Способ ультразвукового контроля материалов

)5 СПИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРС КОМ шающий ностроеИзобретен щему контролю на предприят пользующих кГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1249021, кл. 6 01 И 29/04; 1965.Натиг. Раув. Яс 1971, 233, Мт 43, р,163- 164.Грешников В.А. и др, Акустическая эмиссия. М.: Стандарты. 1976, с.270.Потапов А,И, и др. Неразруконтроль, конструкций. М.: Машиние, 1977, с.190.Авторское свидетельство СССР М 974256, кл. 6 01 М 29/04, 1978.Авторское свидетельство СССРМ 1467501, кл. 6 01 й 29/26, 1987. ие относится к неразрушаюи может быть использовано ях, изготовляющих или исомпозиционные материалы лои из них дляконтроля их Особое значение для разработки КМ и изделий из них имеет анализ состояния и прочности границы раздела компонентов. Состояние структуры и прочность соединения компонентов в КМ определяют поведение материалов под нагрузкой, надежность и долговечность конструкций из них.Целью изобретения является повышение достоверности контроля прочности КМ,(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУ ГРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится х средствам не- разрушающего контроля материалов и может быть использовано для контроля поверхности композиционных материалов, Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет регистрации акустической эмиссии, Последняя возбуждается в зоне контакта подшипника качения при сканировании им поверхности контролируемого материала. Эта эмиссия принимается в ультразвуковом диапазоне и по ее спектру судят о качестве поверхности. 2 ил. На фиг.1 изображена схема устройства, (ф реализующего способ контроля; на фиг,2 - р сопоставление прочностных характеристик КМ с уровнем акустического сигнала,Схема устройства, реализующего способ контроля, содержит механизм 1 переме- (Л щения и создания усилия (фиг,1), связанный О с неподвижной станиной 2, и электронный блок 3 управления и индикации.Механизм 1 состоит из корпусам 4, ка-д тушки 5 электромагнитного преобразователя 6, расположенной на штоке 7. соединенном с корпусом 8 предусилителя 9. установленным на двух мембранах 10. пьезопреобразователя 11, закрепленного на эвукопроводящем стержне 12, конец которого соединен скронштейном 13, где находится подшипниккачения 14, контактирующий с контролируемым изделием 15, а также двухкоординатного стола 16; Блок 3 устройства содержитосновной усилитель 17, блок 18 обработки 5сигналов, суммирующий счетчик 19 и блокавтоматики, управляющий работой устройства (не показан).Предлагаемый способ контроля состоитиз следующих операций: 10контролируемый КМ устанавливают настол;звукопроводящий стержень с подшипником качения перемещают вниз до соприкосновения с поверхностью КМ с определен- "5ным усилием нажатия в пределах упругихдеформаций;. регистрируют акустическую эмиссию иззоны контакта подшипника качения с поверхностью КМ и по ней судят о качестве 20изделия,Если структура КМ на границе соединения компонентов имеет несплошности (микротрещины, поры, неоднородность, различный .уровень прочности соединения компонентов и др.), в ней возникают упругие волныкак при нагружении, так и снятии механической нагрузки. Эти процессы происходятпараллельно, так как одновременно с разгрузкой вследствие непрерывного движения подшипника качения нагружаетсясоседний участок, Возникающие при этомсигналы акустической эмиссии имеют разную интенсивность,Когда механические напряжения в КМ 35находятся в пределах упругости, частицыматрицы после снятия нагрузки полностьювосстанавливают свои размеры и форму,возникающие при сжатии отдельные связи(адгезионные связи) "рвутся", что сопровождается достаточно сильным упругим перемещением в структуре. При разрыве связейупругое последействие сопровождают волновые импульсы сжатия или растяжения, которые распространяются внутри КМ,. 45достигая поверхности контакта с подшипни-ком качения 14, являющимся частью звукопроводящей цепи, затем через кронштейн13, стержень 12 поступают на пьезопреобразователь 11, где преобразуются в электрические сигналы. Эти сигналы усиливаютсяпредварительным усилителем 9, затем основным усилителем 17, поступают в блок 18обработки сигналов (в простейшем случаедетектор) и подаются на суммирующий счетчик 19 (блок индикации),П р и м е р. Контролю с помощью предлагаемого способа подвергались матрицаКМ, волокно бора диаметром 0,01 мм и монослои толщиной 0,22 мм четырех видов; с двухсторонним напылением матрицы 1 (фиг.2), на основе алюминированного борного волокна 2, с уплотненной матрицей 3 при помощи прокатки, с подогревом волокна в процессе напыления 4. Каждый вид монослоя испытывался на шести образцах,Образцы нагружались подшипником качения со стороны матрицы на макете устройства, реализующем способ, усилием 2,3 кГс. При этом напряжения, возникающие в КМ, не превышали предел упругости; суммарные акустические сигналы регистрировались со стороны напыления образцов. Пьезопреобразователь имел резонансную частоту 300 кГц, полоса пропускания предварительного усилителя - 0,1 - 0,5 МГц, коэффициент усиления - 100. Скорость движения подшипника качения по образцу КМ составляла 0,2 м/с, Это дает возможность лист КМ длиной 2 м, шириной 0,5 м при ширине подшипника качения 8 мм проверять в течение 10 мин, При точечном контроле с шагом 2 мм в обоих направлениях такое испытание потребовало бы не менее 70 ч.Прочностные характеристики (на растяжение) исследуемых КМ были сняты на испытательной машине МЯТ при скорости подвижного захвата 0,5 мм/мин. При получении результатов деформирования использован тензометр с базой 20 мм. Сравнительные результаты уровня акустических сигналов и прочностных характеристик представлены на фиг.2 для каждого вида исследуемых КМ.Анализ экспериментальных данных позволяет сделать вывод о том, что уровень акустических сигналов может служить показателем дефектности компонентов КМ и состоянием границы раздела между ними,По уровню акустических сигналов можно судить о прочностных (напряжение оь) и упругих (модуль Е) характеристиках исследуемого КМ; чем больше эти величины, тем ниже число импульсов акустической эмиссии й, обусловленное несплошностью (дефектностью) структуры.Получена информация о состоянии каждого компонента КМ и его самого в целом.Например, а) в случае плазменного метода формирования металлической матрицы из алюминия марки АДсигналы акустической эмиссии возникали при нагрузке от 1,3-3,2 кгс и отождествлялись с общим количеством пор в матрице от 55- 15 соответственно; б) дефектность армирующих борных волокон проявлялась при существенно больших нагрузках до 12,3 КГс, что, очевидно, объясняется прочностьюволокон (Е = 40 10 МПа, дв г 350 в 5МПа). Наличие сигналов акустической эмиссии в волокнах обусловлено дефектностью структуры границы раздела КМ.Проведенный анализ показал работоспособность предложенного способа контроля и его преимущества по сравнению с прототипом и аналогами с точки зрения повышения качества и производительности контроля КМ,Ф ор мул а и эо бр ете н ия Способ ультразвукового контроля материалов, заключающийся в том, что поверхность контролируемого материала контактируют с ка тящимся звукопроводом ультразвукового преобразователя, сканируют эту поверхность по заданной траектории и регистриру. ют сигналы этого преобразователя, покоторым определяют результаты контроля, 5 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения достоверности контроля прочности композиционных материалов или монослоев из них, в качестве катящегося звукопровода используют подшипник каче ния, которым нагружаюг поверхность контролируемого материала усилием нажатия более 30 гс, а в качестве сигналов укаэанного преобразователя регистриру,от акустическую эмиссию из зоны контакта псдшипника 15 качения с поверхностью контролируемогоматериала,1826059 едактор С.Кулакова оррек пп Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раущская наб,. 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 изво аказ 2318 ВНИИПИ Составител Техред М,М феал