Ультразвуковой способ определения остаточной долговечности элементов конструкции

 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля, а именно к возможности определения долговечности элементов судов, в авиации и других областях машиностроения. Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение точности путем контроля поверхностного слоя изделия. В предлагаемом способе для определения остаточной долговечности элементов конструкции измеряют изменение затухания поверхностных волн Рэлея на двух частотах. Измерение затухания осуществляют до начала эксплуатации и в момент контроля изделия в процессе его эксплуатации. Изменение затухания характеризует динамику развития поверхностных дефектов по отношению к начальному состоянию материала и позволяет определить остаточную долговечность элементов конструкции. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (И1 (5!)5 G О! N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4617090/25-28 (22) 26.09.88 (46) 30,07.90. Бюл. 9 28 (72) Б.С.Перельман, В .И . Унылов, А.А.Хлыбов, И.Е.Куров, М.И.Гуревич и С.В.Перельман (53) 620.!79 ° 16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1026036, кл. С О1 N 29/00, 1983.

Дефектоскопия, !984, Ф !0, с.57-60. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ (57) Изобретение относится к методам неразрушающего контроля, а именно к возможности определения долговечности элементов судов, в авиации и друИзобретение относится к методам неразрушающего. контроля, а именно к возможности определения долговечности элементов судов, в авиации и других областях машиностроения.

Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение точности путем контроля поверхностного слоя изделия.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа.

Устройство состоит из генетатора 1 ультразвуковых колебаний, соединенного с излучателем 2, установленным: на ,контролируемый участок изделия 3, приемника 4 ультразвуковых колебаний. последовательно соединенного с усилителем 5 и измерителем 6 амплитуды электрических колебаний.

2 гих областях машиностроения. Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение точности путем контроля поверхностного слоя изделия.

В предлагаемом способе для определения остаточной долговечности элементов конструкции измеряют изменение затухания поверхностных волн Рэлея на двух частотах. Измерение затухания осуществляют до начала эксплуатации и в момент контроля иэделия в процессе его .эксплуатации. Изменение затухания характеризует динамику развития поверхностных дефектов по отношению к начальному состоянию материала и позволяет определять ос- Щ таточную долговечность элементов конструкции. 1 ил.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе для определения остаточной долговечности элементов конструкции измеряют изменение затухания поверхностных волн

Рэлея на двух частотах. Измерение затухания осуществляют до начала эксплуатации и в момент контроля иэделия в процессе его эксплуатации. Изменение затухания характеризует динамику развития поверхностных дефектов по отношению к начальному состбянию материала и позволяет определять остаточную долговечность элементов .конструкции.

Способ осуществляется следующим образом.

На контролируемый участок изделия

3 устанавливают излучатель 2. и при15821) 9

А2

1n —, ю

Я

А 0

55 где /, емник 4 на выбранном расстоянии (200 мм). Излучатель последовательEI0 возбуждается генератором 1 на частотах f = 20 МГц и f 3 МГц, По1

5 сле прохождения контролируемого участка поверхностные волны преобразуются в электрический сигнал приемником 4, усиливаются усилителем 5 и подаются иа измеритель 6 амплитуды электрических колебаний.

Выбор частот объясняется тем, что при усталостном разрушении в поверхностном слое толщиной 3 размеров зерен в течение 10-15% долговечности элемента конструкции Формируется плотность микроповреждений, близкая к критической, В остальной толще металла (контролируемой на частоте fg) критическая плотность микроповреждений достигается непосредственно перед разрушением.

Остаточную долговечность. образца вычисляют по формуле, которую можно выразить через значения измеренных амплитуд. Амплитуда волны, прошедшей расстояние L, вычисляется по формуле

А = А ехр(-2дЛ.), где .Л вЂ” амплитуда возбуждаемой волны:, о о — коэФфициент, затухания.

Изменение амплитуды прошедшей волны, вызванное повреждениями материала, описывается следующей формулой:

A" = А ехр (-2о (oC+ 4Ы) ), 35 где do(— изменение коэффициента затухания, вызванное повреждениями в материале.

Измеряя амплитуды волн, прошедших 40 расстояние L до начала эксплуатации

А и после некоторой наработки А, получим значение изменения коэффи циента затухания

do(= 1n—

А

А

Подстановка значения go(в выражение для остаточной долговечности на частотах f u f приводит к форму1 ле остаточной долговечности через 50 амплитуды поверхностных волн, измеренных до начала эксплуатации и после некоторой наработки

Сравнение результатов вычисления остаточной долгов чности по приведенной формуле с наработанным числом циклов показывает, что предложенная методика контроля позволяет прогнозйровать момент разрушения. В качестве критерия выработки ресурса следуА А, ет взять отношение 1п и 1n —, Аь А равное 0,7. Это соответствует 70% исчерпания ресурса конструкции и обеспечивает безопасную эксплуатацию.

Применение этого метода позволит повысить точность прогноза за счет учета изменения приповерхностной структуры образца в процессе усталостного разрушения. Снижение трудоемкости достигается за счет сокращения работ, связанных с изготовлением и установкой образцов-свидетелей, и за счет того, что поверхностные волны позволяют контролировать одновременно большую поверхность конструкции, определяемую расстоянием между приемным и излучающим датчиками. Кроме того, отпадает необходимость в работах, связанных с измерением нагружения и напряжений, действующих в зоне контроля. формула изобретения

Ультразвуковой способ определения остаточной долговечности элементов конструкции, заключающийся в том, что возбуждают и принимают ультраФ звуковые колебания, прошедшие контролируемый участок конструкции, измеряют параметры принятых колебаний, по значению которых судят об остаточной долговечности элементов «онструкции, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения точности путем контроля поверхностного слоя изделия, последовательно возбуждают волну Рэлея в слое толщиной не более трех размеров зерен и в слое толщиной не менее десяти размеров зерен материала конструкции, в качестве параметров принятых колебаний измеряют коэффициент затухания,, а остаточную долговечность N определяют по формуле ост

1 о L -+ 2

N = 1

Ост о/I — g

1 1 и o(, — значения коэффициента затухания соответственно до начала экс- . плутации и в i-й моСоставитель В. Юровский

Редактор А. Маковская Техред Л.Олийнык Корректор А.Обручар

Заказ 2086. Тираж 510 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

S 1582119 мент измерений в слое толщиной не более трех размеров зерен . материала конструкции, Ф

o(и a 1 - то же, в слое толщиа ной не менее десяти размеров зерен материала конструкции.