Способ контроля трещинообразования в изделии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 49 5 6 01 й 29/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ович, В.Т.фад щих испыта; Мир, 1972, ЩИНООБРАся кнеразруша материалов и м(57).Изобретение отйоситщему контролю качества Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий с применениЕм явления акустической эмиссии (АЭ) и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, Энергетике и на транспорте.Цель изобретения - повышение точности контроля за счет приближения нагрузки изделия к условиям эксплуатации.На фиг.1 и 2 приведены схемы устройства для реализации способа.На схемах обозначены вибростенд 1, изделие 2, воздушный зазор 3, пьезопреобразователь 4, подключенный к электрической цепи из усилителя 5, фильтра 6, компараторэ 7, интенсиметра 8 и регистратора 9, Элемент 10 задержки включен между пусковым блоком вибростенда 1 и первым входом элемента 11 совпадения, включенного вторым входом и выходом соответственно между выходом компаратора 7 и входом интенсиметра 8. жет быть использовано в машиностроении, транспорте и т.п, Цель изобретения - повышение точности контроля за счет и риближения условий испытаний к условиям эксплуатации. Изделие нагружают вибрацией. а сигналы акустической эмиссии принимают через воздушный зазор. Дополнительно нагружают изделие потоком газа с переменными скоростью и температурой. О трещинообразовании в изделии судят по временному интервалу от начала вибрации до появления сигналов акустической эмиссии, 2 ил. Способ осуществляют следующим образом,ЪафПредварительно определяют резонансную частоту изделия и частоту сигналов АЭот изделия при его нагружении, Затем располагают резонансный пьезопреобразователь 4 на расстоянии 5-20 мм от изделия 2и нагружают изделие 2 вибрацией с частотой, отличной от частоты АЭ. Целесообразно вибрацию изделия осуществлять начастоте механического резойзнса изделия2. Амплитуду вибрации устанавливаютменьшей расстояния между пьезопреобразователем 4 и изделием 2, По временномуинтервалу с начала вибрации до моментавозникновения сигналов АЭ судят о трещинообрэзовании в изделии, Это время можноизмерить; например, по ленте самописца,используемого в качестве регистратора, на .которой отмечается интенсивность сигналов, при одновременном включениивибростенда и самописца, 1714495Выбор расстояния между пьезопреобразователем 4 и изделием 2 определяется чувствительностью пьезопреобразователя 4, затуханием сигнала в среде промежутка и нагружающим действием в достаточной степени вибрации.Для длинномерных изделий, моделируемых, в частности, односторонне закрепленной прямоугольной пластиной, пьезопреобразователь 4 размещают над той частью большей поверхности, где ее смещение относительно других частей должно принимать минимальное значение, т,е, . вблизи закрепления пластины или узлов пучности ее колебаний. Если в. изделии 2 имеется зародышевый дефект, для которого параметры движения по мере вибрации приводят к напряженно-деформируемому состоянию локальной области материала выше критического, то этот дефект (усталостная трещина) начинает развиваться, одновременно порождая в среде АЭ. В воздушном пространстве дискретные импульсы АЭ распределяются энергетически сообразно диаграмме излучения изделия 2 как акустически передающей антенны и отфильтровываются от сдвиговой компоненты изначальной упругой волны в твердом теле.Вследствие этого пьезопреобразователь 4 принимает эти импульсы с минимальным ослаблением (составляет примерно 15-17 дБ на частотах 100-300 кГц для воздушного промежутка длиной =10 мм) и с наименьшей величиной помехи от движения изделия 2. Принятые импульсы АЭ, а также акустические помехи низкочастотного диапазона преобразуются в электрические, усиливаются усилителем 5 и импульсной частью пропускаются фильтром 6 в виде радиоимпульсов на компаратор 7 с порогом срабатывания. Частота среза фильтра (ФВЧ) выбирается несколько меньшей резонансной частоты пьезопреобразователя 4 (частотыприема сигналов АЭ), чем обеспечивается глубокое подавление помех за счет рассогласования их частотйых свойств с аналогичными свойствами сигналов АЭ от развивающихся дефектов. Компаратор 7 преобразует каждый радиоимпульс в серию видеосигналов, замеряемых. по числу в единицу времени интенсиметром 8, длина которой зависит также от величины порога компаратора 7 и АЧХ.АЭ тракта.Более качественным изделием считаютто, для которого при вибрации измеренный временной интервал либо больше, либо вообще не имеет завершения. При.этом прогноз разрушения материала иэделия предполагается по усталостному механизму. В другом случае, если указанный интер 10. провождается большими амплитудами им 20 пульсов АЭ, чем в случае каких-либо других частотой 200 кГц 25 30 40 45 50 55 вал меньше статистического для качественных изделий и составляет от него 10-250, возникновение и развитие трещины обусловлено в большей степени технологическими причинами: нарушением соотношения рецептуры материала, режима его пластического деформирования, термообработки и т.д.Таким образом, способ весьма эффективно и широко решает проблему контроля трещинообразования в изделиях из материалов, преимущественно, высокой удельной прочности (легированные стали, магниевые и титановые сплавы, конструкционные пластики и др.), движущихся в воздушной среде Ограничение способа указанными материалами вытекает в основном из-за того, что их трещинообразование, как правило,соматериалов. Это позволяет использовать способ без принципиального увеличения чувствительности АЭ аппаратуры, которая составляет примерно 1-2 мкВ для полосы Вместе с тем для изделий, к которым до вибронагружения никаких нагрузок не при-. кладывалось, прием сигналов АЭ начинают с небольшой задержкой относительно момента пуска вибростенда 1, например на время, равное 2-3 периодам частоты вибрации, чем исключают за счет эффекта Кайзера информацию, не связанную непосредственно с первым скачкообразным оодрастанием (образованием) трещины, В этой связи схема на фиг.1 может бытьдополнена электрической линией 10 задержки и пропускателем электрического сигнала, выполненным, например, в виде элемента 11 совпадения (фиг,2) Способ гарантирует, также долговре- . менную и надежную работу пьезопреобразователя, так как исключают прямое на него воздействие сил трения и инерции от движения контролируемого изделия. При этом конструкция пьезодатчика может быть упрощена, поскольку нет надобности в протекторе, возможно использование менее прочного корпуса и т.д.Для приближения испытаний к условиям эксплуатации для некоторых изделий типа транспортных средств необходимо использовать. дополнительное нагружение изделия обработкой потока газа с переменными скоростью и температурой, Если изделие имеет внутреннюю полость. то целесообразно в этом случае разместить пьезопреобразователь со стороны внутренней полости, благодаря чему исключаются1714495 Фиг Составитель Л.Кондрыкинскаяедактор О.Юрковецкая Техред ММоргентал Корректор С,йевкун аказ 689:.Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5. Производственно-издательский комбинат "Патент", г,.Ужгород, ул,Гагарина. 10 тепловые и акустические помехи, маскирующие сигналы АЭ от усталостной трещины. ф о рмул а изобретен ия. Способ контроля. трещинообразования в изделии, заключающийся в том. что в процессе нагружения изделия принимают сигналы акустической эмиссии. по которым судят о трещинообразровании, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, прием сигналов акустической эмиссии осуществляют на расстоянии 5-20. мм от изделия, нагружение осуществляют 5 вибрацией с частотой, отличной от частотысигналов акустической эмиссии, а о трещинообразовании судят по интервалу времени. от начала вибрации до появления сигналовакустической эмиссии.10