УНУ «Информационно-измерительный комплекс для измерения акустических свойств материалов и изделий»

 

БАЗОВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

Адрес: 426069, Удмуртская республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7

КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Фактический адрес размещения уникальной установки:426069, Удмуртская республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д.7, ауд. 506
Телефон: +7(3412) 77-60-55, доб. 1132,

Е-mail: pmkk@istu.ru

Руководитель УНУ: Заведующий кафедрой «Приборы и методы измерений, контроля, диагностики», д.т.н., профессор, Заслуженный деятель науки РФ – Муравьев Виталий Васильевич.

Ответственный исполнитель: ведущий инженер кафедры «Приборы и методы измерений, контроля, диагностики» – Мышкин Юрий Владимирович

ИНФОРМАЦИЯ ОБ УНИКАЛЬНОЙ НАУЧНОЙ УСТАНОВКЕ (УНУ)

УНУ зарегистрирована на портале научно-технологической инфраструктуры Российской Федерации http://ckp-rf.ru/

Уникальная научная установка (УНУ) представляет собой единый комплекс прецизионной аппаратуры для исследований широкого спектра акустических характеристик и упругих свойств различных материалов и изделий разнообразной конфигурации. Аппаратура позволяет с высокой точностью измерять время распространения и амплитуду сигнала, определять скорости распространения продольных, поперечных, поверхностных и нормальных акустических волн, получать информацию об упругих модулях, остаточных механических напряжениях, одноосном и двухосном напряженно-деформированном состоянии, анизотропии свойств, структурном состоянии материалов, внутренних и поверхностных дефектах для широкого класса изделий (проволока, листы, пруток, труба, рельс, ж.д. колеса, вязкоупругие среды и др.).

Комплекс включает информационно-измерительные установки, специализированные бесконтактные электромагнитно-акустические (ЭМА) преобразователи различных типов волн (объемных различных поляризаций, поверхностных – рэлеевских и головных, нормальных волн в пластинах и стержнях), специализированное программное обеспечение управления, регистрации и анализа сигналов.

Перечень оборудования, входящего в состав УНУ

1

unu2 oborud 1

 

Структуроскоп электромагнитно-акустический СЭМА с возможностью возбуждения-приема двух поперечных волн ортогональных горизонтальных поляризаций; реализует эхо-импульсный метод на основе эффекта акустоупругости; предназначен для оценки механических напряжений в металлоизделиях произвольной формы с плоскопараллельными участками (внесен в реестр средств измерений № 61957-15 RU.C.36.003.A №60174).

2

unu2 oborud 2

 

Информационно-измерительная система для возбуждения, регистрации и измерения параметров акустических волн в высокочастотной области (0,5 – 10 МГц) с возможностью возбуждения-приема объемных, поверхностных, и волн Лэмба в листах,предназначенная для исследований цилиндрических объектов любых диаметров, деталей с резьбой, листов, тонких проволок из электропроводящих материалов; реализует зеркально-теневой метод многократных отражений; используется для оценки структуры, упругих модулей; анизотропии свойств металла, определения отклонений по диаметру и по форме сечения, выявления дефектов типа нарушения сплошности или однородности металла (на базе структуроскопа СЭМА).
3

unu2 oborud 3

 

Информационно-измерительная система для возбуждения, регистрации и измерения параметров акустических волн в низкочастотной области (10 – 100 кГц) с возможностью возбуждения-приема нормальных волн Похгаммера и волн Лэмба в линейно-протяженных объектах (прутки, трубы и изделия из них – пружины, тросы, насосные штанги, штоки и др.); реализует волноводный эхо-импульсный, временно-теневой и зеркально-теневой методы многократных отражений; служит для выявления дефектов типа нарушения сплошности или однородности металла; оценки структуры и упругих модулей и анизотропии свойств металла (на базе дефектоскопа АДНШ, внесен в реестр средств измерений № 34044-07, RU.С.27.005.A №26957, дефектоскопа АДНКТ, внесен в реестр средств измерений № 54084-13, RU.C.27.003A №51415).
4

unu2 oborud 4

 

Структуроскоп ИСАВ-12М с возможностью возбуждения-приема головных и поверхностных волн; реализует измерение скорости волн методом автоциркуляции импульсов; предназначен для оценки качества термической обработки при производстве металлопродукции, для оценки структурных изменений в процессе эксплуатации металлоизделий, для оценки накопления микродефектности эксплуатируемых металлоизделий, для оценки остаточного ресурса металлоизделий по установленным зависимостям между измеряемыми характеристиками и структурой материала.
5

unu2 oborud 5

 

Информационно-измерительная система для бесконтактного возбуждения, регистрации и измерения параметров акустических волн в пористых материалах; служит для выявления дефектов типа нарушения сплошности или однородности материала; оценки плотности материала и упругих модулей и анизотропии свойств металла.
6   Информационно-измерительная система для измерения параметров акустических импедансов вязкоупругих сред, в том числе, биоматериалов.

 

Информационно-измерительные системы обеспечены специализированным программным обеспечением, зарегистрированным в реестре ФИПС, позволяющим управлять настройками измерений, осуществлять фильтрацию, потенцирование, интерполяцию регистрируемых сигналов, реализующим методы корреляции сигналов, пакетного анализа данных, накопление и сохранение результатов контроля в компьютере в расширениях, доступных для дальнейшей обработки и другими функциональными возможностями.

В состав УНУ входит вспомогательное оборудование:

  • Универсальные средства неразрушающего контроля для подтверждения результатов исследований альтернативными методами (ультразвукового, в точ числе на фазированных решётках, Дефектоскоп ультразвуковой DIO 1000 LF, акустико-эмиссионного, магнитного, вихретокового, теплового).
  • Оборудование для термообработки, пробоподготовки, металлографических и аналитических исследований, измерения механических величин.
  • Поверенная радиотехническая цифровая аппаратура общего назначения.
  • Программное обеспечение для анализа измерительной информации и моделирования физических процессов: ПО "Пакет послеэкспериментальной обработки измерительной информации WINПОС "Expert", ПО COMSOL Multiphysics, ПО Elcut.

 

СТЕПЕНЬ УНИКАЛЬНОСТИ

Уникальность установки определяется:

  1. Возможностями возбуждения-приема практически любых типов упругих волн в твердых телах (продольных, поперечных, в том числе, горизонтально-поляризованных, поверхностных – рэлеевских, головных, нормальных волн Похгаммера и Лэмба различных мод и порядков) в широком частотном диапазоне для широкого класса изделий (проволока, листы, пруток, труба, рельс, ж.д. колеса и др.) и различных материалов (металлы, композиты, пористые среды, вязкоупругие среды).
  2. Использованием для возбуждения-приема акустических волн бесконтактных электромагнитно-акустических преобразователей и преобразователей с сухим точечным контактом, обеспечивающих высокую достоверность и воспроизводимость измерений в отсутствии контактной жидкости, при шероховатой и загрязненной поверхности, в условиях высоких температур, при высоких скоростях сканирования.
  3. Высокой точностью измерения характеристик (время распространения и амплитуда) акустической волны сигнала благодаря использованию высокочастотных и высокоразрядных АЦП, специализированному программному обеспечению для управления, регистрации, обработки и анализа результатов измерений.
  4. Высокой достоверностью определения информативных параметров акустических волн за счет реализации метода многократных отражений.
  5. Возможностью получения информации об упругих модулях, остаточных механических напряжениях, одноосном и двухосном напряженно-деформированном состоянии, анизотропии свойств, структурном состоянии материалов, внутренних и поверхностных дефектах.

СРАВНЕНИЕ С АНАЛОГАМИ

Отечественных аналогов уникальной установки «Информационно-измерительный комплекс для измерения акустических свойств материалов и изделий» нет. Представленный комплекс разработан и изготовлен в ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» и серийно в настоящее время не выпускается.

За рубежом наиболее многофункциональные методики с использованием ЭМА-оборудования реализуются фирмой «Innerspec Technologies, Inc.» (США) с двумя представительствами (Испания, Китай), предлагаемые системы крайне дороги, а число реализуемых методик – ограничено. Системы волноводного акустического контроля с использованием технологии нормальных ультразвуковых волн разрабатываются в Imperial College London (Великобритания), Southwest Research Institute (Корея), The University of Michigan (США), University of Pittsburgh (США) и реализуются предприятиями Ultrasonics Ltd (Великобритания, Wavemaker G3), Plant Integrity Ltd (Великобритания Teletest Focus Plus), Southwest Research Institute (США, Корея, MsSR3030). Объекты контроля ограничены трубопроводным транспортом, системы крайне дороги, до сих пор проходят испытания и соответственно не внедрены в газовом хозяйстве. Таким образом, в мире имеются отдельные уникальные установки и методики акустических измерений в ограниченной области, не объединенные в единые измерительные комплексы.

Сохранение уникальности/превосходства подтверждается экспонированием разработок ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» на самых представительных выставках средств неразрушающего контроля (Территория NDT, Армия 2017, Вузпромэкспо), на протяжении нескольких лет, и неизменно вызывают интерес производственников и научно-исследовательских организаций, апробацией разработок на ряде промышленных предприятий для дефектоскопии; выполнением работам по грантам, публикациями статей (Scopus, Web of Science) в количестве 50 за последние 5 лет, патентами и программными продуктами в количестве 24.

СООТВЕТСТВИЕ ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ И КРИТИЧЕСКИМ ТЕХНОЛОГИЯМ РФ

Исследования с использованием УНУ направлены на обоснование и разработку новых перспективных электромагнитно-акустических технологий для реализации комплексной оперативной диагностики дефектов, микроструктуры, физико-механических свойств протяженных материалов и изделий и соответствуют приоритетным направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации:

  1. Безопасность и противодействие терроризму.
  2. Индустрия наносистем.
  3. Информационно-телекоммуникационные системы.

и вносят вклад в развитие критических технологий Российской Федерации:

1. Базовые и критические военные и промышленные технологии для создания перспективных видов вооружения, военной и специальной техники.
11. Технологии диагностики наноматериалов и наноустройств.
21. Технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА УНУ

  • реализация измерений ЭМА-методом без иммерсионной жидкости и дополнительной подготовки поверхности;
  • высокая точность, достоверность и воспроизводимость результатов контроля за счет отстройки от качества акустического контакта;
  • возможность измерений на объектах из различных металлов и сплавов, различной геометрии и типоразмеров;
  • возможность определения упругих модулей (Гука, сдвига, коэффициента Пуассона) объекта за счет определения скоростей волн различных типов;
  • возможность использования ряда информативных параметров акустических волн (скорость, затухание, эффективность ЭМА-преобразования) для построения корреляционных зависимостей с механическими и эксплуатационными свойствами объекта;
  • высокая чувствительность методов к микродефектам структуры, внутренним и поверхностным дефектам (десятые доли от длины акустической волны).

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛУГ,
предоставляемых уникальной научной установкой «Информационно-измерительный комплекс для исследований акустических и упругих свойств материалов и изделий»

  1. Оценка механических напряжений в металлоизделиях произвольной формы с плоскопараллельными участками;
  2. Оценка структуры металла цилиндрических объектов любых диаметров, деталей с резьбой, листов, тонких проволок из электропроводящих материалов,
  3. Оценка упругих модулей и анизотропии свойств металла цилиндрических объектов любых диаметров, деталей с резьбой, листов, тонких проволок из электропроводящих материалов, в линейно-протяженных объектах
  4. Определение отклонений по диаметру и по форме сечения объектов цилиндрических объектов любых диаметров, деталей с резьбой, листов, тонких проволок из электропроводящих материалов, в линейно-протяженных объектах
  5. Выявление дефектов типа нарушения сплошности или однородности цилиндрических объектов любых диаметров, деталей с резьбой, листов, тонких проволок из электропроводящих материалов, в линейно-протяженных объектах
  6. Оценка качества термической обработки при производстве металлопродукции
  7. Оценка структурных изменений в процессе эксплуатации металлоизделий
  8. Оценка накопления микродефектности эксплуатируемых металлоизделий
  9. Оценка предельного состояния металлоизделий по установленным зависимостям между измеряемыми характеристиками и структурой
  10. Измерение параметров акустических волн в пористых материалах
  11. Оценка плотности материалов и упругих модулей материалов

Примечание: Возможен выезд на объекты заказчика для проведения измерений

Порядок расчета стоимости работ

Стоимость работ по договору определяется с учетом амортизационных отчислений по УНУ, затрат на содержание и обслуживание основного и вспомогательного оборудования, используемого при выполнении работ, затрат на изготовление специализированных датчиков, заработной платы научных работников и инженерного персонала, командировочных расходов. Стоимость работ рассчитывается согласно тарифной политике ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» на конкретную заявку. Расчет экономических показателей осуществляется в соответствии с требованиями действующего законодательства РФ, нормативными актами министерств и ведомств.

Средняя стоимость работ составляет 20-30 т.р. за один день работы, без учета создания специализированных датчиков на уникальные объекты контроля и командировочных расходов.

ПЕРЕЧЕНЬ МЕТОДИК

  1. Методика оценки остаточных напряжений в цельнокатаных железнодорожных колесах (Утв. ООО НПИЦ «Качество», 10.07.2015 г.)
  2. Методика оценки остаточных напряжений и натяга в бандажах локомотивных колес (Утв. ООО НПИЦ «Качество», 10.07.2015 г.)
  3. Программа и методика испытаний тонких холоднокатаных стальных проволок. (Утв. ООО «КУЗБАСС РИКЦ», 06.10.2014 г.)
  4. Технологический регламент по диагностике штанг насосных, бывших в эксплуатации акустическим дефектоскопом «АДНШ-2». (Утв. ООО «НКТ-Сервис», 24.06.2014 г.)
  5. Методика волноводного акустического контроля прутков заготовок насосных штанг НШ 22, сталь 30ХГМ. (Утв. ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», Согласовано ЗАО «ИжОМЗ», 20.10.2015 г.)
  6. Методика волноводного акустического контроля прутков заготовок утяжеленных насосных штанг ШУТ32, ШУТ 44. (Утв. ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», Согласовано ООО ГК «ПТК», 27.05.2016 г.)
  7. Методика многократного зеркально-теневого электромагнитно-акустического контроля прутков заготовок утяжеленных насосных штанг ШУТ32, ШУТ 44 (Утв. ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», Согласовано ООО ГК «ПТК», 27.05.2016 г.)
  8. Методика волноводного акустического контроля проката диаметром 10 мм, сталь 14Х17Н2. (Утв. ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», Согласовано АО ИЭМЗ “Купол”, 27.04.2016 г.)
  9. Методика многократного зеркально-теневого электромагнитно-акустического контроля проката диаметром 10 мм, сталь 14Х17Н2. (Утв. ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», Согласовано АО ИЭМЗ “Купол”, 27.04.2016 г.)
  10. Методика дефектоскопии насосных штанг на дефектоскопе АДНШ. (Утв. ООО «НПИЦ «Качество», 01.04.2007 г. )
  11. Методика дефектоскопии насосно-компрессорных труб на дефектоскопе АДНКТ. Утв. ООО «НПИЦ «Качество», 01.04.2007г.
  12. Методика измерения скоростей упругих волн в твердых телах.
  13. Методика определения упругих модулей твердых тел.
  14. Методика определения анизотропии акустических свойств листового, трубного, пруткового проката.
  15. Методика определения акустического импеданса вязкоупругих сред.
  16. Методика определения остаточных напряжений в рельсах при изготовлении.
  17. Методика определения термических напряжений в рельсах при эксплуатации.
  18. Методика определения двухосного напряженно-деформированного состояния в трубах и пластинах.

 

Приказ №871 от29.06.2018 О создании уникальной научной установки (УНУ)

Положение об Уникальной научной установке

Регламент доступа к Уникальной научной установке

Типовой договор для оказания услуг на УНУ

План работы УНУ

Технические характеристики УНУ

Перечень патентов и программных продуктов, подготовленных с использованием УНУ

Публикации, подготовленные с использованием УНУ

 

{loadposition zajavka2}


 

 

Дата: 06.09.2018