Методы и средства контроля состояния рабочих поверхностей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Российский государственный университет нефти и газа

имени

УТВЕРЖДАЮ:

Первый проректор по учебной работе,

___________________

«____»___________2013 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

методы и средства контроля состояния рабочих поверхностей

Направление подготовки 150700 «Машиностроение»

Профили подготовки Оборудование и технологии повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов

Квалификация выпускника БАКАЛАВР

Форма обучения ОЧНАЯ

Москва 2013 г.

1.  ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛины

Целями и задачами дисциплины является усвоение основных сведений о методах и средствах контроля состояния рабочих поверхностей деталей, их применении в конкретных узлах трения и условиях эксплуатации изделий, а также приобретение навыков использования знаний о методах и средствах контроля в последующей профессиональной деятельности.

2.  Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Дисциплина «Методы и средства контроля состояния рабочих поверхностей» представляет собой одну из дисциплин профильной части цикла профессиональных дисциплин, и относится к направлению «Машиностроение», профилю «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов». Дисциплина базируется на курсах цикла профессиональных дисциплин (Б.3), входящих в модули Основы технологии машиностроения, Метрология, стандартизация и сертификация, Детали машин и основы конструирования, читаемых на 4-7 семестрах.

3.  Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

В процессе освоения данной дисциплины студент формируют следующие общекультурные и профессиональные компетенции при освоении ООП ВПО, реализующей ФГОС ВПО:

-  способность на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной работы (ОК-6);

-  способность приобретения с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий (ОК-7);

-  осознание сущности и значения информации в развитии современного общества, владение основными способами и средствами получения, хранения и переработки информации (ОК-11);

-  обладание навыками работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

-  знание основных методов, способов и средств получения, хранения, переработки информации, использование для решения коммуникативных задач современных технических средств и информационных технологий с использованием традиционных носителей информации, распределенных баз знаний, а также информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);

-  умение выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-6);

-  умение применять методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей используемых материалов и готовых изделий (ПК-7);

-  умение применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, умение применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ПК-8);

-  готовность выполнять работы по стандартизации, технической подготовке к сертификации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, организовывать метрологическое обеспечение технологических процессов с использованием типовых методов контроля качества выпускаемой продукции (ПК-13);

-  способность к систематическому изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК-17);

-  способность разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-23);

-  умение проводить патентные исследования с целью обеспечения патентной чистоты новых проектных решений и их патентоспособности с определением показателей технического уровня проектируемых изделий (ПК-25);

-  умение применять методы контроля качества изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности, проводить анализ причин нарушений технологических процессов в машиностроении и разрабатывать мероприятия по их предупреждению (ПК-26);

В результате освоения дисциплины студент должен демонстрировать следующие результаты образования:

Студент должен знать:

- основные сведения о методах и средствах контроля качества рабочих поверхностей деталей (ПК-7, ПК-8);

- основные характерные свойства материалов, применяемых в триботехнике и триботехнологии (ПК-7, ПК-8);

- структуру и методы контроля качества продукции машиностроительного производства (ПК-26);

- названия справочных и периодических изданий в области машиностроительного производства (ПК-14, ПК-17);

Студент должен уметь:

- рассчитывать и анализировать основные физико-механические характеристики материалов: модуль упругости, пределы прочности, упругости, текучести, коэффициент ударной вязкости и др. (ОК-7, ОК-12, ПК-7, ПК-8);

- пользоваться справочной технической литературой для проведения расчетов и выбора необходимого материала по заданным условиям эксплуатации изделий (ОК-10, ОК-12, ПК-8, ПК-17, ПК-23);

- используя стандартные методики осуществлять контроль качества продукции машиностроительного производства (ОК-11, ПК-26).

Студент должен владеть:

- навыками работы на отечественном и зарубежном лабораторном оборудовании для определения основных физико-механических характеристик прочности и пластичности конструкционных материалов (ПК-7, ПК-8);

- навыками работы с технической и справочной литературой и документацией (ПК-15).

4.  Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.

№ п/п	Разделы дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Коды компетенций	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
Л	ЛР	ПЗ	СР
	Методы и средства контроля состояния рабочих поверхностей	8	1-12	12	12		48
1	Введение в предмет методы и средства контроля состояния рабочих поверхностей						2	ОК-1, 4, 6, 7; ПК-2, 3, 6, 8, 17, 23,26	7, 11 недели – рубежный контроль Защита ЛР Зачет
2	Метрологическое обеспечение и структура службы контроля				2		4	ОК - 1, 6, 7; ПК - 3, 6, 7, 17, 19, 26
3	Поверхностный слой материалов			2			2	ОК - 1, 6, 7; ПК - 3, 6, 7, 17, 19, 26
4	Классификация методов контроля состояния поверхностного слоя			2			4	ОК-1, 6, 7; ПК - 3, 6, 7, 17, 19, 26
5	Рентгеноструктурный и микроскопический анализы металлов				2		4	ОК - 6, 7, 8; ПК - 6, 7, 14, 17,26
6	Химические методы анализа. Контроль механических свойств.			2			4	ОК - 6, 7, 8; ПК - 6, 7, 14, 17, 26
7	Неразрушающий метод контроля: проникающими излучениями			2			4	ОК- 6, 7, 9; ПК - 6, 8, 13, 26
8	Капиллярный метод контроля				2		4	ОК- 6, 7, 9; ПК - 6, 8, 13, 26
9	Методы электрического и магнитного контроля			2			4	ОК- 6, 7, 9; ПК - 6, 8, 13, 26
10	Методы вихретокового и ультразвукового контроля				2		4	ОК - 6, 7, 11, 14; ПК - 6, 7, 17, 26
11	Методы индукционного и термоэлектрического контроля				2		4	ОК - 6, 7, 11; ПК - 6, 7, 17, 26
12	Тепловой контроль и томография				2		4	ОК - 6, 7, 11; ПК - 6, 7, 17, 26
13	Методы диагностики подвижных сопряжений			2			4	ОК - 6, 7, 11; ПК - 6, 7, 17, 26

4.1.  Содержание разделов дисциплины

1.  Введение в предмет методы и средства контроля состояния рабочих поверхностей.

Исторический аспект. Понятие о рабочей поверхности детали (геометрические, физические, технологические параметры), поверхностном слое (ПС). Характерные дефекты поверхности и ПС материалов на различных стадиях производства и эксплуатации деталей машин. Термины и определения.

2.  Метрологическое обеспечение и структура службы контроля.

Математическое, метрологическое обеспечение, стандартизация контроля качества и состояния рабочих поверхностей. Структура службы контроля, порядок ведения контроля на предприятии. Ревизия и ремонт средств контроля, оборудование рабочих мест операторов.

3.  Поверхностный слой материалов.

Общие требования выбора и назначения системы параметров ПС, задачи и методы контроля состояния рабочих поверхностей деталей машин и аппаратов. Контроль макро - и микрогеометрии поверхностей.

4.  Классификация методов контроля состояния поверхностного слоя. Классификация современных методов анализа состояния поверхностного слоя деталей машин. Разрушающие и неразрушающие методы контроля. Методы анализа поверхностного слоя. Оптическая и электронная спектроскопия. Методы Оже и фотоэлектронной спектроскопии.

5.  Рентгеноструктурный и микроскопический анализы металлов.

Особенности применения методов металлофизического анализа состояния рабочих поверхностей. Дифракционные методы анализа. Уравнение Вульфа-Брэгга. Фрактографический, металлоструктурный методы анализа. Микроскопический метод анализа. Количественная металлография. Электронный просвечивающий микроскоп. Растровый электронный микроскоп.

6.  Химические методы анализа. Контроль механических свойств.

Методы анализа химического состава и свойств материалов. Химический и электрохимический методы. Исследование механических свойств материала ПС деталей машин и аппаратов при статическом и динамическом нагружении: растяжении, сжатии, изгибе, кручении, циклических нагрузках.

7.  Неразрушающий метод контроля: проникающими излучениями.

Особенности применения неразрушающих методов контроля. Надежность технологических процессов, оперативные характеристики и интегральные критерии эффективности формирования ПС с точки зрения системы неразрушающего контроля рабочих поверхностей деталей. Радиационный неразрушающий контроль: рентгеновское излучение и γ-излучение.

8.  Капиллярный метод контроля.

Методы контроля проникающими веществами: пенетрация. Методика контроля. Капиллярный метод, методы течеискания.

9.  Методы электрического и магнитного контроля.

Электрический и магнитный контроль. Методы измерения напряженности магнитного поля. Феррозонды, датчик Холла, магнитный диод. Магнитная дефектоскопия. Принцип измерения электрического потенциала зондовым методом.

10.  Методы вихретокового и ультразвукового контроля. Физические основы. Классификация волн. Получение и обнаружение ультразвука. Методы ультразвукового контроля. Методы и средства звуковидения. Вихретоковый контроль. Магнитная и токовихревая интроскопия.

11.  Методы индукционного и термоэлектрического контроля.

Индукционный контроль. Физические основы. Уравнения Максвелла. Граничная частота. Дефектоскопия. Термоэлектрический контроль. Дефектоскопия и измерение толщин покрытий.

12.  Тепловой контроль и томография.

Особенности теплового контроля. Аппаратура теплового контроля. Элементы ИК-техники. Тепловизоры.

13.  Методы диагностики подвижных сопряжений.

Особенности и место способов диагностирования подвижных соединений в общем комплексе методов контроля состояния рабочих поверхностей деталей. Применение методов диагностирования рабочих поверхностей деталей машин и аппаратов при их восстановлении, ремонте и повышении износостойкости в нефтегазовых отраслях промышленности.

4.2.  Основные темы лабораторных работ

1.  Измерение механических параметров поверхностного слоя, характеризующих его эксплуатационные свойства. Методы определения твердости (ОК - 1, 6, 7; ПК - 3, 6, 7, 17, 19, 26)

2.  Методы определения деформационного упрочнения поверхностных слоев деталей машин (ОК- 1, 6, 7; ПК - 3, 6, 7, 17, 19, 26)

3.  Спектральный и рентгеноспектральный методы анализа (ОК-6,7,8; ПК-6, 7, 14, 17, 26)

4.  Метод кинетической микротвердости. Основы метода (ОК-6,7,8; ПК-6, 7, 14, 17, 26)

5.  Изучение поверхностей излома с помощью фрактографических методов анализа. Оптическая и электронная микроскопия (ОК-6, 7, 8; ПК-6, 7, 14, 17, 26)

6.  Акустический метод неразрушающего контроля (ОК-6, 7, 11; ПК-6, 7, 17, 26)

4.3.  Основные темы практических работ

Практических работ в учебном плане нет.

5.  Образовательные технологии.

Дисциплина «Методы и средства контроля состояния рабочих поверхностей» входит составной частью в профильный модуль «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов». При реализации программы используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (24 часа). Занятия проводятся в виде лекций с использованием ПК и видеопроектора, и лабораторных занятий в металлографической лаборатории и трибоцентре, на лабораторных стендах и моделях, натурных образцах. Самостоятельная работа студентов (48 часов) предусматривает работу под руководством преподавателя (консультации и помощь в оформлении и выполнении лабораторных работ), а также самостоятельную подготовку к защите лабораторных работ и рубежному контролю.

6.  Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Оценочными средствами являются:

- для текущего контроля – защита лабораторных работ;

- для промежуточной аттестации – два рубежных контроля, которые проводятся перед контрольными неделями, а также средством контроля является введенная в университете рейтинговая система оценки успеваемости студентов. Контрольные вопросы и задания для промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

В течение преподавания курса «Методы и средства контроля состояния рабочих поверхностей» в качестве форм текущей аттестации студентов используются такие формы, как собеседование при приеме результатов лабораторных работ. По итогам обучения проводится зачет.

Перечень примерных вопросов к самостоятельной работе студентов:

Введение. Задачи курса. Основные термины и определения технического контроля (ОК-1,6,7; ПК-6,7,14,26) Показатели качества продукции (ОК-1,6,7; ПК-6,7,13,26) Возможные состояния объекта на стадиях создания и эксплуатации (ОК-6,7; ПК-6,7,14,26) Состав и порядок проведения технического контроля (ОК-6,7; ПК-6,7,14,26) Математическое обеспечение контроля качества изделий (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Метрологическое обеспечение контроля состояния рабочих поверхностей (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Стандартизация методов контроля (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Строение и свойства поверхностного слоя рабочих поверхностей (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Контроль макро - и микрогеометрии поверхностей (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Механические контактные методы измерения линейных и угловых размеров (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Классификация современных методов анализа состояния поверхностного слоя деталей (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Спектральные методы анализа состава поверхностного слоя (Оже-спектроскопия, метод ЭСХА, оптическая спектроскопия) (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Металлофизические методы анализа состава поверхностного слоя (дифракционные методы, уравнение Вульфа-Брэгга) (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Микроскопические методы (количественная металлография, метод анализа изображений) (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Электронная микроскопия. Устройство и принцип работы электронного микроскопа (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Растровый электронный микроскоп (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Методы анализа химического состава материала поверхностного слоя деталей (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Механические методы испытаний (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез, испытания на длительную прочность и ползучесть, циклические испытания) (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Неразрушающие методы контроля: радиационный контроль изделий (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Процессы взаимодействия радиационных лучей с веществом и обнаружение дефектов в поверхностном слое (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Неразрушающие методы контроля: акустические методы испытаний. Физические основы (ОК-6,9; ПК-6,7,26) Виды акустических волн, закон преломления Снеллиуса (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Получение и обнаружение ультразвука. Пьезоэффект и магнитострикция и их применение (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Методы и техника проведения ультразвукового контроля (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Неразрушающие методы контроля: электрический метод (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Неразрушающие методы контроля: магнитный метод. Физические основы, петля гистерезиса, измерение толщины сплошных материалов и покрытий (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Методы измерения напряженности магнитного поля: феррозонды, эффект Холла, магнитная дефектоскопия (ОК-6,9; ПК-6,7,26) Неразрушающие методы контроля: индукционный метод. Физические основы, граничная частота (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Устройство магнитно-индукционного прибора для контроля толщины покрытий, содержания легирующих элементов, дефектоскопии (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Неразрушающие методы контроля: термоэлектрический метод. Эффект Зеебека (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Контроль состояния поверхностного слоя деталей методом пенетрации (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Термические методы контроля (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Неразрушающие методы контроля: тепловой метод. Аппаратура, ИК-техника (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Тепловизоры (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Методы диагностики изнашивания подвижных сопряжений: метод поверхностной активации (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Методы диагностики подвижных сопряжений: метод виброакустической эмиссии (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Методы контроля технологических параметров: калориметрия, феррография, полярографический метод, спектрография (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Методы измерения статической твердости и микротвердости: методы Бринелля, Роквэлла, Виккерса (ОК-6,7; ПК-6,7,26) Метод кинетической микротвердости. Особенности и преимущества метода, определяемые параметры (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Склерометрия. Особенности и определяемые параметры (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Метод акустической эмиссии в триботехнике (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26) Методы определения деформационного упрочнения поверхностного слоя деталей (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)

7.  Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература

1.  Малышев состояния рабочих поверхностей деталей нефтегазового оборудования. – М.: РГУ нефти и газа, 2010. – 150 с.

б) дополнительная литература

2.  и др. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. – М.: Машиностроение, 1988. – 240 с.

3.  Испытание материалов. Справочник /под ред. Х. Блюменауэра. – М.: Металлургия, 1979. – 448 с.

4.  Проблемы надежности и ресурса в машиностроении./Под ред. – М.: Наука, 1986. – 248 с.

5.  Неразрушающий контроль. В 5-ти кн. Практическое пособие./ , , Сажин ред. - М.: Высшая школа, 1992. – 242 с.

6.  Миркин контроль машиностроительных материалов. – М.: Машиностроение, 1979. – 134 с.

7.  Акустические и электрические методы в триботехнике/, и др. – Мн.: Навука и технiка, 1987. – 280 с.

8.  , Алехин материалов непрерывным вдавливанием индентора. – М.: Машиностроение, 1990. – 224 с.

9.  Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии. – М.: Наука, 1986. – 360 с.

10.  Фрактография – средство диагностики разрушенных деталей. / А и др. – М.: Машиностроение, 1987. – 112 с.

11.  Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. / и др. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 184 с.

в) программное обеспечение:

Специальные вычислительные и контролирующие компьютерные программы, созданные сотрудниками и преподавателями кафедры «Трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования» РГУ нефти и газа им. .

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

Интернет-ресурсы

8.  Материально-техническое обеспечение дисциплины

Трибоцентр, оснащенный стандартным комплектом отечественных и зарубежных приборов и установок. Лаборатория металлографии, металлографический, растровый электронный микроскопы.

Компьютерные программы по расчету механических характеристик сталей и сплавов. Мультимедийный курс лекций, видео, макеты, плакаты, презентации.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и примерной ООП ВПО по направлению 150700 «Машиностроение» и профилю «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановление деталей машин и аппаратов»

Авторы:

Профессор кафедры трибологии и

технологии ремонта НГО, д. т.н.

Заведующий кафедрой трибологии

и технологий ремонта НГО, д. т.н.

Программа одобрена на заседании УМК факультета инженерной механики РГУ нефти и газа имени от «___» ___________201__ года, протокол № __.

Председатель учебно-методической комиссии

факультета инженерной механики

Начальник УМУ