Способ контроля трещинообразования материалов изделий

БР НИЕ Е ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ ий институт Устроиствоконтроля трещиизделий содержтельно преобрлполосовой фил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТРЕЩИНООБРА. ЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов изделий иможет быть использовано для контроля за Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов изделий и может быть использовано для контроля зарождающихся дефектов во вращающихся элементах, например крыльчатках и роторах турбин, по сигналам акустической эмисии (АЭ). оЦелью изобретения является увеличение разрешающей способности и достоверности контроля крыльчаток турбин за счет исключения влияния шумов и неоднородностей акустического тракта источник сигнала - приемник,На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа контроля трещинообразования материалов иэделий. для реализации способа нообразования материалов ит соединенные последоваователь 1 АЭ, усилитель 2, тр 3, пиковый детектор 4,1668934 А 1 Арождающихся дефектов во вращающихся элементах, например крыльчатках и роторах турбин, по сигналам акустической эмиссий (АЭ). Целью изобретения является увеличение разрешающей способности и достоверности контроля крыльчаток турбин за счет исключения влияния шумов и неоднородностей акустического тракта источник сигнала - приемник, При контроле определяют текущий энергетический параметр одной осцилляции с уровня сигналов, равного трем среднеквадратическим значениям, измеренного в начальном периоде испытаний. О трещинообразовании судят по превышению допустимого значения параметра. 1 ил. блок 5 определения среднеквадратического отклонения, первый сумматор бблок 7 умножения, второй сумматор 8 и блок 9 деления, соединенные последовательно и включенные между выходом полосового фильтра 3 и вторым входом блока 9 деления СЬ компаратор 10, формирователь 11, счетчик Ь 12 и третий сумматор 13, тактовый генера- Оф тор 14, выход которого соединен с зторым со входом первого сумматора 6, вторым входом блока 5 определения среднеквадратического отклонения, вторым входом счетчика 12, вторым входом блока 7 умноженив, вторим входом второго сумматора 8, фв вторым входом третьего сумматора 13 и .третьим входом блока 9 деления. Выход блока 5 соединен с вторым входом компаратора 10, выход детектора 4 - с вторым входом первого сумматора 6.Способ контроля трещинообразования материалов изделий осуществляется следующим образом.Преобразователь 1 АЭ устанавливаютснаружи турбины, например на корпусе (не показан), П реобразователь выбирают с чувствительным элементом, способным работать в области температур до 300 С и частот до 1 - 2 МГц, а также имеющим высокую чувствительность. Такими свойствами обладают преобразователи с чувствительным элементом из монокристалла ниобата лития. Сигналы, представляющие собою высокочастотные волны напряжений (акустическая эмиссия), шумы от протекания рабочей жидкости и вращения подшипников ротора турбины, поступают с преобразователя 1 на усилитель 2, а после усиления их фильтруются фильтром 4 в полосе частот пропускания Л 1,В начальный момент, когда трещинообразования в крыльчатке нет, на выходе фильтра 3 имеется общий акустический сигнал, порождаемый различными факторами, в частности трущимися конструктивными элементами, например подшипниками, Этот сигнал подают на выход пикового детектора 4, с его выхода через включенный ., выключатель ВК - на блок 5 определениясреднеквадратического отклонения. После определения среднеквадратического значения оэту величину утраивает и устанавливают на выходе указанного блока, Затем выключатель ВК выключают, а на одном из входов первого сумматора 6 и компаратора 10 остается постоянно поданная величина Зк После этого все сигналы Х(т) пикового детектора 4 отнимают от величины Зсг в первом сумматоре 6,выход выбирается логическим, т.е, все сигналы меньше по величине Зо не поступают с его выхода на вход блока 7 умножения, Одновременно компаратор 10 не выдает сигналы на вход формирователя 11, если они по величине меньше Зо; Величину Зо выбирают из соображения, что плотность распределения шумов в отсутствии процесса трещинообразования имеет нормальный характер, Тогда при выборе творога приема сигналов, равному Зо, приотсутствии трещинообразования только отдельные сигналы могут превышать этот порог, причем согласно теории вероятности вероятность появления таких сигналов Р(Х) = 0,0044, а случайный их характер исключает монотонность их увеличения.При возникновении трещинообразования в крыльчатке турбины возникают сигналы АЭ, которые распространяются по различным акустическим трактам и достигают преобразователя 1. Последним принимают суммарйый акустический сигнал, энергия которого частично обусловлена трещинообразованием крыльчатки турбины.При разрушении материалов сигналы АЭ возрастают по амплитуде и интенсивности.5 Таким образом, при трещинообразованиина выходе компаратора 10 появляются сигналы, превышающие уровень Зо, которые, пройдя формирователь 11, подсчитываются счетчиком 12. Таким образом, на выходе 10 счетчика 12 - количество осцилляций йсигнала Х(т), превышающих уровень Зо на протяжении времени Ьт, задаваемом тактовым генератором 14, Одновременно тактовый генератор 14 управляет первым 15 сумматором 6, на выходе которого появится максимальное пиковое значение сигнала Х(1), превышающее уровень Зов течение указанного времени Ь 1, Содержимое счетчика 12 и первого сумматора 6 20 перемножают в блоке 7 умножения, управляемом также тактовым генератором 14. В результате на выходе блока 7 умножения формируют сигнал, пропорциональный акустической энергии процесса трещинообра зования, т.е. Е 1= КАГ й/ Лт,55 К АЙ(3) где К - коэффициент пропорционально 30 сти;А - максимальное значение амплитуды.среди М осцилляций за время Лт,Причем Ь 1 выбирают из условия -Й,111где 11 - низкочастотная составляющая фильтра 3,Если измерение длится в течение времени Т, то полная энергия осцилляций выражает формулой40ИТ= К ",Я АМ. Р)где 1= Т/ Ь т.Накопление указанной. суммы осуществляют вторым сумматором 8, управляемымпо времени Т тактовым генератором 14,Одновременно за это время в третьемсумматоре 13 накапливают общее число осцилляций йь которое увеличивается наединицу, и с его выходе подают на блок 9деления, где формируют параметр среднейэнергии одной осцилляции1668934 лов, равного трем среднеквадратическимзначениям, измеренного в начальном периоде испытаний,Составитель К. ХилковТехред М.Моргентал Корректор Т. Палий Редактор И, Шулла Заказ 2653 Тираж Я 5 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издэтельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Так как при трещинообразовании 1, Мь то увеличение на единицу содержимого третьего сумматора 13 в статистическом плане не играет никакой роли, а является чисто математическим приемом, определяющим выражение (3) приЫ = =О.Таким образом, на выходе блока 9 деления имеется среднее за время Т значение энергии одной осцилляции. При развитии процесса трещинообразования вращающихся крыльчаток турбин при определенных фазах разрушения материала увеличивается средняя амплитуда эмиссии и ее интенсивность, Это увеличение проявляется монотонным изменением средней энергии осцилляции, превышающей некоторое допустимое значение д Е, а слежение за величиной д Е, получаемой на выходе блока 9 деления, позволяет контролировать процесс трещинообразования. Допустимые значения д Е связаны с фазами разрушения и могут быть определены предварительно для каждого.конкретного материала крыльчатки,Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить разрешающую способность и достоверность контролФ за счет того, что определяют текущий энергетический параметр одной осцилляции с уровня сигна 5 Формула изобретенияСпособ контроля трещинообразованияматериалов изделий, заключающийся втом, что изделие нагружают, принимаютсигналы акустической эмиссии в заданной10 полосе частот и по энергетическому параметру сигналов, характеризующему текущееусредненное значение энергии единичногосигнала, судят о трещинообразовании в материалеизделия, отличающийся тем,15 что, с целью увеличения разрешающей способности и достоверности контроля крыльчаток турбин, предварительно определяютсреднеквадратичное значение сигналов работающей турбины, устанавливают нижний20 порог приема сигналов, равный трем сред-.неквадратическим значениям, в процессеиспытаний турбины на последовательныхравных интервалах времени, длительностькоторых выбирают больше периода ниэко 25 частотной составляющей заданной полосычастот, определяют на каждом интервалеколичество осцилляций и максимальноезначение сигнала,. по которым определяюттекущий энергетический параметр одной30 осцилляции, а о трещинообразовании судятпо превышению допустимого значения параметра,