Электротермический способ дефектоскопии

Союз Совете кикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 976363(51)М. Кл. О 018 25/72 Ркударствепай комитет СССР ио делам изооретеиий и открытийЮ. И. Тялин, В. А. Киперман и Ю. И, Головин с Тамбовский институт химического машиностроения с(54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ДЕФЕКТОСКОПИИ 1Изобретение относится к контролюэлектропроводящих материалов и может.быть использовано в машиностроительной,авиационной промышленности для обнаружения дефектов и определения их координат.5Известен способ тепловой дефектоскопии, при котором дефект обнаруживаютпо увеличению температуры вблизи него,по сравнению с температурой бездефектнойзоны 1 .1 ООднако этот способ не обеспечиваетдостаточной информативности,Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является электротермический способ дефектоскопии, основан 15ный на нагреве поверхности изделия токами высокой частоты и регистрации дефектов по. наличию градиента температурыповерхности 21 .Недостатком известного способа является невозможность обнаружения дефектовв местахнедоступных для визуальногонаблвденияс температуры,11 ель изобретения - повышение информативности способа путем определения координат вершины трещины в местах,недоступных для визуального контроля температуры.П ос тавленная цель дос тигае тс я тем, что согласно электротермическому способу дефектоскопии, основанному на нагреве изделия путем пропускания через него электрического тока, регистрируют изменение температуры в трех точках поверхности изделия, измеряют интервал времени И между окончанием импульса тока и моментом достижения температурой максимального значения в каждой из этих точек и определяют положение вершины трещины по точке пересечения сфер, радиусы которых находятся по формулессСсч( 6 М Ь 1где - номер точил измерения ( 1 1,2,3);Я- коэффициент температуропроводнос.ти материала контролируемогоизделия.63 4Предлагаемый способ был опробован в лабораторных условиях. В прямоугольной пластине из стали 68 толщиной 1 мм и размерами 100:е 140 мм от середины длинной стороны был сделан перпендикулярный краевой надрез длиной 15 мм.Одна термопара была установлена на краю пластины на продолжении надреза, вторая - на краю листа, параллельном надрезу. Расстояние от вершины надреза до первой и втооой термопар были соотсветственно равны мм и 70 мм, Сквозь эту пластину пропускали импульсы тока амплитудой 109 Аlм- и длительностью 40 мкс. Максимум температуры на ,первом и втором датчиках был зафиксирован соответственно через 130 с и 90 с. Тогда расстояния до вершины надреза, вычисленные по предлагаемой формуле, составят6 7,440 Р 1 ЪО =0077 м 3 9763Для пояснения сущности предлагаемогоспособа воспользуемся понятием мгновенного точечного источника теплоты. Физической схемой, воспроизводящей мгновенный точечный источник, является случай,когда в малый объем за весьма малыйпромежуток времени вводится количествотеплоты 9 . Электрический ток, концентрируясь у кончика трещины вызывает локальный разогрев этой зоны. 10Поэтому вершина трещины, обтекаемая,импульсом тока, хорошо соответствует модели мгновенного точечного источника,После окончания импульса тока тепловая волна распространяется по телу, под-"чиняясь уравнению теплопроводности, решение которого выражается формулойдТ С Н)д Е 4 жЬ,Чгде Т - температура в рассматриваемойточке с координатами Х, 3, 7.- время, отсчитываемое с моментавведения теплоты; К= 6 7,440 90=0,064 ммЯй ао. - расстояние яо рассматриваецой точки от начала координат, гдепроизошло локальное повышение температуры;С Ч - объемная теплоемкостьТаким образом, после окончания импульса тока от вершин трещины распростн.раняется температурная волна, На удалении от ее вершины температура будетсначала возрастать, а потом убывать, Определим момент достижения температуроймаксимального значения, Для этого вы- З ф о р м у л а и з о б р е т е н ичислим первую производную С 1 Т СН,5 где 7,440 мф/ - температуропроводность стали 65 ,Таким образом, предлагаемый способпозволяет с удовлетворительной точностьюопределить координаты вершины трещины О даже в местах, где визуальный контрольза температурой в силу каких-либо причин.затруднен или невозможен.жения нияз, делить перачекина тьрех оор и приравняем ее нулю. Тогда условдостижения температурой максималзначения будет иметь вид К = 6 ЖЕсли фиксировать момент доститемпературой максимального значето иэ этого выражения можно опрерасстояние то. точки измерения темтуры до вершины трещины=6 жО.Вычислив расстояние до трех тоизмерения, можно определить коордвершины дефекта по пересечению тоер радиусов 1 . Р, и Й, Если кдинаты точек иэмерегип температурьобозначить ( Х, , 2,; ); то коорнаты вершины треппны можно найтиследующей системы травлений6 МИ:(Ч-Хо)+ ч-Ч )+ Д.-Е)р:1 Д,З),Электротермический способ дефектоскопии, основанный на нагреве иэделия путем пропускания через него электрического тока,. о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения информативности способа путем определения координат вершины трещины в местах, недопустимых для .визуального контроля температуры, ре гистрируют изменение температуры в трехточках поверхности изделия, измеряют интервал времени Ммежду окончанием импульса тока и моментом достижения температурой максимального значения в каждой из этих точек и определяют положение вершины трещины по точке пересечения сфер, радиусы которых находят по формуле Дф 1(де 1- номер точки измерения (4 1,2,3);- коэффициент температуропроводносИсточники информации,принятые во внимание при експертизеЮ 976363 Ьти материала контролируемого нзде. Авторское свидетельство СССРлия. Ж 602842, кл, 002 М 25/73, 1978.2. Патент США М 3681970,кл, 73-154, опублик. 1970 (прототип).Составитель . оеловодченкоРедактор В. Иванова Техред М.Гергель, Корректор У. ПономаренкоЗаказ 8996/72 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, г., Ужгород, ул. Проектная, 4