МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА
имени И.М. Губкина
УТВЕРЖДАЮ:
Первый проректор по учебной работе,
___________________В.Н. Кошелев
«____»___________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.
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.
1.
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 (ПК23);
2
 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).
1
Разделы
дисциплины
Методы и средства
контроля состояния
рабочих поверхностей
Введение в предмет
8
Неделя семестра
№
п/п
Семестр
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.
112
Виды учебной работы,
включая самостоятельную работу студентов
и трудоемкость (в часах)
Л
ЛР
12
12
ПЗ
Коды компетенций
Формы текущего
контроля успеваемости
(по неделям семестра)
Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
ОК-1, 4, 6, 7;
7, 11 недели – ру-
СР
48
2
3
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
методы и средства
контроля состояния
рабочих поверхностей
Метрологическое
обеспечение и структура службы контроля
Поверхностный слой
материалов
Классификация методов контроля состояния поверхностного слоя
Рентгеноструктурный и микроскопический анализы металлов
Химические методы
анализа.
Контроль
механических
свойств.
Неразрушающий метод контроля: проникающими излучениями
Капиллярный метод
контроля
Методы электрического и магнитного
контроля
Методы вихретокового и ультразвукового контроля
ПК-2, 3, 6, 8, бежный контроль
17, 23,26
Защита ЛР
Зачет
2
2
2
2
4
2
2
4
2
2
2
4
4
2
Методы индукционного и термоэлектрического контроля
Тепловой контроль и
томография
Методы диагностики
подвижных сопряжений
4
4
4
2
4
2
4
2
4
4
ОК- 1, 6, 7;
ПК- 3, 6, 7,
17, 19, 26
ОК- 1, 6, 7;
ПК- 3, 6, 7,
17, 19, 26
ОК-1, 6, 7;
ПК- 3, 6, 7,
17, 19, 26
ОК- 6, 7, 8;
ПК- 6, 7, 14,
17,26
ОК- 6, 7, 8;
ПК- 6, 7, 14,
17, 26
ОК- 6, 7, 9;
ПК- 6, 8, 13,
26
ОК- 6, 7, 9;
ПК- 6, 8, 13,
26
ОК- 6, 7, 9;
ПК- 6, 8, 13,
26
ОК- 6, 7, 11,
14;
ПК- 6, 7, 17,
26
ОК- 6, 7, 11;
ПК- 6, 7, 17,
26
ОК- 6, 7, 11;
ПК- 6, 7, 17,
26
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.
4
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.
5
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:
1. Введение. Задачи курса. Основные термины и определения технического контроля (ОК-1,6,7;
ПК-6,7,14,26)
2. Показатели качества продукции (ОК-1,6,7; ПК-6,7,13,26)
3. Возможные состояния объекта на стадиях создания и эксплуатации (ОК-6,7; ПК-6,7,14,26)
4. Состав и порядок проведения технического контроля (ОК-6,7; ПК-6,7,14,26)
5. Математическое обеспечение контроля качества изделий (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
6. Метрологическое обеспечение контроля состояния рабочих поверхностей (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
7. Стандартизация методов контроля (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
8. Строение и свойства поверхностного слоя рабочих поверхностей (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
9. Контроль макро- и микрогеометрии поверхностей (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
6
10. Механические контактные методы измерения линейных и угловых размеров (ОК-6,7; ПК-6,7,26)
11. Классификация современных методов анализа состояния поверхностного слоя деталей (ОК-6,7,9;
ПК-6,7,26)
12. Спектральные методы анализа состава поверхностного слоя (Оже-спектроскопия, метод ЭСХА,
оптическая спектроскопия) (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
13. Металлофизические методы анализа состава поверхностного слоя (дифракционные методы,
уравнение Вульфа-Брэгга) (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
14. Микроскопические методы (количественная металлография, метод анализа изображений) (ОК6,7,9; ПК-6,7,26)
15. Электронная микроскопия. Устройство и принцип работы электронного микроскопа (ОК-6,7,9;
ПК-6,7,26)
16. Растровый электронный микроскоп (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
17. Методы анализа химического состава материала поверхностного слоя деталей (ОК-6,7; ПК6,7,26)
18. Механические методы испытаний (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез, испытания на длительную прочность и ползучесть, циклические испытания) (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
19. Неразрушающие методы контроля: радиационный контроль изделий (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
20. Процессы взаимодействия радиационных лучей с веществом и обнаружение дефектов в поверхностном слое (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
21. Неразрушающие методы контроля: акустические методы испытаний. Физические основы (ОК6,9; ПК-6,7,26)
22. Виды акустических волн, закон преломления Снеллиуса (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
23. Получение и обнаружение ультразвука. Пьезоэффект и магнитострикция и их применение (ОК6,7; ПК-6,7,26)
24. Методы и техника проведения ультразвукового контроля (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
25. Неразрушающие методы контроля: электрический метод (ОК-6,7; ПК-6,7,26)
26. Неразрушающие методы контроля: магнитный метод. Физические основы, петля гистерезиса,
измерение толщины сплошных материалов и покрытий (ОК-6,7; ПК-6,7,26)
27. Методы измерения напряженности магнитного поля: феррозонды, эффект Холла, магнитная дефектоскопия (ОК-6,9; ПК-6,7,26)
28. Неразрушающие методы контроля: индукционный метод. Физические основы, граничная частота (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
29. Устройство магнитно-индукционного прибора для контроля толщины покрытий, содержания легирующих элементов, дефектоскопии (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
30. Неразрушающие методы контроля: термоэлектрический метод. Эффект Зеебека (ОК-6,7; ПК6,7,26)
31. Контроль состояния поверхностного слоя деталей методом пенетрации (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
32. Термические методы контроля (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
33. Неразрушающие методы контроля: тепловой метод. Аппаратура, ИК-техника (ОК-6,7; ПК6,7,26)
34. Тепловизоры (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
35. Методы диагностики изнашивания подвижных сопряжений: метод поверхностной активации
(ОК-6,7; ПК-6,7,26)
36. Методы диагностики подвижных сопряжений: метод виброакустической эмиссии (ОК-6,7; ПК6,7,26)
37. Методы контроля технологических параметров: калориметрия, феррография, полярографический метод, спектрография (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
38. Методы измерения статической твердости и микротвердости: методы Бринелля, Роквэлла, Виккерса (ОК-6,7; ПК-6,7,26)
7
39. Метод кинетической микротвердости. Особенности и преимущества метода, определяемые параметры (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
40. Склерометрия. Особенности и определяемые параметры (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
41. Метод акустической эмиссии в триботехнике (ОК-6,7,9; ПК-6,7,26)
42. Методы определения деформационного упрочнения поверхностного слоя деталей (ОК-6,7,9; ПК6,7,26)
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
а) основная литература
1. Малышев В.Н. Контроль состояния рабочих поверхностей деталей нефтегазового оборудования. –
М.: РГУ нефти и газа, 2010. – 150 с.
7.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
б) дополнительная литература
Сулима А.М. и др. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. – М.: Машиностроение, 1988. – 240 с.
Испытание материалов. Справочник /под ред. Х.Блюменауэра. – М.: Металлургия, 1979. – 448 с.
Проблемы надежности и ресурса в машиностроении./Под ред. Фролова К.В. – М.: Наука, 1986. – 248
с.
Неразрушающий контроль. В 5-ти кн. Практическое пособие./ Гурвин А.К., Ермолов И.Н., Сажин
С.Г. Под ред. Сухорукова В.В. - М.: Высшая школа, 1992. – 242 с.
Миркин Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. – М.: Машиностроение, 1979. – 134 с.
Акустические и электрические методы в триботехнике/Свириденок А.И., Мышкин Н.К. и др. – Мн.:
Навука и технiка, 1987. – 280 с.
Булычев С.И., Алехин В.П. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора. – М.:
Машиностроение, 1990. – 224 с.
Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии. – М.: Наука, 1986. –
360 с.
Фрактография – средство диагностики разрушенных деталей. /Байер М.А и др. – М.: Машиностроение, 1987. – 112 с.
Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. /Диденко А.Н. 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. И.М.Губкина.
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»
8
Авторы:
Профессор кафедры трибологии и
технологии ремонта НГО, д.т.н.
Заведующий кафедрой трибологии
и технологий ремонта НГО, д.т.н.
В.Н. Малышев
О.Ю. Елагина
Программа одобрена на заседании УМК факультета инженерной механики РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина от «___» ___________201__ года, протокол № __.
Председатель учебно-методической комиссии
факультета инженерной механики
Б.М. Гантимиров
Начальник УМУ
А.Д. Макаров
9