Тема закрыта
Залужная О.Г., Залужный Г.И.,
Кривицкий A. M.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ В ЭКСПЕРТНОМ ИССЛЕДОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛАМП НАКАЛИВАНИЯ
Ключевые слова: судебная автотехническая экспертиза, автомобильные электролампы, тело накала, эксперимент.
Key words: forensic technical examination, automotive bulbs, body heat, experiment.
Из анализа экспертной практики известно, что значительная часть всех дорожно-транспортных происшествий, связанных с наездами на пешеходов и велосипедистов, а также возникающих при столкновении транспортных средств, происходит в темное время суток и при недостаточной видимости. Специфические особенности указанного вида происшествий служат основанием для назначения автотехнической экспертизы, на разрешение которой нередко ставятся вопросы о включенных или выключенных внешних световых приборах транспортного средства в заданный момент времени.
По принципу работы можно выделить следующие основные типы источников света для автомобилей: лампы накаливания (вакуумные, газополные, галогеновые), газоразрядные или ксеноновые лампы, а также полупроводниковые (светодиодные) приборы. При этом непрерывное развитие автомобильной светотехники расширяет круг объектов судебной автотехнической экспертизы. Так компания BMW заявила о намерении начать выпускать свои автомобили в новом, усовершенствованном диапазоне 6-й серии оснащенной лазерными фарами.
Обычная автомобильная лампа накаливания представляет собой сферическую колбу из силикатного стекла, внутри которой находится вольфрамовая спираль накаливания в вакууме. Под действием высоких температур атомы вольфрама вырываются с поверхности проволочки и оседают на колбе. Из-за этого в процессе эксплуатации на стенке колбы формируется налет черного цвета и срок службы таких ламп накаливания небольшой.
В настоящее время большинство компаний-производителей уже практически полностью отошли от изготовления обычных вакуумных ламп накаливания, отдавая предпочтение галогеновым лампам. Конструкция таких ламп практически ничем не отличается от традиционных ламп накаливания, так как в ней имеется основной признак подобных ламп - вольфрамовое тело накала. Именно так правильно говорить «тело накала», поскольку его исполнение очень разнообразно: встречаются нити, спирали, двойные спирали, каждая из которых отличается функциональными особенностями. В автомобильных электролампах головного света довольно часто в качестве тела накала используется биспираль из вольфрамовой проволоки круглого сечения, представленная на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общий вид вольфрамовой биспирали автомобильной электролампы накаливания
Появление новой светотехнической продукции обуславливает необходимость в совершенствовании существующих методик и разработке новых правил, приемов и методов экспертного исследования по каждому конкретному типу автомобильных электроламп (АЭЛ). Главной задачей методического обеспечения данной категории экспертных исследований является получение достоверной информации, касающейся обстоятельств отказа автомобильных электроламп, на основании которой в дальнейшем может базироваться решение следствия и суда. Учитывая это, экспертиза должна выполняться безупречно как с технической, так и с юридической точек зрения.
Предварительные металлографические исследования тела накала автомобильных галогеновых электроламп при увеличениях более 300х показали, что вольфрамовая проволока имеет чешуйчатое (тонкопластинчатое) строение с однонаправленным расположением пластинчатых макрокристаллов вольфрама вдоль оси проволоки, как представлено на рисунке 2а. Такая стапельная структура вольфрамовой проволоки сформирована из прессованных штабиков в процессе термомеханической обработки и обеспечивает достаточный для ее работы запас пластичности в широком интервале температур. Морфологию поверхности вольфрамовой спирали исследовали при помощи сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA. Микрофотография поверхностной структуры вольфрамовой проволоки представлена на рисунке 2б.
Рисунок 2 - Фрагмент исследуемой спирали из вольфрамовой проволоки круглого сечения со стапельной структурой макрокристаллов, 300х (а); микрофотография поверхностной структуры вольфрамовой проволоки (центр), 1930х (б).
На основании результатов проведенного микрорентгеноспектрального анализа установлен элементный состав нитедержателей исследуемых автомобильных электроламп накаливания, которые представляют собой биметаллическую проволоку, состоящую из железо-никелевого сердечника (56% Fe, 42% Ni, 1% Si, 1% Mn), покрытого тонким слоем меди. Указанный сплав по своему химическому составу приближается к платиниту (59% Fe, 41% Ni), который характеризуется коэффициентом теплового расширения, близким к коэффициенту теплового расширения платины и применяется взамен её в качестве токовводов в осветительные электролампы для обеспечения герметичного соединения со стеклом.
Галогеновая лампа представляет собой цилиндрическую колбу из кварцевого стекла, в которой вольфрамовая спираль находится в среде инертного газа (азот+аргон, криптон, ксенон) с парами галогена (йод, бром, хлор, фтор). В настоящее время во многих галогеновых лампах накаливания применяют химические соединения галогенов, например, СН3Вг (бромистый метил) и СН2Вг2(бромистый метилен). Галогенная добавка в лампах накаливания с вольфрамовым телом накала вызывает замкнутый химический цикл1. При разогреве лампы пары галогена вступают в реакцию с вольфрамом, который оседает на стекле колбы, образуя двух бромистый вольфрам (WBr2). Это химическое соединение испаряется с разогретой поверхности колбы и, коснувшись сильно разогретой спирали, распадается на составляющие вещества. Процесс стал обратимым, что позволило увеличить температуру накаливания нити до 2700-3000 К.
1 Вугман С. М., Волков В. И. Галогенные лампы накаливания. - М.: Энергия, 1980. - 136 с.
Регенеративный галогено-вольфрамовый цикл препятствует осаждению вольфрама на колбе, но не обеспечивает возвращение его частиц в дефектные участки проволоки. Поэтому механизм перегорания спирали в автомобильных галогеновых лампах остается таким же, как и в обычных лампах накаливания. То есть вольфрамовая спираль разрушается под действием электрического тока. В месте перегорания вольфрамовой спирали происходит электровзрыв проволочки, который сопровождается импульсным перегревом, плавлением и диспергированием узкого объема жидкого металла. При этом наблюдается разлет и осаждение продуктов электрического взрыва проволочки на поверхность внутри колбы.
Как показали результаты электронно-микроскопических исследований, продукты электрического взрыва вольфрамовой спирали имеют сферическую форму и гладкую поверхность, представленные на рисунке 3.
Рисунок 3 - Микрофотография частиц вольфрама оставшихся на участке поверхности нитедержателя автомобильной лампы головного света после перегорания вольфрамовой спирали, 1910х
Наряду с частицами вольфрама микронной фракции имеется фракция частиц, размеры которых не превышают в общем случае нанотехнологической границы. Ультрадисперсные частицы вольфрама, покрывающие участок поверхности нитедержателя, имеют изолированный характер. Необходимо отметить, что все частицы представляют собой сферы, что указывает на прохождение их через жидкофазное состояние и на действие сил поверхностного натяжения.
Из анализа литературных данных следует заключить, что при разгерметизации горящей галогеновой электролампы ее вольфрамовая спираль может образовать с кислородом ряд оксидов различного состава. Считается, что устойчивыми соединениями являются следующие оксиды: WO, WO2, WO3 и W2O5 или W4O11. По опубликованным в научной литературе сведениям о параметрах химической активности тугоплавких металлов в газообразном окислителе установлена последовательность стадии образования оксидов W02H WO3 в температурном интервале 500-1200°С1. Так, если окисление вольфрамовой спирали происходит при температуре 400-500 °С, то на поверхности металла образуется устойчивый низший оксид WO2. Поверхность тела накала покрывается коричневой пленкой. При температуре более 750°С вначале получается промежуточный оксид W4O11 синего цвета, а затем лимонно-желтый оксид вольфрама WO3.
________________________________________
1 Самсонов Г.В. Физико-химические свойства окислов. Справочник. - М.: Металлургия, 1978. - 471 с.
Изучены основные факторы, оказывающие влияние на морфологию, фазовый состав и модификацию термических оксидов, образованных на поверхности нитедержателей исследуемых автомобильных электроламп накаливания в случае разгерметизации колбы при горящей вольфрамовой спирали.
Разработана модель проведения стендовых испытаний вольфрамовых спиралей автомобильных электроламп при изменяющихся условиях работы (температура, газовая среда), начиная с точки «холодного старта», температуры вязко-хрупкого перехода вольфрамовой проволочки и заканчивая возможной разгерметизацией колбы в процессе вольфрамо-галогенного цикла, при котором рабочая температура спирали составляет примерно 3000 К.
Установлено, что все кажущееся многообразие видов излома вольфрамовых нитей накаливания может быть описано как результат действия двух основных механизмов разрушения. Следует выделить хрупкий межкристаллический излом в «холодном» состоянии и излом спирали претерпевшей хрупко-пластичный переход при высокотемпературном нагреве. Определены критерии оценки характера разрушения вольфрамовой спирали, которые будут удовлетворять требованиям минимизации методических ошибок в экспертных исследованиях отказов автомобильных электроламп накаливания.
Следует особо отметить, что при производстве исследования АЭЛ эксперты часто выходят за пределы своей компетенции. Так, в некоторых случаях на вопрос следствия либо суда, горела или нет автомобильная электролампа в момент ДТП, эксперты отвечают: «В момент ДТП автомобильная электролампа (не) горела». Цель в решении данного вопроса следователем и судьей, с одной стороны, и экспертом, с другой, совпадают.
Однако такая постановка вопроса несет в себе двойственный характер. С одной стороны, она предусматривает использование специальных знаний в узкой области автотехнической экспертизы, то есть решение вопроса не является общедоступным. С другой стороны, вопрос выясняет юридические последствия соблюдения или нарушения технических норм. При этом эксперт не может знать, как происходило ДТП в действительности. При правильной постановке вопросов: «Горела или нет автомобильная электролампа в момент разрушения ее колбы?», или «Какой горел свет (ближний или дальний) в момент разрушения колбы автомобильной электролампы?» в большинстве случаев эксперт-автотехник может дать категоричный ответ. В этом случае эксперт не касается причинной связи с ДТП и рассматривает только ее технический аспект, который соответствуют характеру его специальных знаний.
Залужная О.Г., Залужный Г.И.,
Кривицкий A. M.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ В ЭКСПЕРТНОМ ИССЛЕДОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛАМП НАКАЛИВАНИЯ
Ключевые слова: судебная автотехническая экспертиза, автомобильные электролампы, тело накала, эксперимент.
Key words: forensic technical examination, automotive bulbs, body heat, experiment.
Из анализа экспертной практики известно, что значительная часть всех дорожно-транспортных происшествий, связанных с наездами на пешеходов и велосипедистов, а также возникающих при столкновении транспортных средств, происходит в темное время суток и при недостаточной видимости. Специфические особенности указанного вида происшествий служат основанием для назначения автотехнической экспертизы, на разрешение которой нередко ставятся вопросы о включенных или выключенных внешних световых приборах транспортного средства в заданный момент времени.
По принципу работы можно выделить следующие основные типы источников света для автомобилей: лампы накаливания (вакуумные, газополные, галогеновые), газоразрядные или ксеноновые лампы, а также полупроводниковые (светодиодные) приборы. При этом непрерывное развитие автомобильной светотехники расширяет круг объектов судебной автотехнической экспертизы. Так компания BMW заявила о намерении начать выпускать свои автомобили в новом, усовершенствованном диапазоне 6-й серии оснащенной лазерными фарами.
Обычная автомобильная лампа накаливания представляет собой сферическую колбу из силикатного стекла, внутри которой находится вольфрамовая спираль накаливания в вакууме. Под действием высоких температур атомы вольфрама вырываются с поверхности проволочки и оседают на колбе. Из-за этого в процессе эксплуатации на стенке колбы формируется налет черного цвета и срок службы таких ламп накаливания небольшой.
В настоящее время большинство компаний-производителей уже практически полностью отошли от изготовления обычных вакуумных ламп накаливания, отдавая предпочтение галогеновым лампам. Конструкция таких ламп практически ничем не отличается от традиционных ламп накаливания, так как в ней имеется основной признак подобных ламп - вольфрамовое тело накала. Именно так правильно говорить «тело накала», поскольку его исполнение очень разнообразно: встречаются нити, спирали, двойные спирали, каждая из которых отличается функциональными особенностями. В автомобильных электролампах головного света довольно часто в качестве тела накала используется биспираль из вольфрамовой проволоки круглого сечения, представленная на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общий вид вольфрамовой биспирали автомобильной электролампы накаливания
Появление новой светотехнической продукции обуславливает необходимость в совершенствовании существующих методик и разработке новых правил, приемов и методов экспертного исследования по каждому конкретному типу автомобильных электроламп (АЭЛ). Главной задачей методического обеспечения данной категории экспертных исследований является получение достоверной информации, касающейся обстоятельств отказа автомобильных электроламп, на основании которой в дальнейшем может базироваться решение следствия и суда. Учитывая это, экспертиза должна выполняться безупречно как с технической, так и с юридической точек зрения.
Предварительные металлографические исследования тела накала автомобильных галогеновых электроламп при увеличениях более 300х показали, что вольфрамовая проволока имеет чешуйчатое (тонкопластинчатое) строение с однонаправленным расположением пластинчатых макрокристаллов вольфрама вдоль оси проволоки, как представлено на рисунке 2а. Такая стапельная структура вольфрамовой проволоки сформирована из прессованных штабиков в процессе термомеханической обработки и обеспечивает достаточный для ее работы запас пластичности в широком интервале температур. Морфологию поверхности вольфрамовой спирали исследовали при помощи сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA. Микрофотография поверхностной структуры вольфрамовой проволоки представлена на рисунке 2б.
Рисунок 2 - Фрагмент исследуемой спирали из вольфрамовой проволоки круглого сечения со стапельной структурой макрокристаллов, 300х (а); микрофотография поверхностной структуры вольфрамовой проволоки (центр), 1930х (б).
На основании результатов проведенного микрорентгеноспектрального анализа установлен элементный состав нитедержателей исследуемых автомобильных электроламп накаливания, которые представляют собой биметаллическую проволоку, состоящую из железо-никелевого сердечника (56% Fe, 42% Ni, 1% Si, 1% Mn), покрытого тонким слоем меди. Указанный сплав по своему химическому составу приближается к платиниту (59% Fe, 41% Ni), который характеризуется коэффициентом теплового расширения, близким к коэффициенту теплового расширения платины и применяется взамен её в качестве токовводов в осветительные электролампы для обеспечения герметичного соединения со стеклом.
Галогеновая лампа представляет собой цилиндрическую колбу из кварцевого стекла, в которой вольфрамовая спираль находится в среде инертного газа (азот+аргон, криптон, ксенон) с парами галогена (йод, бром, хлор, фтор). В настоящее время во многих галогеновых лампах накаливания применяют химические соединения галогенов, например, СН3Вг (бромистый метил) и СН2Вг2(бромистый метилен). Галогенная добавка в лампах накаливания с вольфрамовым телом накала вызывает замкнутый химический цикл1. При разогреве лампы пары галогена вступают в реакцию с вольфрамом, который оседает на стекле колбы, образуя двух бромистый вольфрам (WBr2). Это химическое соединение испаряется с разогретой поверхности колбы и, коснувшись сильно разогретой спирали, распадается на составляющие вещества. Процесс стал обратимым, что позволило увеличить температуру накаливания нити до 2700-3000 К.
1 Вугман С. М., Волков В. И. Галогенные лампы накаливания. - М.: Энергия, 1980. - 136 с.
Регенеративный галогено-вольфрамовый цикл препятствует осаждению вольфрама на колбе, но не обеспечивает возвращение его частиц в дефектные участки проволоки. Поэтому механизм перегорания спирали в автомобильных галогеновых лампах остается таким же, как и в обычных лампах накаливания. То есть вольфрамовая спираль разрушается под действием электрического тока. В месте перегорания вольфрамовой спирали происходит электровзрыв проволочки, который сопровождается импульсным перегревом, плавлением и диспергированием узкого объема жидкого металла. При этом наблюдается разлет и осаждение продуктов электрического взрыва проволочки на поверхность внутри колбы.
Как показали результаты электронно-микроскопических исследований, продукты электрического взрыва вольфрамовой спирали имеют сферическую форму и гладкую поверхность, представленные на рисунке 3.
Рисунок 3 - Микрофотография частиц вольфрама оставшихся на участке поверхности нитедержателя автомобильной лампы головного света после перегорания вольфрамовой спирали, 1910х
Наряду с частицами вольфрама микронной фракции имеется фракция частиц, размеры которых не превышают в общем случае нанотехнологической границы. Ультрадисперсные частицы вольфрама, покрывающие участок поверхности нитедержателя, имеют изолированный характер. Необходимо отметить, что все частицы представляют собой сферы, что указывает на прохождение их через жидкофазное состояние и на действие сил поверхностного натяжения.
Из анализа литературных данных следует заключить, что при разгерметизации горящей галогеновой электролампы ее вольфрамовая спираль может образовать с кислородом ряд оксидов различного состава. Считается, что устойчивыми соединениями являются следующие оксиды: WO, WO2, WO3 и W2O5 или W4O11. По опубликованным в научной литературе сведениям о параметрах химической активности тугоплавких металлов в газообразном окислителе установлена последовательность стадии образования оксидов W02H WO3 в температурном интервале 500-1200°С1. Так, если окисление вольфрамовой спирали происходит при температуре 400-500 °С, то на поверхности металла образуется устойчивый низший оксид WO2. Поверхность тела накала покрывается коричневой пленкой. При температуре более 750°С вначале получается промежуточный оксид W4O11 синего цвета, а затем лимонно-желтый оксид вольфрама WO3.
________________________________________
1 Самсонов Г.В. Физико-химические свойства окислов. Справочник. - М.: Металлургия, 1978. - 471 с.
Изучены основные факторы, оказывающие влияние на морфологию, фазовый состав и модификацию термических оксидов, образованных на поверхности нитедержателей исследуемых автомобильных электроламп накаливания в случае разгерметизации колбы при горящей вольфрамовой спирали.
Разработана модель проведения стендовых испытаний вольфрамовых спиралей автомобильных электроламп при изменяющихся условиях работы (температура, газовая среда), начиная с точки «холодного старта», температуры вязко-хрупкого перехода вольфрамовой проволочки и заканчивая возможной разгерметизацией колбы в процессе вольфрамо-галогенного цикла, при котором рабочая температура спирали составляет примерно 3000 К.
Установлено, что все кажущееся многообразие видов излома вольфрамовых нитей накаливания может быть описано как результат действия двух основных механизмов разрушения. Следует выделить хрупкий межкристаллический излом в «холодном» состоянии и излом спирали претерпевшей хрупко-пластичный переход при высокотемпературном нагреве. Определены критерии оценки характера разрушения вольфрамовой спирали, которые будут удовлетворять требованиям минимизации методических ошибок в экспертных исследованиях отказов автомобильных электроламп накаливания.
Следует особо отметить, что при производстве исследования АЭЛ эксперты часто выходят за пределы своей компетенции. Так, в некоторых случаях на вопрос следствия либо суда, горела или нет автомобильная электролампа в момент ДТП, эксперты отвечают: «В момент ДТП автомобильная электролампа (не) горела». Цель в решении данного вопроса следователем и судьей, с одной стороны, и экспертом, с другой, совпадают.
Однако такая постановка вопроса несет в себе двойственный характер. С одной стороны, она предусматривает использование специальных знаний в узкой области автотехнической экспертизы, то есть решение вопроса не является общедоступным. С другой стороны, вопрос выясняет юридические последствия соблюдения или нарушения технических норм. При этом эксперт не может знать, как происходило ДТП в действительности. При правильной постановке вопросов: «Горела или нет автомобильная электролампа в момент разрушения ее колбы?», или «Какой горел свет (ближний или дальний) в момент разрушения колбы автомобильной электролампы?» в большинстве случаев эксперт-автотехник может дать категоричный ответ. В этом случае эксперт не касается причинной связи с ДТП и рассматривает только ее технический аспект, который соответствуют характеру его специальных знаний.
