

Проведем горизонталь на уровне h=80 мкм (см черт. 1). Точка пересечения горизонтали с линией равной чувствительности S=0,5%/mkm, соответствует а=7(У*. Это означает, что требуемая точность в заданном диапазоне будет обеспечиваться при активации под углом падения 70° и менее. При пересечении в двух точках горизонтали с линией равной чувствительности, найденные значения ос являются границами области углов падения, где обеспечиваются заданные требования по точности и диапазону измерения износа.

Если горизонталь касается кривой равной чувствительности, то определяют единственно приемлемое значение ос _ш

Примечание. Номограмма может быть использована при расчете в обратном порядке для оценки точности текущих измерений. Допускается проводить интерполяционные кривые равной чувствительности.

Схема акти-

вадии

(эскиз)

Ответственный за проведение испытаний    Подпись

Дозиметрист    Подпись

Исполнитель

ГОСТ 23.209-79 Стр. 13

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Справочное

ТИПИЧНЫЕ СХЕМЫ УСТАНОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Крепление на кронштейне

/

у—активированный участок; 2—исследуемая деталь; 3—преобразователь на кронштейне; 4—испытательный сгеид

Крепление в стакане в смотровом окне червячного редуктора

f—активированный участок; 2—стаканЛ^сцинтилляцион-ный преобразователь

Стр. 14 ГОСТ 23.209-79

ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Справочное

Тарнровочные диаграммы для сплавов на основе меди (черт. 1) и для сплавов на основе железа (черт. 2), активированных протонами с энергией

Е₀ = 11,4 МэВ

Си+Р_е = 11,4 МэВ

N Na	100	95	90	85	80	75	70	65	50	55
h	0	8,51	17,63	26,33	35,16	44,2	53,51	67,72	71,65	[ 80,91
N No	50	45	40	35	30	25	20	15	10	5
h	90,96	100,95	110,71	120,65	157,37	145,0	157,36	170,32	187,1	207,3

Черт. 1

1.    При активации под углом а значения абсцисс умножить на cos а.

2.    При исследовании деталей из сплавов, плотность которых отличается от плотности меди более чем на 3%, значения абсцисс умножить на Pi/P₂, где Pi — плотность мегти. Р₂— плотность сплава на основе меди.

ГОСТ 23.209—79 Стр. 17 Fe +^е — 114 МэВ

N Na 100 95 90 85 80 75 70 85 60 55 h 0 7,75 15,54 23,26 31,01 38,81 46,72 54,72 62,97 71,44 N No 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 h 80,17 89,18 98,57 108,6 119,2 139,63 143,75 157,18 173,53 194,7

Черт. 2

Редактор С. И. Бобарыкин Технический редактор Я. П. Замолодчикова Корректор С. С. Шишков

Сдано в набор 10.12.79 Подп. в печ. 14.02.80 1,25 п. л. 1,13 уч.-нзд. л. Тир. 16000 Цена 5 коп.

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов, 123557. Москва, Новопресненски# пер., 3 Калужская типография стандартов, ул. Московская, 256. Зак. 33()4

УДК 539.538:006.354    Группа    Т51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Обеспечение износостойкости изделий

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ МАШИН МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТНОЙ АКТИВАЦИИ

Products wear resistance assurance.

Measuring of machine parts wear by the method of surface activation

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26 ноября 1979 г. № 4517 срок введения установлен

с 01.07. 1981 г.

Настоящий стандарт распространяется на детали машин, образцы и покрытия из металлических конструкционных материалов на основе железа, меди или их сплавов и композиций с относительным содержанием других элементов не более 20% по массе.

Стандарт устанавливает метод непрерывного или периодического измерения в процессе испытаний и эксплуатации местного, а также интегрального линейного износа по уменьшению интенсивности гамма-излучения, связанному с изменением при изнашивании толщины предварительно активированного в месте измерения поверхностного слоя детали или вставки.

Стандарт не распространяется на детали машин, изнашивание которых состоит исключительно в пластическом деформировании поверхностей без отделения продуктов изнашивания, а также на детали машин, в процессе работы которых продукты изнашивания не удаляются с поверхности трения.

1. АППАРАТУРА

Для измерений рекомендуется использовать спектрометр гамма-излучения СЭГ-СЗ—01 в комплексе с цифро-печатающим устройством УВЦ-2—95 или им подобные, позволяющие изучать энергетический состав спектра гамма-излучения и измерять интенсивность в заданном диапазоне энергии.

Допускается вместо указанного прибора применение набора из функциональных блоков, собранного по схеме черт. 1 рекомендуемого приложения 1.

Перепечатка воспрещена © Издательство стандартов, 1980

Стр. 2 ГОСТ 23.209-79

Сцинтилляционный детектор 6931 —19 («Лимон») или ему подобный.

Дифференциальный дискриминатор ПД-2—1 или ему подобный.

Пересчетный прибор ПП-9 или ему подобный, обеспечивающий измерение интенсивности счета при ее оценке с экспозицией, заданной по времени или по количеству импульсов, с выводом на цифропечать.

Стабилизированный высоковольтный блок питания ВС-22, БВ-2 или им подобный, обеспечивающий питание фотоэлектронного умножителя в сцинтилляционном детекторе.

2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

2.1.    Выбирают размеры контролируемых (активируемых) площадок и места их расположения с учетом предполагаемого износа и поставленной задачи.

Необходимые размер и форма облучаемого участка детали (образца, вставки) обеспечиваются конструкцией применяемой оснастки.

Для активации участков, имеющих наибольший размер менее 20 мм, используют оснастку статического типа без перемещения детали, позволяющую регулировать размер и форму пятна диафрагмированием пучка и его проектированием под различными углами на активируемую поверхность.

Для активации участков, имеющих наибольший размер более 20 мм, используют оснастку приводного типа, которая обеспечивает перемещение детали. При этом активируются участки, последовательно проходящие под пучком (полоса, винтовая поверхность, сфера и т. п.).

Выбранные участки на поверхности детали должны создавать возможность активации прямолинейным пучком заряженных частиц. Угол падения пучка между вертикалью к активируемой поверхности и направлением пучка ускоренных заряженных частиц должен быть не более 75°. Пучок не должен перекрываться неак-тивируемыми поверхностями детали.

2.2.    Поверхность детали подвергают в пределах выбранных участков бомбардировке протонами, ускоренными до энергии £р = 11,4±0,2 МэВ на циклотроне У-150 либо других ускорителях.

Продолжительность активации выбирают в зависимости от значения электрического тока, протекающего через деталь при активизации и требуемой активности детали.

2.3.    Режим активации должен отвечать следующим требованиям.

ГОСТ 23.209-7» Стр. 3

Должно обеспечиваться получение радионуклида ⁵⁶Со для сплавов и композиций на основе железа и радионуклида ⁶⁵Zn для сплавов на основе меди.

Суммарная активность детали не должна превышать уровней активности, предусмотренных нормами радиационной безопасности (НРБ-76) и действующими санитарными правилами. Начальная интенсивность излучения от изотопа-индикатора активированного образца должна превышать уровень естественного фона в месте проведения испытаний не менее, чем в 2 раза.

Пр имечание. При несоответствии этих требований деталь, активированную до уровня, превышающего нормы, выдерживают в течение времени, необходимого для снижения суммарной активности с соблюдением необходимых мер предосторожности.

Должно обеспечиваться охлаждение детали при облучении с тем, чтобы нагрев ее при активации не вызывал необратимых явлений в поверхностном слое (изменение микротвердости и т. п.), влияющих на фрикционные свойства материала на поверхности.

Для определения угла падения пучка рассчитывают чувствительность S по формуле

^_Ая_отн

Ah

Обозначения показателей, принятых в стандарте, приведены в справочном приложении 2.

Для плоских поверхностей выбирают угол падения пучка частиц при рекомендуемой энергии, исходя из требуемой чувствительности измерений и ожидаемой предельной величины износа по номограмме 1 или 2 справочного приложения 3.

2.4.    Задание на активацию деталей оформляют по формуле, приведенной в рекомендуемом приложении 4.

2.5.    При активации партии одинаковых деталей, предназначенных для повторных испытаний с целью получения статистических оценок износостойкости деталей данного вида, должно быть обеспечено воспроизведение угла падения а пучка протонов и других параметров активации.

2.6.    Активированные детали консервируются пластичным смазочным материалом.

2.7.    Допускается в случае измерения износа крупногабаритных нетранспортабельных деталей (направляющие станков и прокатных станов, детали крупных судовых двигателей и т. п.) применять вставки-свидетели износа.

Активацию и измерение износа вставок осуществляют аналогично активации и измерению износа деталей. Активированную вставку устанавливают в деталь заподлицо с контролируемой поверхностью трения перед испытаниями. Совпадение поверхностей трения вставки и детали обеспечивается совместной окончательной обра-

Стр. 4 ГОСТ 23.209-7»

боткой. Обработка вставки после установки ее в деталь должна уменьшать толщину активированного слоя не более чем на 20%. Уменьшение активности при обработке вставки должно контролироваться и учитываться как износ, предшествующий началу испытаний. Размер активированной поверхности вставки выбирают в соответствии с п. 2.1.

2.8. После установки детали, преобразователь устанавливают вблизи исследуемого объекта так, чтобы расстояние между чувствительным элементом и активированным участком поверхности было как можно меньше, а взаимное расположение зафиксировано на все время испытаний (см. справочное приложение 5) или воспроизводилось постоянным от измерения к измерению.

При контроле износа деталей плавающего типа (например, поршневые кольца) для обеспечения постоянных условий измерения следует использовать один из приемов: установить преобразователь по оси кольца; активировать кольцо по всему периметру;

учесть диапазон перемещений кольца, как дистанционную погрешность Дяд и установить преобразователь на расстоянии, уменьшающем влияние данного перемещения до допустимых значений.

При выборе расположения преобразователя относительно активированного участка детали руководствуются требованием получения максимальной скорости счета от детали данной активности.

Дистанционную погрешность относительной скорости счета, возникающую в результате изменения расположения преобразователя относительно источника излучения, определяют по формуле

Если значение Дл_д, найденное по этой формуле больше требуемого, то рассчитывают расстояние I, на которое следует удалить преобразователь от исследуемого участка поверхности, задаваясь погрешностью воспроизведения положения преобразователя относительно источника излучения, чтобы уменьшить Дп_д до заданных размеров.

При установке в эксплуатации преобразователя внешние воздействия в месте установки (вибрация, температура и пр.) ограничиваются техническими условиями на эксплуатацию фотоэлектронного умножителя и сцинтиллятора.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Выбирают режимы работы аппаратуры следующий порядок измерения:

ГОСТ 23.209-79 Стр. 5

на сцинтилляционный преобразователь подают высокое напряжение согласно техническим условиям на него или на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ);

с помощью дифференциального дискриминатора снимают аппаратурный спектр гамма-излучения от активированной детали, который должен иметь характер, близкий к показанному на черт. 1 или 2 справочного приложения 6;

равномерное размещение спектра в пределах всего диапазона, охватываемого спектрометром, достигается регулировкой усиления (в том числе увеличением уровня высокого напряжения на ФЭУ до появления счета в последних каналах спектрометра).

3.2.    На основе спектра, полученного после регулировки, определяют пороги дискриминации Ки Лг (черт. 1, 2 справочного приложения 6) с целью настройки на измерения по радионуклиду-индикатору (верхний и нижний пороги дискриминации — установленные значения амплитуды импульсов, пропускаемых дискриминатором) .

3.3.    Регулировкой усиления добиваются такого положения, при котором пик поглощения регистрируемых гамма-квантов разместился бы в диапазоне а (черт. 1, 2 справочного приложения 6), примерно равном 10 В (диапазон значений амплитуды импульсов между верхним и нижним порогами).

Примечания:

1.    При измерении деталей малой активности, допускается определять скорость счета в интегральном режиме с порогом дискриминации К\ в интервале Ь.

2.    Измерения могут производиться, если выбранный режим измерения, активность детали и расположение преобразователя обеспечивают превышение скорости счета над фоном не менее, чем в 2 раза.

3.4.    Определяют продолжительность единичного измерения в импульсах

3.5.    Продолжительность отдельных измерений, выраженную в единицах времени или в количестве импульсов, принимают одинаковой для всех последующих измерений.

Рекомендуется проводить измерения продолжительностью по времени, соответствующей постоянному набору количества импульсов N.

Один раз в сутки измеряют уровень фона. Для измерения фона преобразователь фиксируют в одном и том же положении на расстоянии не менее 2 м от источника излучения и производят измерения фона в одно и то же время.

3.6.    Задаваясь постоянным значением продолжительности набора импульсов    при    статистически    неравноточных измере

ниях или количеством импульсов N_3aA при статистически равноточ-

Стр. 6 ГОСТ 23.209-79

ных измерениях, определяют, соответственно, количество импульсов N или продолжительность измерения At)n на основании полученных данных рассчитывают скорость счета по выражениям:

гн =

АТ = —

зал — «

Результаты измерения заносят в протокол по форме, приведенной в рекомендуемом приложении 7.

3.7. При определении износа циклически движущихся деталей измерение начальной скорости счета п₀ и текущей n_t необходимо проводить в процессе движения.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИИ

4.1.    Вносят поправки на фон и естественный распад разных по* календарному времени измерений по формулам:

__ (п1—п_фс)е^к*

П_п1= -1- *

1—(«£— Пф1)е^м-?_ы

Щ 2 ^пф ^ — * — ^м 2(п₁—пф)(п₂-пф) ⁹

где индексы 1 и 2 соответствуют двум контрольным источникам,, скорость счета которых измерена отдельно, а индекс 1,2 — измеренных вместе. Измерения рекомендуется проводить в следующей последовательности: п_х; ₂ ; п₂. В качестве контрольных источников могут быть использованы активированные образцы или детали. При определении т_м необходимо обеспечить постоянные геометрические параметры измерения каждого источника.

4.2.    Рассчитывают значения относительной скорости счета из выражения

“отн=-^£-ЮОо/о.

«И0

4.3. По найденным значениям скорости счета с помощью тари-ровочных диаграмм (черт. 1, 2 справочного приложения 8) устанавливают соответствующие частным значениям времени (наработки) при испытаниях или эксплуатации уровня среднего линейного износа в месте активации и, при необходимости, строят кривую накопления износа во времени. При определении весового износа учитывают плотность материала поверхности детали.

ГОСТ 23.209-79 Стр. 7

4.4.    Рассчитывают погрешность Д h линейного износа по формуле

4Л= ^2- .

О

Чувствительность может быть найдена также как первая производная от тарировочной функции (см. черт. 1,2 справочного приложения 8).

4.5.    Если активация проводилась под углом падения пучка, отличным от указанных на номограммах (черт. 1,2 справочного приложения 8), значения износа, полученные для а=0 по тарировоч-ным диаграммам, умножают на cos а. При активации криволинейных поверхностей пересчет производят по среднему значению cos а в пределах активированного участка.

Примечание. Криволинейные активированные поверхности, для которых R

отношение    можно    считать    плоскими. В этом случае относительная пог

решность не превышает 1%.

4.6.    При необходимости уточнения оценки износа следует проводить специальную тарировку для получения тарировочных зависимостей. Для этого образцы, изготовленные из материала детали, активируют в том же режиме. Их подвергают форсированному изнашиванию, например, истиранию на доводочных плитах с применением мелкодисперсных абразивных порошковых паст, периодически контролируя изменения активности и толщину снятого слоя. Для этого используют ту же аппаратуру, что и при натурных испытаниях.

Следует стремиться к воспроизведению геометрических параметров натурных испытаний (расстояние до центра активируемого пятна, наличие экранирующих стенок корпуса и т. д.). Толщину снятого слоя, соответствующую измеренному значению активности, определяют оптико-механическим прибором (интерферометром, оптиметром и др.). Периодичность измерений активности образца по мере изнашивания рекомендуется выбирать из условия 15—20 экспериментальных точек для построения тарировочной кривой. По результатам этих измерений с учетом поправки на естественный распад и фон определяют относительную активность и строят та-рировочную зависимость относительной активности от толщины снятого слоя.

Допускается тарировочные кривые, полученные для одной марки стали (или даже эталонную кривую для чистого железа), использовать для других марок с содержанием других компонентов в сплаве не более 20%, если оба материала активированы частицами одного и того же вида с одинаковой энергией. Если материалы активированы под разными углами падения пучка ai и а₂ и требуется провести расчет для угла а₂, то допускается преобра-

зование уже имеющихся тарировочных кривых, для чего абсциссы исходной кривой при угле си необходимо умножить на коэффициент

^ cos а_ъ

5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

5.1.    При применении метода поверхностной активации необходимо руководствоваться действующими нормативными документами по санитарным правилам работ с использованием радиоизотопных методов.

5.2.    При соблюдении данных правил выполнение настоящих методических указаний не требует специальных мер защиты от радиации активированных деталей, не превышающей допустимых норм.

5.3.    О применении метода поверхностной активации необходимо поставить в известность местную санэпидемстанцию.

5.4.    Определение суммарной активности детали (образца) должно осуществляться и указываться в ее паспорте дозиметрической службой на месте активации.

приложение 1

Рекомендуемое

БЛОК-СХЕМА АППАРАТУРЫ

сеть