RU2767888C1 - Method for inspecting defect of heat-shielding coating of sample during tests for thermal cyclic resistance - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building. Disclosed is a method for controlling a defect of a heat-shielding coating of a sample during tests for thermal cyclic resistance, which consists in the fact that sample is installed in the appliance and thermocyclic tests are carried out using a heating element at temperature of 20–1,500 °C. In addition, an electronic computer is used, as well as a machine vision device, which performs photographing of the sample at the beginning of each cycle and after holding at the maximum temperature, images are unloaded into an electronic computer, by means of which the photographs of the sample are automatically compared with the samples stored in the database of the electronic computer, according to previously conducted tests, detecting defects of the heat-shielding coating of the sample, displaying the value of the defect of the coating on the operator panel, tests are automatically stopped for a sample with defects in total exceeding the permissible value A, wherein the permissible value A is equal to 20–30 % of the surface area of the sample S_sample.

EFFECT: invention makes it possible to automate testing of samples with coatings for thermal cyclic resistance, as well as to increase reliability and accuracy of control of the state of heat-shielding coating during tests.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при контроле дефекта теплозащитного покрытия образца при испытаниях на термоциклическую стойкость на испытательном стенде.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to control a defect in the heat-shielding coating of a sample during tests for thermal cycling resistance on a test bench.

Известен способ контроля дефекта теплозащитного покрытия при испытаниях на термоциклическую стойкость на испытательном стенде, наиболее близкий к предлагаемому изобретению, и выбранный за прототип является стандарт (ISO 13123, опубл. 15.12.2011), характеризующийся тем, что образец устанавливают в приспособлении, проводят термоциклические испытания путем циклического нагрева-охлаждения образца с использованием нагревающего элемента. При проведении испытаний для оценки и контроля дефекта покрытия используется визуальный контроль или показания датчика измерения акустической эмиссии.A known method for controlling a defect in a heat-shielding coating during tests for thermal cycling resistance on a test bench, which is closest to the proposed invention, and the standard (ISO 13123, publ. 12/15/2011) chosen for the prototype, is characterized by the fact that the sample is installed in a fixture, thermal cycling tests are carried out by cyclic heating-cooling of the sample using a heating element. When conducting tests, visual inspection or readings of an acoustic emission measurement sensor are used to evaluate and control a coating defect.

Недостатком данного способа контроля является невысокая точность применяемого метода оценки дефекта покрытия, отсутствие автоматизации измерений, отсутствие возможности оценки динамики деградации покрытия в ходе испытаний.The disadvantage of this control method is the low accuracy of the applied method for assessing the coating defect, the lack of automation of measurements, the inability to assess the dynamics of coating degradation during testing.

Технической проблемой при осуществлении прототипа является низкая точность способа контроля, а также сложность реализации способа измерения акустической эмиссии при термоциклических испытаниях.The technical problem in the implementation of the prototype is the low accuracy of the method of control, as well as the complexity of the implementation of the method of measuring acoustic emission during thermal cycling tests.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение точности определения дефектов покрытия образца и автоматизация испытаний на термоциклическую стойкость на испытательном стенде.The technical objective of the claimed invention is to improve the accuracy of determining defects in the coating of the sample and to automate tests for thermal cycling resistance on a test bench.

Техническая проблема решается за счет того, что в способе контроля дефекта теплозащитного покрытия образца при испытаниях на термоциклическую стойкость, заключающемся в том, что образец устанавливают в приспособление, проводят термоциклические испытания с использованием нагревающего элемента при температурах 20-1500°С, включающие нагрев теплозащитного покрытия до температуры Tmax, выдержку при температуре Tmax, охлаждение теплозащитного покрытия до температуры Tmin, выдержку при температуре Tmin, согласно изобретению, дополнительно используют электронно-вычислительную машину (далее ЭВМ), а также устройство машинного зрения, которым осуществляют фотосъемку образца в начале каждого цикла и после выдержки при максимальной температуре, выгружают изображения в ЭВМ, при помощи которой в автоматическом режиме сравнивают изображения образца с образцами, хранящимися в базе данных ЭВМ, по ранее проведенным испытаниям, выявляют дефекты теплозащитного покрытия образца (скол, отслоение, шелушение, вспучивание и др.), выводят на панель оператора значение дефекта покрытия, выполняют автоматический останов испытаний для образца с дефектами, суммарно превышающими допустимое значение А, при этом допустимое значение А равно 20-30% от площади поверхности образца Soбp.The technical problem is solved due to the fact that in the method for controlling a defect in the heat-shielding coating of the sample during tests for thermal cycling resistance, which consists in the fact that the sample is installed in the fixture, thermal cycling tests are carried out using a heating element at temperatures of 20-1500 ° C, including heating the heat-shielding coating to a temperature Tmax, holding at a temperature Tmax, cooling the heat-shielding coating to a temperature Tmin, holding at a temperature Tmin, according to the invention, an electronic computer (hereinafter referred to as a computer) is additionally used, as well as a machine vision device, which photographs the sample at the beginning of each cycle and after holding at the maximum temperature, the images are unloaded into the computer, with the help of which the images of the sample are automatically compared with the samples stored in the computer database, according to previously conducted tests, defects in the heat-shielding coating of the sample (chipping, peeling, peeling, swelling, etc.), display the value of the coating defect on the operator panel, perform an automatic test stop for a sample with defects in total exceeding the allowable value A, while the allowable value A is equal to 20-30% of the surface area of the sample Sobr.

В предлагаемом изобретении, в отличии от прототипа, применение ЭВМ при контроле состояния теплозащитного покрытия позволяет автоматизировать процесс испытаний, а применение устройства машинного зрения позволят повысить точность измерений и определения дефектов, за счет обработки изображений покрытия образца и сравнения их с базой данных ЭВМ на каждом цикле испытаний образца.In the proposed invention, in contrast to the prototype, the use of a computer in monitoring the state of a heat-shielding coating allows you to automate the testing process, and the use of a machine vision device will improve the accuracy of measurements and identify defects by processing images of the sample coating and comparing them with a computer database at each cycle sample testing.

Процесс фотофиксации, а также передачи изображений, может осуществляться с использованием автономного контроллера или непосредственно контроллера стенда. Обработка изображений выполняется специализированным программным обеспечением, установленным на ЭВМ.The process of photofixation, as well as image transfer, can be carried out using a stand-alone controller or directly from the stand controller. Image processing is performed by specialized software installed on a computer.

База данных может пополняться новыми снимками образцов. Таким образом, обеспечивается обучение системы, повышается точность определения дефекта покрытия.The database can be updated with new sample snapshots. Thus, the training of the system is provided, the accuracy of determining the coating defect is increased.

Допустимое значение дефекта покрытия А, при котором осуществляется останов испытаний, может составлять, например, 20…30% от площади поверхности образца Soбp.The permissible value of the coating defect A, at which the test is stopped, can be, for example, 20 ... 30% of the surface area of the sample Sobr.

На фиг. 1 - представлен стенд термоциклических испытаний образцов с теплозащитным покрытием.In FIG. 1 - a bench for thermal cycling tests of samples with a heat-shielding coating is presented.

На фиг. 2 - представлен испытательный цикл для образца.In FIG. 2 shows the test cycle for the sample.

Способ контроля дефекта теплозащитного покрытия при испытаниях на термоциклическую стойкость реализуется следующим образом (фиг. 1):The method for controlling a defect in a heat-shielding coating during tests for thermal cycling resistance is implemented as follows (Fig. 1):

Образец с теплозащитным покрытием 1 устанавливают в приспособление 2. Для нагрева образца 1 с фронтальной стороны используют нагревающий элемент 3, например, горелка, плазматрон, лазерный луч и др. Для охлаждения образца 1 с тыльной стороны используют сопло с воздухом 4. Сбор информации и контроль за процессом испытаний осуществляют в ЭВМ 5, включающей в себя персональный компьютер, монитор, контроллер, и установленной в испытательном стенде (без позиции). Цикличность испытаний обеспечивается перемещением нагревающего элемента из зоны нагрева в домашнее положение и обратно перемещающим элементом 6 (траверса, пневмопатрон и др.). Цикл испытаний (фиг. 2) условно разделяется на четыре этапа: а) нагрев теплозащитного покрытия до температуры Tmax, например, 1500°С; б) выдержка от 0 до 60 мин при температуре Tmax; в) охлаждение теплозащитного покрытия до температуры Tmin, например, 20°С; г) выдержка от 0 до 60 мин при температуре Tmin. В начале каждого цикла и после выдержки при максимальной температуре осуществляют фотосьемку образца с использованием устройства машинного зрения, например, камеры 7. Получают два изображения образца с теплозащитным покрытием за один цикл. Передают изображения в ЭВМ 5, в ЭВМ 5 автоматически сравнивают изображения образца с образцами, хранящимися в базе данных ЭВМ по ранее проведенным испытаниям, выявляют дефекты покрытия образца, возникающие в процессе испытаний, выводят на панель оператора значение дефекта покрытия, выполняют автоматический останов испытаний для образца с дефектами, суммарно превышающими допустимое значение А, при этом допустимое значение А равно 20-30% от площади поверхности образца Soбp.A sample with a heat-shielding coating 1 is installed in fixture 2. To heat sample 1 from the front side, a heating element 3 is used, for example, a torch, a plasmatron, a laser beam, etc. To cool sample 1 from the back side, an air nozzle 4 is used. Data collection and control the testing process is carried out in the computer 5, which includes a personal computer, monitor, controller, and installed in the test bench (without position). The cyclicity of the tests is ensured by moving the heating element from the heating zone to the home position and back by the moving element 6 (traverse, pneumocartridge, etc.). The test cycle (Fig. 2) is conditionally divided into four stages: a) heating the heat-shielding coating to a temperature Tmax, for example, 1500°C; b) exposure from 0 to 60 min at temperature Tmax; c) cooling the heat-shielding coating to a temperature Tmin, for example, 20°C; d) exposure from 0 to 60 min at temperature Tmin. At the beginning of each cycle and after holding at the maximum temperature, the sample is photographed using a machine vision device, for example, camera 7. Two images of the sample with a heat-protective coating are obtained in one cycle. Images are transmitted to computer 5, computer 5 automatically compares sample images with samples stored in the computer database for previous tests, reveals sample coating defects that occur during testing, displays the coating defect value on the operator panel, performs automatic test stop for the sample with defects that in total exceed the allowable value of A, while the allowable value of A is 20-30% of the surface area of the sample Sobr.

По заявляемому техническому решению успешно проведены экспериментальные работы, и в настоящее время данный способ контроля дефекта теплозащитного покрытия образца при испытаниях на термоциклическую стойкость реализован на испытательном стенде предприятия.According to the claimed technical solution, experimental work has been successfully carried out, and at present, this method for controlling a defect in a heat-shielding coating of a sample during tests for thermal cycling resistance is implemented on a test bench of an enterprise.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет автоматизировать испытания образцов с покрытиями на термоциклическую стойкость, а также повысить достоверность и точность операции контроля состояния теплозащитного покрытия при испытаниях.Thus, the implementation of the invention with the above distinctive features, together with the known features, makes it possible to automate the testing of samples with coatings for thermal cycling resistance, as well as to increase the reliability and accuracy of the operation of monitoring the state of the heat-shielding coating during testing.

Claims (1)

Способ контроля дефекта теплозащитного покрытия образца при испытаниях на термоциклическую стойкость, заключающийся в том, что образец устанавливают в приспособление, проводят термоциклические испытания, включающие нагрев теплозащитного покрытия до температуры Tmax, выдержку при температуре Tmax, охлаждение теплозащитного покрытия до температуры Tmin, выдержку при температуре Tmin, с использованием нагревающего элемента при температуре 20-1500°С, отличающийся тем, что дополнительно используют электронно-вычислительную машину, а также устройство машинного зрения, которым осуществляют фотосъемку образца в начале каждого цикла и после выдержки при максимальной температуре, выгружают изображения в электронно-вычислительную машину, при помощи которой в автоматическом режиме сравнивают фотографии образца с образцами, хранящимися в базе данных электронно-вычислительной машины, по ранее проведенным испытаниям, выявляют дефекты теплозащитного покрытия образца, выводят на панель оператора значение дефекта покрытия, выполняют автоматический останов испытаний для образца с дефектами, суммарно превышающими допустимое значение А, при этом допустимое значение А равно 20-30% от площади поверхности образца S_обр.A method for controlling a defect in a heat-shielding coating of a sample during tests for thermal cycling resistance, which consists in the fact that the sample is installed in a fixture, thermal cycling tests are carried out, including heating the heat-shielding coating to a temperature Tmax, holding at a temperature Tmax, cooling the heat-shielding coating to a temperature Tmin, holding at a temperature Tmin , using a heating element at a temperature of 20-1500 ° C, characterized in that an electronic computer is additionally used, as well as a machine vision device, which photographs the sample at the beginning of each cycle and after exposure at the maximum temperature, unloads the images into an electronic computer, which automatically compares the photographs of the sample with the samples stored in the database of the electronic computer, according to previous tests, reveals defects in the heat-shielding coating of the sample, displays the values on the operator panel If there is a coating defect, an automatic test stop is performed for a sample with defects in total exceeding the allowable value A, while the allowable value A is 20-30% of the surface area of the sample S _arr .

Images