Способ определения усталостных повреждений в металлических изделиях

 

Изобретения позволяет определить стадии накоггления усталостных повреждений , предшествующие образованию трещин. Изделие подвергают воздействию циклической нагрузки, одновременно возбуждая в нем поверхностные ультразвуковые волны и регистрируя отраженный сигнал. При этом фиксируют характер изменения энергии эхо-имг пульса, сравнивают полученную кривую с законом изменения циклической нагрузки и по отклонению от него судят о степени повреждений. 3 ил. МпЬ Ю СЛ й со о со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5Н 4 С 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flo ДелАм изобРетений и QTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, „,"""" """

Н А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h (21) 3489544/25-28 (22) 07.09.82 (46) 30.08.86. Бюл, Р 32 (72) KI.Ã.Âàñeíåâ и Г.В.Бондал (53) 534:620.178.3.(088.8) (56) Выборнов Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1974, с.227-229. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТНЦХ

ПОВРЕЩДЕНИИ В ИЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЯХ

„„Я0„„1254369 А 1 (57) Изобретения позволяет определить стадии накопления усталостных повреждений, предшествующие образованию трещин. Иэделие подвергают воздействию циклической нагрузки, одновременно возбуждая в нем поверхностные ультразвуковые волны и регистрируя отржкенный сигнал. При этом фиксируют характер изменения энергии эхо-им.т пульса, сравнивают полученную кривую с законом изменения циклической нагрузки и по отклонению от него судят о степени поврелдений. 3 ил.

1254369 2 пульса, отраженного от концентрато- ра, иаксимапьна. Затем преобразователь смещается поперек образца до положения, соответству1ощего 0,707 максимального значения амплитуды им11упьса и фиксируется в таком положейии дпя обеспечения возможности слежения за структурными изменениями ,в металле у вершины (края) концентратора напряжений. Отраженный от концентратора ультразвуковой импульс принимается преобразователем, усипиpapòñFI и селектируется схемой дефектоско.та„ а затем кодается на вход интегратора ч. C выхода интегратора ,снимается ка самописец 5 типа Н338 . напряжение постоянного тока (сигнап), 50

1!зобретекпе относится к технике контроля качества материалов и может быть использовано при ультразвуковой цефектоскопии изделий.

Цель изобретения — определение стадий накопления усталостных повреждений, предшествуюших образованию трешин.

На фнг. 1 изображена принципиальная схема установки дпя реализации способа; на фиг.2 — характерные зависимости энергии эхо-импульса при циклической нагрузке на различных стадиях устапостных повреждений; ка фиг,3 график изменения критерия оценки искажений кривой энергии эхо-импульса от закона циклической нагрузки на различных стадиях устапостных повреждений.

Способ реализуется следующим образом.

Исследуемое изделие ипи специально подготовленный образец 1 устанавпи вается в зажиме, а свободкьн1 конец подвергается повторно-статическому консольному изгибу с частотой 0,3 Гц и амплитудой, соответству1ощей изме11ени1о напряжения. от О до 0,8 Q B максимально напряженном сечении образца, где б — временное сопротпвпение.

Возбуждение и прием упругих колебаний в образце 1 (фиг.1) осуществляется с помощью ультразвукового преобразователя 2 совмещенного типа с углом призмы 65 и рабочей часто° тзй 5,0 NIIцE, а также дефектоскопа 3 типа ДУК-66. Преобразователь 2 предварительно устанавливается (до кагружения) на образце и положение, при котором амплитуда ультразвукового им10

45 величина которого пропорциональна энергии эхо-импульса.

Как видно из записи, приведенной на фиг.2, по мере наработки образца изменяется форма сигнала. На начальных циклах нагружепия нелинейные искажения сигнала практически отсутствуют (фиг.3а). С наработкой образца появляются нелинейные искажения сигнала (фиг.2б), которые в дальнейшем изменяются (фиг.2 в,г) и исче— зают (2д).

Дпя количественной оценки искажений вводится коэффициент К, который представляет собой отношение амплитуды нелинейньгх искажений А к амf ппитуде иенская;енного сигнала. Поведение этого коэффициента (а значит и величины нелинейных искажений) на разпичных стадиях усталостных повреждений показано на фиг.3.

На первой стадии (инкубационной) в изделии практически отсутствуют внутренние повреждения (до накопления пластйческих деформаций, оцениваемых плотностью пиний cgEIIIla) ответственно отсутствуют искажения на кривой энергии эхо-импульса, которая совпадает с законом циклической Йагрузки (фиг.2,a), соответственно величина К = 0 (фиг.З,I).

С наработкой образца возникают искажения на кривой энергии эхо-импульса, которые с наработкой растут и достигают максимального значения, соответственно, величина К (фиг.3) растет от нуля до максимума. Этот интервал соответствует Il стадии— предразрушения.

Максимальное зйачение коэффициента К соответствует образованию в пластически деформированной зоне металла ряда разрозненных микротрещин.

Дальнейшая наработка приводит к росту степени структурных изменений, . сопровождающемуся ростом размеров и числа микротрещин. На этой стадии (III) коэффициент К уменьшается от максимального значения до нуля, а

На четвертой стадии — развития MHK ротрещины — К равно нулю.

Таким образом, дпя определения степени устапосткых повреждений ней обходнмо подвергнуть исследуемое изделие испытанию в соответствии с указанной методикой и оцепить наличие и поведение нелинейных искажений.

Если они отсутствуют, то устапостные з 1254369 4 повреждения соответствуют инкубацион- путем возбуждения в образцах импульной стадии, если появились и растут — сов поверхностных ультразвуковых. стадии предразрушения; если имеются волн в условиях циклического нагружеи уменьшаются с наработкой — стадии ния и регистрации отраженного сигнаслияния разрозненных микротрещин; ла, отличающийся тем, если отсутствуют, та наличие магист- что, с целью определения стадии наральнь«х трещин может быть обнаружено капления усталостных повреждений, известными методами, в том числе и предшествующих образованию трещин, визуально.. фиксируют изменение энергии эхо-им10 пульсов эа цикл нагружения и по отФ о р м у л а и з о б р е т е H и я клонению кривой, соответствующей этому изменению, от закона циклического нагружения судят о степени повреждений. г

Способ определения усталостных повреждений в металлических изделиях

О,8

0,8

ООЦОЧ0,5ИЗО,ЕОБ50ОА qi г У/мр

Составитель Г.Самохвалов

Редактор В.Ковтун Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 4713/47 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4