Nghiên cứu ứng dụng phương pháp không phá huỷ để đánh giá chất lượng đạn

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ Quốc phòng
Học viện Kỹ thuật Quân sự





Nguyễn Anh Tuấn


nghiên cứu ứng dụng phơng pháp không phá
huỷ để đánh giá chất lợng đạn

Chuyên ngành: Cơ học kỹ thuật
Mã số: 62.52.02.01



tóm tắt Luận án tiến sỹ kỹ thuật








Hà Nội - 2008

Công trình đợc hoàn thành tại Học viện Kỹ thuật Quân sự


Ngời hớng dẫn khoa học:
1. TS Nguyễn Văn Thuỷ Học viện Kỹ thuật Quân sự
2. TS Nguyễn Trọng My Viện KHKT Hạt nhân Hà Nội

Phản biện 1:
GS TSKH Nguyễn Đông Anh Viện Cơ học Việt Nam


Phản biện 2:
PGS TS Bùi Hải Triều ĐH Nông nghiệp Hà Nội


Phản biện 3:
GS TSKH Đào Huy Bích ĐH KHTN-ĐHQG Hà Nội

Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp
Nhà nớc họp tại :
Vào hồi: giờ ngày tháng năm 2009

Có thể tìm hiểu luận án tại th viện:
- Th viện Quốc gia
- Th viện Học viện Kỹ thuật Quân sự

Danh mục công trình của tác giả
1. Nguyễn Anh Tuấn (2003), Kiểm tra, đánh giá chất lợng thân đạn
và ống liều bằng phơng pháp dòng điện xoáy, Tạp chí Khoa học
và kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, số 103, trang 117-122.

2. Nguyễn Văn Thuỷ, Nguyễn Anh Tuấn (2006), ứng dụng phơng
pháp dòng xoáy hiển thị bằng mét kế để kiểm tra vết nứt trên vỏ
đạn, Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, Tổng cục Kỹ thuật, số 75,
trang 44-48.
3. Nguyễn Văn Thuỷ, Nguyễn Anh Tuấn (2007), ứng dụng phơng
pháp dòng xoáy kiểm tra vết nứt trên vỏ đạn, Toàn văn các báo
cáo khoa học, Hội nghị khoa học ngành Vũ khí, Trung tâm Khoa
học kỹ thuật và Công nghệ quân sự, trang 153-161.
4. Nguyễn Văn Thuỷ, Nguyễn Anh Tuấn (2007), ứng dụng phơng
pháp dòng xoáy hiển thị mặt phẳng trở kháng để kiểm tra vết nứt
dới bề mặt vỏ đạn, Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, Tổng cục Kỹ
thuật, số 81, trang 40-45.
5. Nguyễn Văn Thuỷ, Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Hng (2007),
Phơng pháp xác định khe hở cuối cùng giữa vỏ đạn và thành
buồng đạn khi bắn, Tạp chí nghiên cứu Khoa học kỹ thuật và
Công nghệ quân sự, Trung tâm Khoa học kỹ thuật và Công nghệ
quân sự, số 20, trang 130-136.
6. Nguyễn Văn Thuỷ, Nguyễn Anh Tuấn (2007), Phơng pháp xác
định điều kiện bền thân vỏ đạn chống lại sự đứt ngang khi bắn,
Tạp chí Khoa học và kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, số 119,
trang 56-61.
7. Nguyễn Văn Thuỷ, Nguyễn Anh Tuấn (2007), Xây dựng chuẩn
đánh giá cho phơng pháp dòng xoáy kiểm tra vết nứt trên vỏ
đạn, Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, Tổng cục Kỹ thuật, số 84,
trang 30-33.


1

Mở đầu

1. Tính cấp thiết của luận án: đạn dợc có vai trò rất quan trọng
trong hệ thống trang thiết bị quân sự của mỗi quốc gia. Là sản phẩm
đặc biệt, sử dụng một lần, khi làm việc chịu các điều kiện hết sức
khắc nghiệt nh áp suất cao, nhiệt độ cao, thời gian làm việc rất ngắn
nhng phải thoả mãn các yêu cầu chiến kỹ thuật khắt khe. Do đó,
trong quá trình cất giữ lâu dài đạn dợc thờng xuyên đợc kiểm tra
tình trạng kỹ thuật và đánh giá chất lợng.
Các phơng pháp kiểm tra hiện tại không thể tiến hành kiểm tra
toàn bộ số lợng đạn dợc. Kết quả kiểm tra chỉ đánh giá đại diện
chất lợng thực, mẫu sau kiểm tra phải huỷ bỏ gây lãng phí và thời
gian kiểm tra kéo dài. Vì vậy, kiểm tra đợc tình trạng kỹ thuật của
đạn dợc trong thời gian ngắn mà không ảnh hởng đến lợng dự trữ
là nhu cầu cấp thiết. Từ đó, cần nghiên cứu xây dựng một phơng
pháp kiểm tra, đánh giá mới với mục tiêu không phá huỷ mẫu. Đó là
kiểm tra các h hỏng về cơ học đối với các phần tử đạn dợc và toàn
bộ viên đạn trong quá trình bảo quản lâu dài. Đặc biệt là yêu cầu xác
định mức độ nứt, kiểm tra kỹ thuật và phân loại vỏ đạn. Đây là cơ sở
để hình thành đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phơng pháp không
phá huỷ để đánh giá chất lợng đạn
2. Mục đích nghiên cứu: nghiên cứu và tìm hiểu nguyên nhân gây ra
h hỏng đối với vỏ đạn. Khảo sát các phơng pháp kiểm tra không
phá huỷ phù hợp kiểm tra vết nứt trên vỏ đạn nhng đáp ứng yêu cầu
an toàn cháy nổ trên đạn dợc. ứng dụng phơng pháp kiểm tra phù
hợp cùng tiêu chuẩn đánh giá nứt cho vỏ đạn đồng thau.
3. Đối tợng, phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu khả năng ứng dụng
một số phơng pháp kiểm tra không phá huỷ đánh giá tình trạng nứt
vỏ đạn. Kiểm tra và đánh giá mức độ nứt trên vỏ đạn 25mm Hải quân
bằng phơng pháp dòng điện xoáy. Các kết quả nghiên cứu sẽ áp
dụng cho các vỏ đạn đồng thau khác có trong trang bị.
4. Phơng pháp nghiên cứu: luận án vận dụng tổng hợp phơng

pháp nghiên cứu tính toán và thực nghiệm trên một số loại đạn dợc
có trong trang bị trên cơ sở đã có những kết quả tính toán chi tiết để
kiểm chứng, đánh giá kết quả tính toán.
5. ý nghĩa khoa học và thực tiễn: đề tài luận án đề cập đến vấn đề
xác định vết nứt của vỏ đạn bằng phơng pháp dòng điện xoáy. Đây
là một vấn đề mang tính kỹ thuật, kinh tế lớn và thời sự mà các đơn
vị cất giữ, bảo quản, sử dụng vũ khí đạn trong quân đội đang đòi hỏi.


2

Chơng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
1.1. Đặt vấn đề
Quá trình cất giữ lâu dài, đạn dợc chịu rất nhiều ảnh hởng của
môi trờng, các tác động cơ học trong vận chuyển, bảo quản và sử
dụng nên chúng luôn bị giảm chất lợng với mức độ khác nhau.
Do chủng loại đa dạng nên chỉ đề cập tới phơng pháp kiểm tra
chất lợng cho các loại đạn súng pháoloại có tỷ trọng lớn nhất
trong trang bị hiện nay. Trớc hết là đánh giá chất lợng vỏ đạn,
phần tử làm việc trong điều kiện khắc nghiệt và nhạy cảm nhất trong
các phần tử kim loại của đạn dợc đối với các tác động trong quá
trình bảo quản và sử dụng. Đồng thời đối tợng nghiên cứu là đạn đã
lắp tổng thành phát bắn và ở trạng thái sẵn sàng chiến đấu nên cần
khảo sát thực nghiệm một số phơng pháp kiểm tra không phá huỷ
chủ yếu trên đạn dợc trong điều kiện Việt Nam, qua đó khẳng định
tính phù hợp của phơng pháp lựa chọn cho kiểm tra nứt trên vỏ đạn.
1.2. Đạn súng pháo và phân cấp chất lợng
- Đặc điểm cơ bản của hiện tợng bắn: nhiệt độ lớn, có thể đạt
1200-3200
o

C; áp suất khí thuốc cao, áp suất lớn nhất p
max
=200-
360MPa; tốc độ đạn lớn, tốc độ tại đầu nòng v
d
=500-1500m/s; thời
gian xảy ra của một phát bắn rất ngắn, t
d
=0,001-0,05giây; tốc độ bắn
lớn, trong một số hệ thống bắn tự động tốc độ bắn có thể đạt 1000-
1200 phát/phút cho một nòng. Nh vậy, quá trình xảy ra rất khốc liệt
và vỏ đạn là khâu trực tiếp trong chuỗi vận hành của quá trình bắn.
- Phân cấp chất lợng đạn: phân thành 5 cấp cho viên đạn và
từng phần tử, cấp chất lợng chung lấy theo cấp thấp nhất của một
phần tử nào đó khi không thể thay thế đợc. Với vỏ đạn, đã xem yếu
tố nứt quyết định chất lợng chung nhng cha xét đến từng phạm vi
trên vỏ đạn và cha khẳng định vùng nguy hiểm nằm gần đáy vỏ đạn.
1.3. Phơng pháp đánh giá chất lợng đạn
- Theo 3 nội dung: kiểm tra kỹ thuật đạn dợc; hoá nghiệm
thuốc phóng; bắn thử đánh giá chất lợng chung.
- Kiểm tra vỏ đạn trong quá trình sản xuất: theo một xác suất
nhất định và kỹ thuật kiểm tra giai đoạn này cha phát triển, nên vẫn
có một số vỏ đạn tồn tại các khuyết tật nhỏ bị lọt lới [9], [10], [45].
- Kiểm tra vỏ đạn trong quá trình cất giữ, bảo quản và vận
chuyển: hiện nay chỉ xem xét toàn bộ bề mặt ngoài của vỏ đạn bằng
mắt thờng, có thể đợc hỗ trợ bởi kính lúp và đối chiếu kết quả với
tiêu chuẩn để phân cấp chất lợng [8]. Phơng pháp này còn nhiều


3

hạn chế, phụ thuộc vào yếu tố chủ quan và chỉ kiểm tra tình trạng nứt
vỏ đạn theo một xác suất nhất định. Do đó còn bỏ sót nhiều vỏ đạn bị
nứt hoặc nhầm lẫn trong đánh giá phân loại gây lãng phí và ảnh
hởng bất lợi đến quá trình sử dụng.
1.4. Tình hình h hỏng của đạn dợc
Đa số các loại đạn gồm nhiều lô khác nhau, thời gian sản xuất
đã rất cũ, do nhiều nớc sản xuất với công nghệ khác nhau, lại qua
các thời kỳ chiến tranh, cất giữ trong các kho, lán tạm nay đợc thu
hồi về nên chất lợng bị xuống cấp rất nhanh.
- Tình hình h hỏng chung: thiếu đồng bộ, bẹp méo, han gỉ, nứt,
mờ mất ký hiệu, thiếu bao gói, nắp phòng ẩm, trơng nở thuốc nổ,
bao gói thuốc phóng bị bục, thuốc phóng bị đổi màu, gãy vỡ
- Tình hình h hỏng của vỏ đạn: chủ yếu do bị nứt, ăn mòn, bẹp
méo và tập trung trên vỏ đạn đồng thau. Khảo sát h hỏng vỏ đạn
25mm Hải quân ở 3 lô (khoảng 37.000 viên), cho thấy tỷ lệ đạn bị
nứt vỏ chiếm khoảng 15-20%, các vết nứt dài chừng 10-15mm [9].
Việc phân chọn bằng phơng pháp thông thờng chỉ phát hiện đợc
những viên bị nứt mặt ngoài, những viên bị nứt mặt trong hay nứt
ngầm thì không thể phát hiện đợc [10].
1.5. Tổng quát về kiểm tra không phá huỷ
Kiểm tra không phá huỷ (NDT) đóng vai trò quan trọng trong
kiểm tra chất lợng trong sản xuất cũng nh suốt quá trình phục vụ
của sản phẩm nhng không thể dự đoán những nơi nào khuyết tật sẽ
hình thành và phát triển.
Trong quân sự, NDT đợc ứng dụng từ rất sớm dùng kiểm tra
khuyết tật khi chế tạo và kiểm tra định kỳ trang thiết bị. Quân đội các
nớc phát triển nh Mỹ, Nga, Trung Quốc đã xây dựng thành những
quy trình hoàn chỉnh, có hệ thống và thu nhiều ích lợi từ NDT [27],
[32], [34], [52]. ở Việt Nam, những năm 60-70 Thế kỷ 20, các

phơng pháp nh: kiểm tra bằng từ tính, chụp ảnh phóng xạ và siêu
âm đã đợc chuyển giao nhng ít phát huy hiệu quả, bị mai một.
Hiện nay, NDT từng bớc đợc cập nhập và phát triển. Tuy nhiên số
lợng thiết bị, kỹ thuật viên và sử dụng các phơng pháp NDT còn
hạn chế, tập trung trong một số ngành: hàng không, dầu khí, đóng tàu
và chế tạo máy. Trong quân đội, lực lợng này còn rất mỏng và các
phơng pháp NDT hầu nh cha áp dụng.
1.6. Khảo sát một số phơng pháp NDT trên đạn dợc
Đánh giá nứt trên bề mặt, dới bề mặt hay phía sau bề mặt vỏ


4

Hình 1.3. Sử dụng phơng
pháp thẩm thấu xác định vết
nứt trên vỏ đạn. a. Quan
sát
bằng mắt; b. Sử dụng
phơng pháp thẩm thấu

(a)

(b)

(a)

(b)

Hình 1.4. Sử dụng chụp ảnh RT kiểm
tra độ an toàn và vị trí chi tiết trong

ngòi đạn. a. ả
nh chụp ngòi đạn
M72; b.
ả
nh chụp ngòi đạn M79

đạn, có thể dùng nhiều phơng pháp khác nhau. Tuy nhiên, đối tợng
kiểm tra là vỏ đạn đã tổng lắp đòi hỏi những yêu cầu khắt khe nên
qua các kết quả thực nghiệm với những phân tích u nhợc điểm để
có lựa chọn phơng pháp phù hợp.
1.6.1. Kiểm tra bằng trực quan: dùng chủ yếu hiện nay để kiểm
tra khuyết tật bề mặt, đánh giá mức độ nứt, han gỉ, ăn mòn của chi
tiết cơ khí trong đạn, đặc biệt là vỏ đạn [8]. Hạn chế lớn nhất là chỉ
kiểm tra đợc khuyết tật hở trên bề mặt, phải làm sạch chi tiết, không
xác định đợc độ sâu và phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố chủ quan,
phải tiến hành tẩy bỏ lớp phủ bảo vệ đạn sau đó phải bảo dỡng lại,
rất phức tạp, tốn kém, lâu và kết quả thu đợc hạn chế.
1.6.2. Kiểm tra bằng chất thẩm thấu:
sử dụng phát hiện khuyết tật hở trên bề mặt
chi tiết làm từ vật liệu không xốp và dùng
phổ biến để kiểm tra vật liệu không từ tính.
Dễ thực hiện, cho kết quả trực quan (xem
hình 1.3) nhng hạn chế trên đạn dợc: đòi
hỏi tẩy bỏ lớp phủ bề mặt, khó tẩy rửa hoá
chất dùng kiểm tra và chất thẩm thấu có
thể ảnh hởng lâu dài đến đạn dợc.
1.6.3. Kiểm tra bằng bột từ: dùng kiểm
tra chi tiết làm bằng vật liệu dễ nhiễm từ, có khả năng phát hiện
khuyết tật hở trên bề mặt và ngay dới bề mặt. Không áp dụng trên
đạn tổng lắp do không đáp ứng đợc các yêu cầu về an toàn cháy nổ.

1.6.4. Kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ (RT): phim chụp cho
biết sai hỏng trong cấu trúc vật liệu, trong lắp ráp chi tiết qua độ
đen, rất trực quan (xem hình 1.4)
nhng chỉ cho chỉ thị tốt với
khuyết tật dạng thể tích. Đạn
dợc có kết cấu phức tạp, làm từ
nhiều chất liệu khác nhau nên
khó giải đoán khuyết tật. Vỏ đạn
dạng vỏ trụ, chiều dày thay đổi
nên giải đoán khuyết tật khó,
yêu cầu an toàn phóng xạ và giá
thành cao, không thích hợp cho
đơn vị cơ sở.
1.6.5. Kiểm tra bằng siêu
âm (UT): hạn chế là sử dụng
Vết nứt



5

Hình 1.5
. Kiểm tra khuyết
tật đáy vỏ đạn dùng UT đa
kênh

chất tiếp âm dạng lỏng nên khó áp dụng trên
đạn. Thực hiện và giải đoán khuyết tật khó,
phải duy trì tiêu cự chùm tia ổn định, bề mặt
kiểm tra tơng đối bằng phẳng và chiều dày

vùng đợc kiểm tra không thay đổi. Khắc
phục hạn chế về chất tiếp âm, sử dụng kỹ
thuật không dùng chất tiếp âm (ACU) nhng
kích thớc đầu dò lớn, phạm vi ứng dụng
trên các cỡ vỏ đạn khác nhau hạn chế. Tuy
vậy, kiểm tra UT đa kênh có lợi ích trong
chế tạo vỏ đạn, kiểm tra nhanh, chính xác, tự động và phạm vi vật
liệu kiểm tra rộng (xem hình 1.5) [26], [54].
1.6.6. Kiểm tra bằng dòng điện xoáy: dùng rộng rãi để phát hiện
các khuyết tật bề mặt, phân loại vật liệu, đo thành mỏng từ một phía,
đo chiều dày lớp mạ, phủ của chi tiết vỏ mỏng [24], [32], [46],
[48], [50]. u điểm: có thể phát hiện các khuyết tật trên bề mặt và
dới bề mặt vỏ đạn mà không cần tiếp xúc đầu dò và bảo đảm an
toàn cháy nổ đạn dợc tuyệt đối.
1.7. Kết luận chơng 1
1. Khảo sát h hỏng của viên đạn, phân tích nguyên nhân h
hỏng vỏ đạn trong vận chuyển, cất giữ, bảo quản dới tác động cơ
học, điều kiện môi trờng, thời gian niêm cất và nhận đợc vấn đề
nứt là yếu tố quyết định đến chất lợng vỏ đạn.
2. Đề cập tới các phơng pháp đánh giá chất lợng đạn, vỏ đạn
trong điều kiện quốc phòng của ta hiện nay và kết quả khảo sát khả
năng ứng dụng của các phơng pháp kiểm tra không phá huỷ chủ yếu
trên đạn dợc trong điều kiện Việt Nam. Qua đó tổng hợp, phân tích
đánh giá và lựa chọn phơng pháp kiểm tra xác định tình trạng h
hỏng của vỏ đạn mà vẫn giữ nguyên chất lợng viên đạn và đợc gọi
là phơng pháp không phá huỷ để đánh giá chất lợng đạn. Đề
xuất ứng dụng phơng pháp dòng điện xoáy là thích hợp cho đánh
giá xác định nứt trên vỏ đạn và bảo đảm an toàn cháy nổ tuyệt đối.
Chơng 2: Đặc điểm cấu tạo, hoạt động của vỏ
đạn, những h hỏng và chỉ tiêu đánh giá

2.1. Đặt vấn đề
Để xây dựng phơng pháp, qui trình, chỉ tiêu đánh giá nứt vỏ
đạn, tìm hiểu nguyên nhân cũng nh các khuyết tật nguy hiểm có thể
xảy ra trên vỏ đạn cần khảo sát: đặc điểm thiết kế và hoạt động nhằm


6

(a)

(c)

Hình 2.
4
. Phân bố độ cứng theo
chiều dài một số vỏ đạn súng.
a. Vỏ đạn thép đạn 20mm; c. Vỏ
đạn đồng thau đạn 12,7mm.
khẳng định tính khốc liệt trong quá trình làm việc khi bắn của vỏ
đạn; quá trình gia công tái sử dụng và những tác động trong bảo quản
lâu dài tới vỏ đạn để định hớng mức độ, khả năng xuất hiện và phát
triển của vết nứt trên vỏ đạn; xác định vùng, vị trí tiết diện nguy hiểm
cần kiểm tra và chỉ tiêu đánh giá để hạn chế phạm vi, tăng tốc độ
kiểm tra và đánh giá chính xác mức độ h hỏng theo các vùng khác
nhau. Khảo sát tập trung vào vỏ đạn đồng thau 25mm Hải quân.
2.2. Giới thiệu chung vỏ đạn súng-pháo
Hai yêu cầu chính và quan trọng đối với vỏ đạn đồng thau: bền,
cứng vững khi bắn, không thay đổi cơ tính, bền ăn mòn, chống tự nứt
trong suốt quá trình cất giữ bảo quản và tái sử dụng nhiều lần.
2.3. Đặc điểm cấu tạo, hoạt động của vỏ đạn

- Vỏ đạn là chi tiết vỏ mỏng, có đáy đặc. Vỏ đạn súng và vỏ đạn
pháo hình dạng ít khác nhau, khác nhau chủ yếu về độ lớn và kết cấu
phần đáy nơi lắp bộ lửa [3], [60], [61].
- Mỗi phần của vỏ đạn có đặc tính cơ lý và công dụng khác nhau
tơng ứng với điều kiện làm việc.
- Vật liệu tốt nhất đáp ứng yêu cầu khai thác là đồng thau mác
68 và 70, giới hạn bền
b
=300-350MPa, độ dãn dài tơng đối
=50-55%, độ thắt tơng đối =45-50%.
- Phân bố tính chất cơ học hợp
lý, đảm bảo hoạt động tin cậy và dễ
rút vỏ đạn khi bắn (xem hình 2.4).
- Hoạt động của vỏ đạn theo qui
luật thay đổi áp suất khí thuốc
phóng, của nhiệt độ biến đổi nhanh
và tác dụng tơng hỗ giữa các bộ
phận tham gia khi bắn. Hợp lý là
phối hợp các điều kiện làm việc của
vỏ đạn với quá trình bắn đợc
nghiên cứu bởi thuật phóng trong.
Hoạt động của vỏ đạn khi bắn
chia 4 thời kỳ (xem hình 2.8) [47]:
thời kỳ 1, đặc trng bằng biến dạng tự do thành vỏ đạn dới tác dụng
của áp suất khí thuốc đến khi tiếp xúc với buồng đạn; thời kỳ 2, biến
dạng cùng buồng đạn đến thời điểm P
max
; thời kỳ 3 bắt đầu dỡ tải đàn
hồi vỏ đạn cùng buồng đạn và buồng đạn về vị trí ban đầu cùng khoá
nòng; thời kỳ thứ 4, dỡ tải đàn hồi vỏ đạn tiếp tục, thành vỏ đạn tách

khỏi bề mặt buồng đạn hoặc bị giữ chặt (xem hình 2.9).


7


2.4. Khảo sát ứng suất và biến dạng của vỏ đạn khi bắn
2.4.1. Xác định khe hở cuối cùng giữa vỏ đạn và thành buồng
đạn khi bắn: giá trị là khác nhau cho từng loại đạn, liên quan với
trạng thái ứng suất và ảnh hởng đến độ bền vỏ đạn khi bắn.
- Giá trị của khe hở cuối cùng tơng đối tại tiết diện bất kỳ của
thân vỏ đạn theo [55], [61], xác định qua biểu thức
tk
e
1
+=

(2.3)
+ Biến dạng đàn hồi của buồng đạn
k
đợc xác định theo công
thức Lame [1], [15], [18], [57], [60], [61]:

+
=
1a
1a.2
E
P
3
2
2
2
k
m
k
(2.4)
+ Biến dạng do nhiệt

t
đợc xác định qua biểu thức

(
)
o
rv
o
pmt
tt. =
(2.5)
Vùng ảnh hởng của đáy [15], [17], [18], tính theo công thức

( )
4
2
V
V
0
1.3
S.
2
D
.3,3
l
à
= (2.6)
- Biến dạng vòng đàn hồi
e

của vỏ đạn: đợc tính trên các phân
đoạn I và II của thân vỏ đạn. Đoạn I nằm sát đáy, gây tác dụng là các
mômen, làm tăng độ cứng đối với chuyển dịch hớng kính của thành.
Phần lớn thân (đoạn II) không liên quan với đáy đợc coi chịu trạng
thái ứng suất màng. Phơng pháp của M.I. Sverdlov [57], xác định
Hình 2.8. Biến dạng vỏ đạn
theo các thời kỳ và sự tạo
thành khe hở cuối cùng
(a)

(b)

(c)

(d)

Hình 2.9. Đồ thị tổng quát sự
phân bố có thể của khe
hở cuối
cùng theo chiều dài thân vỏ đạn



8

thành phần đàn hồi dỡ tải vỏ đạn có tính đến sơ đồ thể tích của trạng
thái ứng suất tơng ứng với định luật Hooke tổng quát, tính theo
( )
xr
e
EE
+
à


=


(2.7)
- ứng suất hớng kính
r

xác định bằng công thức

(
)
'
Vmr
PPP == (2.8)
áp suất P
V
đợc tính theo công thức













+






=

S
N
.K
Q
d
D
ln
S
N
.KP
2,0v
'
x
k
k
2,0vV
(2.9)
Tính các giá trị
V
P theo từng vành đai và kết thúc ở tiết diện
tính theo biểu thức (2.6) và công thức (2.9) đối với đoạn II có dạng
k
k
2,0vV
d
D
ln KP = (2.10)
- ứng suất dọc trục
x

đợc xác định bằng công thức
i
Tpx
x
F
PN
i

= (2.11)
- ứng suất vòng

đợc xác định từ điều kiện dẻo Mises
( )
( )
2
rx
2
2,0v
rx
.3.K.4
2
1
2
+

+

=

(2.14)
Trên đoạn II, biến dạng dọc trục đến thời điểm tác dụng áp suất
cực đại là bằng 0. Với trạng thái này điều kiện dẻo sẽ có dạng
2,0vr
.K.
3
2
=

(2.15)
Kết hợp với hệ thức (2.8) ta tính đợc ứng suất vòng


'
2,0v
P.K.
3
2
=

(2.16)
Còn
x
tính theo biểu thức:
'
2,0v
r
x
P.K.
3

1
2
=

+

=

(2.17)


9

2.4.2. Tính điều kiện bền của vỏ đạn khi bắn
a. Tính điều kiện bền thân vỏ đạn về nứt dọc: thời kỳ đầu của
phát bắn, ứng suất chủ yếu thứ nhất là ứng suất vòng

, ứng suất
dọc trục


=

.5,0
x
[15], [17], [18] nên việc

chuyển qua giới
hạn bền có thể dẫn đến nứt dọc. Phơng pháp của M.I. Xverdlov,
ngoài giá trị biến dạng vòng trung bình, còn xét tới đặc tính tăng bền

của vật liệu bị biến cứng theo quy luật
i05,0i
.A += (2.18)
Điều kiện bền thân xác định theo biểu thức


max

y
(2.19)
b. Tính điều kiện bền
thân vỏ đạn về đứt ngang:
tiết diện ở đó ứng suất dọc
trục đạt cực đại khi bắn có
độ dãn dài tơng đối lớn
nhất là nguy hiểm nhất.
Khi tính, phần dới của
thân có các chỉ số ứng suất
chính khác nhau (xem hình 2.13). Tiết diện A-A tới tiết diện B-B
theo chiều trục
x
=
1
,

=
2
,
r
=

3
. Biến dạng d dọc trục xác định
bằng công thức [57].
ox
.
.2
3




= (2.24)
Đoạn OA và BC, ứng suất chủ yếu thứ nhất là ứng suất vòng

1
=

,
2
=
x
,
3
=
r
, tính biến dạng d dọc trục theo biểu thức
o2x
.
3
.2

== (2.25)
Thành phần đàn hồi xác định theo định luật Hooke tổng quát

( )
r
x
e
x
EE
+
à


=

(2.26)
Tổng biến dạng dọc trục tơng đối
e
xxx
+=

(2.27)
Đánh giá độ bền theo biểu thức
ymaxx

(2.29)
2.4.3. Khảo sát ứng suất và biến dạng thân vỏ đạn
Kết quả tính ứng suất và biến dạng cho vỏ đạn 25mm, xem Bảng
2.3, các hình 2.17, 2.18.a và 2.18.b.
Hình 2.1
3
. Vị trí các tiết diện tính
toán cho vùng gần đáy vỏ đ
ạn



10

Bảng 2.3. Kết quả tính toán ứng suất và biến dạng dọc trục phần
dới thân vỏ đạn 25mm vật liệu đồng thau, với áp suất lớn nhất
P
max
=330MPa.
ứng suất, MPa
Biến dạng, % x(mm) từ
tiết diện
không tiếp
xúc

x



r

x

e
x


x


4 313 614 -172 0,0253 0,0610 0,0863
8 416 482 -235 0,1122 0,0823 0,1946
12 503 280 -268 0,4560 0,1005 0,5566
14 516 178 -275 1,4633 0,1035 1,5669
16 494 271 -277 0,4574 0,0988 0,5563
20 437 377 -278 0,1952 0,0871 0,2824
24 375 437 -279 0,1143 0,0745 0,1889
28 313 473 -280 0,0714 0,0620 0,1335
32 246 496 -281 0,0404 0,0485 0,0889
36 178 508 -282 0,0176 0,0349 0,0526
40 108 510 -283 0,0020 0,0208 0,0228



Hình 2.1
7
. Phân bố ứng suất chính và khe hở cuối cùng dọc thân vỏ đạn
25mm
. 1. ứng suất vòng, 2. ứng suất dọc trục, 3. ứ
ng suất hớng kính, 4.

Khe hở giữa vỏ đạn và buồng đạn, L1. khoảng cách từ mặt trong đáy vỏ đạn
đến tiết diện nguy hiểm, L2. khoảng cách từ mặt ngoài đáy vỏ đạn đến tiết
diện nguy hiểm.


11

- Qua kết quả phân bố ứng suất chính và khe hở cuối cùng dọc
thân vỏ đạn 25mm (xem hình 2.17) và Bảng 2.3 nhận thấy rằng:
+ Trên phần lớn thân vỏ đạn (đoạn II), do đã chuyển sang biến
dạng dẻo nên các giá trị ứng suất vòng, dọc trục và hớng kính gần
nh không đổi. Chỉ riêng đoạn gần đáy (đoạn I), chiều dày vỏ đạn
thay đổi nhiều, chịu lực kéo dọc trục lớn và chịu ảnh hởng của đáy
nên ứng suất tổng cộng trên đoạn này khá lớn;
+ Khe hở cuối cùng chủ yếu là dơng trên toàn bộ chiều dài thân
vỏ đạn, chỉ có vùng thân gần đáy vỏ đạn tồn tại giá trị biến dạng d
và đạt cực đại tại tiết diện nguy hiểm.
- Qua đồ thị hình 2.18.a, nhận thấy: vùng xuất hiện biến dạng
tạo khe hở cuối cùng âm khoảng 20mm, tơng ứng với vết xớc để
lại trên thân vỏ đạn rút ra sau khi bắn; Vị trí tiết diện nguy hiểm cách
đáy ngoài 28mm, nh vậy vùng cần đặc biệt quan tâm khi kiểm tra
nứt trên các vỏ đạn 25mm sẽ có phạm vi vợt quá tiết diện này.

- Qua đồ thị hình 2.18.b và Bảng 2.3, nhận thấy rằng:
+ Biến dạng dọc trục chủ yếu do biến dạng d theo hớng vòng
gây nên. Tại tiết diện nguy hiểm, biến dạng d theo hớng vòng là
1,4633 (chiếm 93,4%) còn biến dạng dọc trục đàn hồi chỉ là 0,1035
(chiếm 6,6%);
Hình 2.
18

.a. Phân bố ứng suất t
heo chiều dài phần dới thân vỏ đạn 25mm
.
1. ứng suất vòng, 2. ứng suất dọc trục, 3. ứng suất hớng kính, 4. Khe hở
giữa vỏ đạn và buồng đạn


12

+ Biến dạng d theo hớng vòng phụ thuộc rất nhiều vào khe hở
hớng kính ban đầu
o
. Để giảm biến dạng d theo hớng vòng cần
phải giảm
o
, tuy nhiên sẽ làm cho việc nạp đạn khó khăn và giảm độ
dự trữ kỹ thuật buồng đạn xét theo độ mòn buồng đạn cho phép.

Qua kết quả khảo sát và các nghiên cứu trớc đây cho thấy: tiết
diện nguy hiểm ở gần đáy vỏ đạn, vỏ đạn 25mm tiết diện này cách
đáy ngoài khoảng 28mm. Đồng thời, theo quy luật khe hở giữa vỏ
đạn với buồng đạn và hiện tợng đứt ngang vỏ đạn xảy ra khi bắn,
xác định đợc hai vị trí nguy hiểm: tiết diện gần đáy và vùng gần vai
vỏ đạn, xác định cho từng loại vỏ đạn qua tính toán và thực nghiệm.
2.5. Các h hỏng đối với vỏ đạn và nguyên nhân
2.5.1. Các khuyết tật xuất hiện trong gia công: chế tạo vỏ đạn
đồng thau cơ bản bằng 2 phơng pháp dập vuốt và cán, phổ biến là
dập vuốt nguội. Các khuyết tật đặc trng theo 2 nhóm: lỗi về kim loại
và lỗi về công nghệ. Đặc biệt vỏ đạn chế tạo bằng vuốt nguội cho
hớng tinh thể song song với trục vỏ đạn, không thích hợp cho sự làm

việc sau này. Các vỏ đạn đợc tái sử dụng chỉ qua nguyên công chồn
ép hồi phục lại kích thớc, nghĩa là có những vị trí bị biến dạng, dồn
Hình 2.
18
.b. Biến dạng dọc trục theo chiều dài phần dới thân vỏ đạn
25mm; 1. Biến dạng dục trục tơng đối tổng cộng, 2. Biến dạng d theo
hớng vòng, 3. Biến dạng đàn hồi



13

nén nhiều lần [12], [40]. Nh vậy, ngay khi xuất xởng hay sau sửa
chữa vỏ đạn đã tiềm ẩn rất nhiều các nguy cơ gây khuyết tật mà cha
có cách gì khắc phục đợc, dới các tác động bất lợi sẽ phát triển gây
tác hại đến hoạt động ổn định của vỏ đạn.
2.5.2. Khuyết tật xuất hiện trong cất giữ, bảo quản và sử dụng:
xuất hiện rất đa dạng có thể thấy một số h hỏng nh vết nứt, rách ở
cổ, vai, thân, đáy, hoặc rãnh móc vỏ đạn. Đặc biệt, vỏ đạn bị các nứt
rạn vì khí hậu: thờng xuất hiện nơi cổ vỏ đạn, có thể ở đáy và gần
đáy vỏ đạn.
2.6. Chỉ tiêu đánh giá nứt vỏ đạn
2.6.1. Những hạn chế
- Dùng phơng pháp đánh giá bằng mắt nên rất khó xác định vết
nứt, chiều dài thực của vết nứt và đánh giá mức độ nứt nông hay sâu;
- Cha có hớng dẫn chi tiết cho các vùng tiết diện nguy hiểm
trên vỏ đạn, cha khẳng định tầm quan trọng vùng gần đáy vỏ đạn,
nhất là đạn lắp chặt dùng cho súng pháo có tốc độ bắn lớn, nghĩa là
rút vỏ đạn khi áp suất trong nòng còn lớn;
- Không có khả năng dự đoán đối với các vết nứt ngầm, nứt mặt

trong.
2.6.2. Đề xuất bổ sung tiêu chuẩn đánh giá nứt
Đề xuất qui định thêm hớng của vết nứt và vùng xuất hiện vết
nứt nh một chỉ tiêu phân cấp cho vỏ đạn, cụ thể:
- Giữ nguyên các chỉ tiêu hiện hành cho các vết nứt dọc theo
đờng sinh vỏ đạn;
- Đối với vỏ đạn pháo nòng dài, cao xạ, đạn súng, khi xuất hiện
các vết nứt dọc tại vùng đáy và gần đáy sẽ phân cấp 5;
- Tất cả các vỏ đạn dùng cho bắn liên thanh, khi phát hiện nứt
ngang sẽ phân cấp 5, trừ vùng cổ vỏ đạn vẫn đợc phân cấp theo chỉ
tiêu hiện hành.
2.7. Kết luận chơng 2
1. Trên phần lớn thân vỏ đạn do đã chuyển sang biến dạng dẻo
nên các giá trị ứng suất vòng, dọc trục và hớng kính gần nh không
đổi. Đoạn gần đáy, chiều dày vỏ đạn thay đổi nhiều, chịu lực kéo dọc
trục lớn nên ứng suất tổng cộng trên đoạn này khá lớn;
2. Khe hở cuối cùng chủ yếu là dơng trên toàn bộ chiều dài
thân vỏ đạn, chỉ có vùng thân gần đáy vỏ đạn khe hở âm-nơi tồn tại
giá trị biến dạng d và đạt cực đại tại tiết diện nguy hiểm;
3. Biến dạng d dọc trục chủ yếu do biến dạng d theo hớng
vòng gây nên. Tại tiết diện nguy hiểm, biến dạng d theo hớng vòng


14

là 1,4633 (chiếm 93,4%) còn biến dạng dọc trục đàn hồi chỉ là
0,1035 (chiếm 6,6%). Biến dạng d theo hớng vòng phụ thuộc rất
nhiều vào giá trị khe hở hớng kính ban đầu o;
4. Từ kết quả khảo sát các h hỏng thờng xuất hiện đối với vỏ
đạn cho thấy:

- Vỏ đạn ngay từ khi xuất xởng đã tiềm ẩn rất nhiều các nguy
cơ gây khuyết tật mà cha có cách gì khắc phục đợc;
- Khẳng định vùng nguy hiểm của vỏ đạn là đoạn gần đáy, đối
với vỏ đạn định vị bằng vai hay dạng hình chai còn có thêm vùng vai.
Khả năng duy trì đủ bền của vỏ đạn phụ thuộc vào chiều dày. Nh
vậy, ngoài số lợng, độ dài các vết nứt, còn phải quan tâm đến vị trí,
hớng và độ sâu của vết nứt.
5. Đánh giá bền vỏ đạn về nứt dọc do chiều dày thành không
đều, khe hở giữa vỏ đạn và thành buồng đạn quá lớn không đề cập
trong nội dung nghiên cứu này;
6. Chơng trình tính viết bằng phần mềm Delphi 5.0 cho kết quả
dới dạng bảng số liệu cùng quy luật đồ thị. Kết quả thu đợc phù
hợp với yêu cầu xác định tơng đối vùng cần tiến hành kiểm tra trong
quy trình kiểm tra xác định khuyết tật.
Chơng 3: Phơng pháp kiểm tra khuyết tật
bằng dòng điện xoáy
3.1. Đặt vấn đề
Nội dung chơng đề cập tới quy trình kiểm tra và thực nghiệm
đánh giá nứt trên vỏ đạn. Do tính chất của công việc yêu cầu, quy
trình đợc xây dựng chủ yếu cho hệ thống kiểm tra dòng điện xoáy
sử dụng đầu dò phẳng kiểm tra vết nứt trên vỏ đạn đồng thau. Quá
trình nghiên cứu dựa trên các quy trình đang sử dụng trong hàng
không và công nghiệp [21], [24], [46], [47], [48], [53], kết hợp với
nghiên cứu thực nghiệm trên đạn dợc, có kể tới các yêu cầu đặc biệt
về an toàn cháy nổ và chỉ tiêu phân cấp chất lợng đạn dợc.
3.2. Cơ sở phơng pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy
Phơng pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (ET) dựa trên hiện
tợng cảm ứng điện từ, kết hợp với các mạch điện và thiết bị đo tần
số cao, cơ sở lý thuyết đợc xây dựng trên lý thuyết cơ bản của điện
học, điện từ, các tính chất điện và từ của vật liệu [28], [41].

3.2.1. Nguyên lý cơ bản
Phơng pháp ET dựa vào hiệu ứng bề mặt của hiện tợng cảm
ứng điện từ khi đa ống dây có dòng xoay chiều chạy qua tới gần bề


15

mặt vật dẫn, từ trờng H tạo bởi cuộn dây gây ra các dòng xoáy
(dòng Fuco) trong chi tiết kiểm tra, các dòng xoáy này sẽ sinh ra từ
trờng H đối ngợc với H và nh vậy làm thay đổi trở kháng cuộn
dây. Khi đầu dò dịch chuyển trên bề mặt kiểm tra, bất cứ thay đổi
nào nh: khoảng cách giữa đầu dò với bề mặt (lift-off), độ dẫn điện,
từ thẩm, thay đổi hình học chi tiết, các khuyết tật đều gây nên thay
đổi trở kháng đầu dò. Xem xét các tín hiệu thu nhận đợc sẽ nhận
biết đợc độ lớn của khuyết tật.
3.2.2. Sự lan truyền của dòng xoáy trong chi tiết phẳng
- Hiệu ứng bề mặt và độ sâu thấm tiêu chuẩn: giả thiết từ trờng
cảm ứng tạo bởi cuộn cảm ứng là đều, theo [21], [28], [41], mật độ
của dòng xoáy thay đổi theo biểu thức
( )
=


t.sin.e.JJ
p
oc
(3.2)
Độ sâu mà ở đó mật độ dòng xoáy
oc
J.37,0J

=
thì quy ớc là
độ sâu thấm tiêu chuẩn [31], [43], [46], [48], và tính theo biểu thức
( )
à
=
f.
1
(3.3)
- Sự thay đổi pha của dòng xoáy: tăng lên theo độ sâu, qui luật
trễ pha tính theo biểu thức [31], [43], [46], [48].

( )

=à=
p
f.p (3.5)
Qua khảo sát rút ra một số nhận xét:
1. Khi độ dẫn điện, từ thẩm của chi tiết kiểm tra và tần số dùng
kiểm tra tăng thì độ sâu thấm tiêu chuẩn giảm;
2. Phát hiện khuyết tật gần hoặc mở trên bề mặt, sử dụng tần số
kiểm tra cao và tần số kiểm tra thấp cho khuyết tật dới bề mặt;
3. Kiểm tra thực tế, từ trờng là không đều và vật dẫn không
phẳng tuyệt đối. Cần xem xét tiếp xúc giữa đầu dò với bề mặt chi tiết
ống trụ nh là một yếu tố ảnh hởng chính đến khả năng thấm sâu;
4. Có lựa chọn phù hợp độ lệch pha và khả năng thấm sâu. Chọn
tần số cao để thu đợc lệch pha lớn, lại làm giảm độ sâu thấm. Tần số
hiệu quả cho từng vật liệu, chi tiết đợc xác định qua thực nghiệm.
3.3. Biểu diễn tín hiệu khuyết tật
3.3.1. Hiển thị tín hiệu khuyết tật bằng điện kế: kỹ thuật này

hiển thị tổng hiệu ứng dòng xoáy theo các yếu tố thay đổi, tín hiệu
hiển thị có thể đợc lọc tách biệt hay không tách tín hiệu từ khuyết


16

tật với các yếu tố ảnh hởng khác.
Hiển thị tín hiệu cảnh báo bằng điện
kế (xem hình 3.4)
3.3.2. Hiển thị tín hiệu khuyết
tật trên mặt phẳng trở kháng: thay
đổi trở kháng đầu dò dựa trên phân
tích dịch chuyển của điểm hoạt động
P
0
trên mặt phẳng phức. Điểm P
0
là
điểm cân bằng, tơng ứng điện trở thuần R
0
và cảm kháng cuộn dây
đầu dò X
0
=L
0
.w
0
(xem hình 3.5). Khi các điều
kiện kiểm tra thay đổi, bao gồm cả thông số
thiết bị và thuộc tính vật liệu, điểm hoạt động sẽ

dịch chuyển tới P
1
.
3.3.3. Quy luật biểu diễn tín hiệu với một
số yếu tố ảnh hởng:
Sử dụng mặt phẳng trở kháng sẽ dễ xem
xét ảnh hởng của các yếu tố: tần số kiểm tra,
kích thớc chi tiết, thông số đầu dò, các đặc
tính vật liệu, khoảng lift-off đến tín hiệu của
khuyết tật.
3.4. Đầu dò, phơng pháp kiểm tra và chuẩn
- Tuỳ hình dạng bề mặt kiểm tra, kích thớc và chiều sâu khuyết
tật cần phát hiện, kích thớc cuộn dây đợc làm cho phù hợp. Với
khuyết tật mở trên bề mặt hoặc sát bề mặt dùng đầu dò đờng kính
nhỏ cho độ nhạy cao, với khuyết tật ở sâu đờng kính đầu dò lớn hơn.
- Hai phơng pháp đo dùng chủ yếu trong kiểm tra dòng xoáy là
tuyệt đối và vi sai (xem hình 3.11, 3.12).

- Chuẩn xác định khuyết tật cần phải mô phỏng sát nhất điều kiện
khi kiểm tra.
Hình 3.11. Sự thay đổi trở
kháng của đầu dò trong
phơng pháp tuyệt đối.
Hình 3.12. Sự thay đổi trở
kháng của đầu dò trong
phơng pháp vi sai.
Hình 3.4. Sơ đồ kiểm tra dùng
hiển thị bằng điện kế

Hình 3.5. Hiển thị

mặt phẳng trở kháng
đầu dò



17

3.5. Quy trình kiểm tra
- Đối tợng, phạm vi kiểm tra: vỏ đạn 25mm Hải quân, vị trí cần
kiểm tra kỹ là vùng tiết diện nguy hiểm khảo sát ở chơng 2.
- Hệ thống kiểm tra: thiết bị kiểm tra dòng xoáy kiểu hiển thị
bằng mét kế và mặt phẳng trở kháng. Chiều dày thành vỏ đạn 0,3-
5,0mm nên chọn đầu dò có tần số 0,7-80kHz cho kiểm tra nứt dới
bề mặt và 1-2MHz khi kiểm tra nứt trên bề mặt. Chuẩn dùng chung
bằng vật liệu đồng thau mác 70, có độ dẫn điện 28%IACS [53].
- Quy trình kiểm tra nứt bề mặt dùng tần số cao: qui không bằng
cách đặt đầu dò lên vùng không có khuyết tật. Đầu dò di chuyển trên
bề mặt (xem hình 3.22), hiển thị trên màn hình là 25%, 60% và 100%
thang đo, tơng ứng các rãnh xẻ 0,2mm, 0,5mm và 1,0mm. Sau khi
tiến hành hiệu chuẩn, đặt độ nhạy tại rãnh xẻ sâu 0,5mm trên mẫu
chuẩn đạt 100% toàn thang đo, ngỡng cảnh báo 25%. Các bớc
kiểm tra đợc tiến hành trên vỏ đạn.
- Quy trình kiểm tra nứt bề mặt dùng tần số thấp: qui không
bằng cách đặt đầu dò lên vùng không có khuyết tật (xem hình 3.26).
Đầu dò di chuyển trên bề mặt, hiển thị tín hiệu khuyết tật là 30% và
100% tơng ứng với các rãnh xẻ 0,5mm và 1,0mm dới bề mặt. Sau
khi tiến hành hiệu chuẩn, đặt độ nhạy tại rãnh xẻ sâu 0,5mm trên
mẫu chuẩn đạt 100% toàn thang đo, ngỡng cảnh báo 25%. Các bớc
kiểm tra đợc tiến hành trên vỏ đạn.
3.6. ảnh hởng của một số yếu tố đến phép đo

Có nhiều yếu tố ảnh hởng đến phép đo, trong đó ảnh hởng của
tần số đến độ sâu thấm là quan trọng. Độ sâu thấm tính qua biểu thức
f
1
660
à
=
(3.8)
Theo (3.8), xây dựng quan hệ chiều sâu thấm tiêu chuẩn với tần
số kiểm tra cho hợp kim đồng thau 68 và 70 theo thang logarit sẽ
dễ dàng ớc lợng đợc tần số hiệu quả khi kiểm tra.
Hình 3.22. Xác định độ nhạy của
đầu dò tần số
cao

Hình 3.26. Xác
định

độ
nhạy
của
đầu
dò tần số thấp



18

3.7. Kết luận chơng 3
Qua kết quả nghiên cứu và khảo sát rút ra một số kết luận nh

sau:
1. Khảo sát phơng pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy, vận
dụng chủ yếu cho hệ thống kiểm tra dùng đầu dò phẳng với u thế
thuận tiện và có một phạm vi ứng dụng rộng.
2. Chuẩn đánh giá chung có thể sử dụng cho kiểm tra nứt bề mặt
toàn bộ vỏ đạn, bao gồm cả đáy, rãnh móc vỏ đạn, cổ, thân và vai vỏ
đạn của hầu hết các loại vỏ đạn đồng thau hiện có trong trang bị.
Chiều sâu vết nứt trên bề mặt nhỏ nhất có thể phát hiện đợc là
0,05mm, dới bề mặt là 0,3mm;
3. Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố đến biên độ của tín
hiệu vết nứt trên chuẩn và trên vỏ đạn đồng thau, đa ra khuyến cáo:
- Khi kiểm tra vết nứt bề mặt dùng tần số cao cần duy trì lift-off
nhỏ nhất, khoảng 0,08mm. Sử dụng đầu dò tần số thấp 6-10kHz kiểm
tra vết nứt dới bề mặt với đờng kính đầu dò nhỏ nhất có thể, tần số
1-2MHz cho kiểm tra vết nứt trên bề mặt.
- Tốc độ dò quét bằng tay hiệu quả khoảng 2,5mm/s. Trờng
hợp cần tốc độ dò cao, sử dụng thiết bị hiển thị mặt phẳng trở kháng,
lu ý tới giới hạn vòng quay bảo đảm an toàn cho ngòi đạn.
4. Đờng kính của mũi đầu dò nhỏ thì độ nhạy cao hơn. Cuộn
dây đầu dò có đờng kính rất nhỏ khoảng 3-7mm, bọc trong nhựa
epoxi cách điện, tần số vận hành cao nên hiệu ứng bề mặt rất mỏng
và trong một phạm vi hẹp. Nên không gây bất kỳ hiệu ứng tăng nhiệt,
tích điện hay từ d gây nguy hiểm cho thuốc phóng và bộ lửa.
Chơng 4: nghiên cứu thực nghiệm
4.1. Đặt vấn đề
Cần thiết phải tiến hành thực nghiệm trên đạn thật, kết quả thực
nghiệm sẽ đánh giá tổng thể toàn bộ ảnh hởng của các yếu tố thực tế
đến kết quả kiểm tra, mức độ an toàn đạn dợc cũng nh khả năng
của phơng pháp. Chỉ ra mức độ sát thực giữa thực tế với các giả
thiết, tính toán lý thuyết và mức độ phù hợp với điều kiện của đơn vị

cơ sở.
4.2. Mục đích thực nghiệm
Thực nghiệm để đánh giá khả năng của phơng pháp kiểm tra
dòng xoáy xác định vết nứt trên vỏ đạn
4.3. Đối tợng thực nghiệm
Đạn sẵn sàng chiến đấu, đồng bộ gồm: vỏ đạn (đối tợng kiểm


19

tra), ngòi nổ, bộ lửa (dạng cơ khí lắp ở đáy vỏ đạn), đầu đạn có chứa
thuốc nổ, thuốc phóng và các phần tử phụ khác
4.4. Điều kiện môi trờng thực nghiệm
Tiến hành tại Trạm bảo dỡng, Kho K, Quân chủng Hải quân.
4.5. Mô tả thiết bị
Thiết bị kiểm tra dòng xoáy Nortec 2000D hiển thị mặt phẳng
trở kháng và Defectometer 2.835 hiển thị bằng điện kế, đầu dò:
Nortec SPO-5327L SR/700Hz-80kHz/.31 NFe S/N M03212, Nortec
ML/1MHz-2MHz/A/0.0/4 NFe S/N L07801, Nortec SRL/100Hz-
20kHz/0.62 NFe S/N L07813, 2.835.01-2500 NFe SN1886, DSN-20
NFe và chuẩn dùng chung từ kết quả nghiên cứu của luận án.
4.6. Thực hành thực nghiệm
Chuẩn thiết bị trên chuẩn dùng chung, bảo đảm tín hiệu thu từ
các rãnh xẻ là tuyến tính khoảng 25%, 60% và 100%, tơng ứng với
rãnh sâu 0,2; 0,5 và 1,0mm khi kiểm tra vết nứt bề mặt. Dùng tần số
thấp, tín hiệu thu từ rãnh 0,5 và 1,0mm tơng ứng là 30% và 100%.
Thực hành kiểm tra: theo quy trình mục 3.5, khi phát hiện vết
nứt đánh dấu vị trí, xác định điểm bắt đầu và điểm kết thúc. Kiểm
chứng lại kết quả với sự hỗ trợ của kính lúp và đánh bóng bằng giấy
ráp. Một số vết nứt không quan sát thấy bằng mắt sẽ đợc chọn lựa

đại diện và kiểm tra bằng phơng pháp phá huỷ mẫu nh mục 4.8.
4.7. Kết quả thực nghiệm
Kiểm tra 25 viên đạn 25mm hải quân, lô số 4-72-184 nhà kho số
1 và lô số 4-72-184 nhà kho số 2 tháng 11 năm 2005 cho kết quả.
Bảng 4.1. Kết quả kiểm tra lô 4-72-184, nhà kho 1 (11/2005)
S.lợng/
vị trí nứt

Chiều dài vết nứt
(mm)
Chiều sâu vết nứt
(mm)
TT

Đáy

Miệng

Max

Min

TB

Max

Min

TB

Ghi chú
1

02

0 12 8 10 0,4

0,3

0,35

Phát hiện thấy bằng
cả 2 phơng pháp
5

03

0 5 5 5 0,3

0,3

0,3

Không phát hiện thấy
bằng mắt
7

04

0 15 3 10,5

0,6

0,5

0,53

Không phát hiện thấy
bằng mắt 01 vết nứt

18

02

01 12 7 9 0,5

0,4

0,47

Phát hiện thấy bằng
cả 2 phơng pháp



20

Bảng 4.2. Kết quả kiểm tra lô 4-72-184, nhà kho 2 (11/2005)
S.lợng/
vị trí nứt

Chiều dài vết nứt
(mm)
Chiều sâu vết nứt

(mm)
TT

Đáy

Miệng

Max

Min

TB

Max

Min

TB

Ghi chú
4

03

0 10 8 9 0,5 0,3

0,4

Phát hiện thấy bằng cả
2 phơng pháp
9

02

0 8 7 7,5

0,5 0,3

0,4

Phát hiện thấy bằng cả
2 phơng pháp
12

03

01 10 4 8,5

0,4 0,2

0,3

Không phát hiện thấy
bằng mắt 01 vết nứt
21

01

0 4 4 4 0,2 0,2

0,2

Không phát hiện thấy
bằng mắt
25

02

01 14 8 10,7

0,7 0,5

0,6

Phát hiện thấy bằng cả
2 phơng pháp
Kết quả kiểm tra sau 12 tháng 25 viên, lô số 4-72-184 nhà kho số 2.
Bảng 4.3. Kết quả kiểm tra lô 4-72-184, nhà kho 2 (11/2006)
S.lợng/
vị trí nứt

Chiều dài vết nứt
(mm)
Chiều sâu vết nứt
(mm)

TT

Đáy

Miệng

Max

Min

TB

Max

Min

TB

Ghi chú
4

03

0 11 8 9,3

0,55

0,3

0,43

Phát hiện thấy bằng cả
2 phơng pháp
9

02

0 8 7 7,5

0,5

0,3

0,4

Phát hiện thấy bằng cả
2 phơng pháp
12

04

01 10 3 7,4

0,4

0,2

0,3

Không phát hiện thấy

bằng mắt 01 vết nứt
21

02

0 6 3 4,5

0,4

0,2

0,3

Không phát hiện thấy
bằng mắt 01 vết nứt
25

02

01 16 8 12

0,8

0,5

0,63

Phát hiện thấy bằng cả
2 phơng pháp
- Kết quả kiểm tra đột xuất và ngẫu nhiên, xem Bảng 4.4.

Qua kết quả thí nghiệm trên nhận thấy:
- Kiểm tra bằng phơng pháp dòng điện xoáy phát hiện 9/50
tơng đơng với 18% trên tổng số đạn kiểm tra bị nứt. Trong khi đó
kiểm tra bằng mắt phát hiện 7/50 tơng đơng với 14% tổng số đạn
đã kiểm tra bị nứt. Số vết nứt không phát hiện thấy bằng mắt là 4/23
tơng đơng với 17,4%;


21

- Có 20/23 vết nứt xuất hiện ở đáy vỏ đạn tơng đơng với
87% số vết nứt. Có 3/23 vết nứt xuất hiện ở miệng vỏ đạn tơng
đơng với 13% số vết nứt. Nh vậy có thể kết luận các vết nứt tập
chung chủ yếu ở đáy vỏ đạn;
Bảng 4.4. Kết quả kiểm tra nứt vỏ đạn bổ sung (11/2006)
Số lợng Kiểm tra bằng phơng pháp
dòng điện xoáy
Kiểm tra bằng phơng pháp
hiện hành
34 viên
lô 45-80-184

Đạn tốt, không phát hiện vết
nứt.
Đạn tốt, không phát hiện vết
nứt
68 viên
lô 46-80-184

01 viên bị 1 vết nứt dọc rất nhỏ

dài kh
oảng 3mm tại phần
miệng vỏ đạn.
Chỉ quan sát thấy bằng mắt
sau khi đã xác định vị trí bằng
phơng pháp của đề tài.
20 viên
lô 45-80-184

và
lô 46-80-184

01 viên thuộc lô 46-80-
184 bị
1 vết nứt dọc vùng đáy vỏ đạn.

Chỉ quan sát thấy khi đã xác
định vị trí
bằng phơng pháp
của đề tài và đánh bóng nhiều
lần bằng giấy ráp.
47 vỏ đạn
lô 4-72-184

09 vỏ đạn bị nứt dọc vùng gần
đáy, có vỏ đạn bị 3 vết nứt.
Chỉ quan sát thấy những vết
nứt lớn. Còn bỏ sót những vết
nứt quá nhỏ hoặc nứt ngầm.
73 vỏ đạn

lô hỗn hợp
Không phát hiện thấy vết nứt. Không phát hiện thấy vết nứt.

- Đa số vết nứt có hớng dọc theo đờng sinh (xấp xỉ 100%),
tuy nhiên trên một số vỏ còn xuất hiện vết nứt vòng theo rãnh móc vỏ
đạn (xem hình 1.3);
- Kiểm tra nứt cho 25 viên đạn lô 4-72-184 nhà kho số 2, sau
12 tháng kết quả có một số thay đổi nh sau: số vết nứt tăng thêm là
2/13 tơng đơng 15,4% trên tổng số vết nứt và kích thớc của một
số vết nứt cũng gia tăng.
4.8. Kiểm nghiệm độ an toàn trên đạn dợc
Để bảo đảm an toàn đạn dợc, đã thực nghiệm đo độ từ d và
tích điện khi sử dụng phơng pháp dòng xoáy xác định vết nứt trên
vỏ đạn, theo 3 bớc: trớc, trong và sau khi thực hiện kiểm tra nứt
bằng phơng pháp dòng xoáy. Trong tất cả các phép đo đều không có
từ d trên vỏ đạn ở cả hai loại thiết bị đo.
4.9. Đánh giá độ tin cậy của phơng pháp
Bằng phơng pháp phá huỷ mẫu xác định số vết nứt thực có trên
vỏ đạn với số vết nứt phát hiện đợc bằng phơng pháp nghiên cứu.
Kết quả nhận đợc độ tin cậy phát hiện các vết nứt của phơng pháp
dòng điện xoáy trên vỏ đạn rất cao, xem Bảng 4.5 và hình 4.4



22

Bảng 4.5. Số vết nứt thực tại vùng đáy vỏ đạn sau khi cắt mẫu
Vỏ
đạn

Số vết nứt xác định bằng phơng
pháp dòng điện xoáy
Số vết nứt thực sau khi cắt, mài
mẫu và soi bằng kính hiển vi
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 2 2
5 3 3
Trong cả 3 vết nứt trên vỏ đạn số 5, đều đã xuất hiện các vết nứt
liên kết thành mạng (xem hình 4.5.c và 4.5.d), có thể gây ra hiện
tợng nổ vỡ đáy vỏ đạn nếu bắn viên đạn này.





Hình 4.4. ảnh soi vết nứt dới ánh sáng đèn tử ngoại
a. Mẫu vỏ đạn số 4; b. Mẫu vỏ đạn số 5; c. Các mẫu vỏ đạn 1, 2 và 3
Sau khi kiểm tra bằng thẩm thấu, các vết nứt đợc phóng đại
100-1000 lần dới kính hiển vi (xem hình 4.5), khẳng định tính đúng
đắn của các giả thiết về phạm vi và hớng vết nứt.

(a)

(c)
(b)

(d)

(e)

Hình 4.5.
ả
nh soi vết nứt dới kính hiển vi; a, b. Trên vỏ đạn số 4 (phóng
đại 100 và 120 lần); c, d. Trên vỏ đạn số 5 (phóng đại 500 lần); e. Trên vỏ
đạn số 1, 2, 3 (không nứt, phóng đại 1000 lần)

(a)

(b)

(c)

Vết nứt

Vết nứt

Vết nứt

Vết nứt

Vết nứt