Акустико-эмиссионный способ контроля прочности

 

Изобретение предназначено для неразрушающего контроля прочности изделий из хрупких оптических материалов - оптической керамики, ситаллов, стекол Цель способа - обеспечение качества изделий за счет сохранения оптических свойств прозрачных изделий в процессе нагружения при неразрушающем контроле прочности с использованием акустической эмиссии (АЭ)0 Цель достигается установлением корреляции между нагрузкой, при которой достигается эталонная длительность непрерывной АЭ, и нагрузкой, разрушающей изделие Способ позволяет оценивать для изделий критическую нагрузку по оптическим свойствам и по механической целостности. § Л

СОКИ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБДИН

А1 ае «и щ) G 01 N 29/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

APH fHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЮЪСТВУ

1 (21) 4769559/28 (22) 23,10.89 (46) 23.05.92, Бюл. N 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения (72) С.Г. Никольский, И,С, Гилев, Т.С. Степанянц, Е,П„Смирная, В.0. Бормоткин и И„А, Миронов (53) 620.179,16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ю 879444. кл. G 01 N 29/14, 1982, Авторское свидетельство CCCP ю 94573, кл, G 01 N 29/14, 1983.

Авторское свидетельство СССР к 1663535, кл. (: 01 N 29/14. (54) АКУСТИК0-ЭМИССИОННЫЙ СПОСОБ

КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ

Изобретение относится к неразруша" . ющему контролю и может быть использовано для контроля прочности изделий из хрупких оптически прозрачных материалов; оптической керамики, ситаллов, стекол.

Способы (1 и 2) предусматривающие регистрацию нагрузки и акустической эмиссии (АЭ) при деформации и разгрузке изделия, в отличие от других

АЭ способов позволяют количественно оценить прочность изделий с учетом повреждения при контрольном испытании, При использовании подобных способов проще всего проводить разгрузку после каждого сигнала АЭ, при отсутствии

АЭ в процессе разгрузки вновь нагружать изделие до очередного сигнала АЭ

2 (57) Изобретение предназначено для неразрушающего контроля прочности изделий из хрупких оптических материалов оптической керамики, ситаллов, стекол. Цель способа - обеспечение качества изделий за счет сохранения оптических свойств прозрачных изделий в процессе нагружения при неразрушаю" щем контроле прочности с использованием акустической эмиссии (АЭ). Цель достигается установлением корреляции между нагрузкой, при которой достигается эталонная длительность непрерывной АЭ, и нагрузкой, разрушающей изделие. Способ позволяет оценивать для изделий критическую нагрузку по оптическим свойствам и ло механической целостности. и прекращать контрольное испытание при наличии АЭ в процессе разгрузки.

Недостаток такого решения - продол- ф жительность испытаний иэ-за большого количества холостых разгруэок. Для устранения этого недостатка целесообразно ввести операцию по предварительному определению эталонным пара" метров АЭ в процессе нагружения, при достижении которых может быть АЭ в процессе разгрузки. Иногда при достижении этих параметров в процессе раз-. грузки АЭ может и не быть, например, в ТоМ случае, если разгрузка спровоцирована случайной наводкой, но в общем случае введение такой предварительной операции значительно сокраща173 ет продолжительность контрольных испытаний.

Наиболее близким является способ (3) заключающийся в том, что, регистрируя нагрузку, а также АЭ при нагружении и разгрузке, предварительно при монотонном нагружении до разрушения выясняют интенсивность стабильной акустической эмиссии, предшествующей катастрофическому разрушению, соотношение нагрузок в момент возникновения этой стабильной АЭ и в момент катастрофического разрушения, а при контрольном испытании иэделия разгрузку начинают по достижении интенсивности стабильной АЭ и судят о последующей прочности изделия по максимальной нагрузке при контрольном испытании, Недостаток прототипа состоит в том, .что повышение нагрузки до возникновения стабильной АЭ приводит к ухудшению качества изделия из-за снижения оптических свойств прозрачных материалов, т.е. к появлению в материале светорассеивающих дефектов от зарождающихся микротрещин, Цель изобретения - обеспечение качества изделия при контроле за счет сохранения оптических свойств прозрачных изделий.

Цель достигается тем, что изделие нагружают, затем разгружают, при нагружении и разгрузке регистрируют сигналы акустической эмиссии и максимальную нагрузку, нагружение проводят до появления сигналов акустической эмиссии, характеризующихся эталонными параметрами, а о прочности изделия судят по максимальной испытательной нагрузке при условии наличия сигналов акустической эмиссии при разгрузке, предварительно определяют эталонную длительность непрерывной акустической эмиссии по максимальной нагрузке, при которой изделие еще сохраняет оптическую кондиционность, характеризующуюся раскрытием трещин в пределах не более 5000 А, а при контроле нагружение производят до появления непрерывной акустической эмиссии с дли" тельностью не менее эталонной. Основой изобретения являются эксперимен1

«ально установленные факты: 1. С уве1ичением нагрузки длительность непрерывной АЭ, вызванной микрорастрески" ванием, увеличивается,. 2. После раэ- груэки микротрещины можно увидеть с помощью оптического микроскопа лишь

5761 4 тогда, когда толщина светового клина в ее вершине достигнет длины волны видимого света, т.е. 5000 А, появление таких трещин сопровождается непре5 рывнои АЭ в течение 3-4 с. 3, При наличии в процессе нагружения менее продолжительной непрерывной АЭ (1-3 с) уже наблюдается АЭ при,разО грузке и корреляция между нагрузкой, отвечающей ка кой-то длительности не» прерывной АЭ, и разрушающей нагрузкой при последующем монотонном нагружении. 4, Эта корреляция тем теснее, чем длительнее непрерывные сигналы АЭ, Способ реализуют следующим образом.

Образец- материала монотонно нагружают со скоростью, обеспечивающей

2О катастрофическое разрушение через

40-300 .с, и. регистрируют на осциллограмме нагрузку, а также интенсивность АЭ М, например, с помощью прибора АФ-15. После того, как длительность непрерывной АЭ начинает возрастать с увеличением нагрузки, образец периодически разгружают и проверяют его оптическую кондиционность, например, по

ГОСТ 3522-81 или ГОСТ 23136-78. Таким образом регистрируют максимальную длительность Д (с) непрерывной АЭ, при которой еще сохраняется оптическая кондиционность образца, Затем испытывают выборку образцов до возникновения непрерывной АЭ с длительностью Д, 35 разгружают образцы, убеждаются в наличии А3 при разгрузке, доводят образцы до разрушения и определяют отношение И разрушающей нагрузки и макси мальной в предварительном нагружении

<0 до возникновения непрерывной АЭ с длительностью Д . Если при разгрузке АЭ не наблюдалось, то предварительное нагружение повторяют, регистрируя непрерывную АЭ длительностью уже при

4S более высокой нагрузке„ При контроле изделия нагрузку увеличивают до возникновения непрерывной АЭ длительностью и наличия АЭ при разгрузке. .Разрушающую нагрузку при последующем

И нагружении определяют умножением на

И максимальной нагрузки при контрольном испытании.

Способ реализовали при определении предельной сосредоточенной нагрузки

55 для полусферических оболочек из оптической керамики KO""12. Значение Ь, которое оказалось равным 3 с, определяли при изгибе образцов. На этих же

Составитель С ° Никольский

Тех ред M.Дидык Корректор И . Самборская

Редактор Т. Куркова

Заказ 1812 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,1П!

S 1735761 Ь образцах получили М = 2,2. Для 30 обо- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я почек запрогноэировали разрушающую Акустико-эмиссионный способ контнагрузку с использованием предложенно. роля прочности иэделий из хрупких ма го способа . После контрольных испыта- териалов, .заключающийся в том, что ний ни на одной из оболочек не было изделие нагружают., затем разгружают, зарегистрировано потери оптической при нагружении и разгрузке регистриоднородности (ухудшение категории по руют сигналы акустической эмиссии . наличию микротрещин, пузырей, включе- и максимальную нагрузку, нагружение ний в соответствии с ГОСТ 23136-78, 0 проводят до появления сигналов акусГОСТ 3522-81). Сопоставив значения тической эмиссии, характеризующихся запрогноэированных и фактических эталонными параметрами, а о прочности разрушающих нагрузок убедились в том, изделия судят по максимальной испытачто предложенный способ позволяет без тельной:нагрузке при условии наличия нарушения оптической кондиционности 15 сигналов акустической эмиссии при разизделий определять разрушающую нагруз- грузке, отличающийся тем, ку с точностью 7 (при доверительной что, с целью обеспечения качества извероятности 0,95). делия при контроле эа .счет сохранения

Нагрузка, при которой уже удава- оптических свойств прозрачных изде» лось зарегистрировать появление микро- 20 лий„ определяют предварительно этатрещин оптическим путем, превышала лонную длительность непрерывной вкус" на 10-157. нагрузку, инициирующую тической эмиссии по максимальной наг. вспышку АЭ длительностью о,, руэке, при которой изделие еще сохраТаким образом, предложенный способ няет оптическую кондиционность, харак" позволяет оценивать для изделия кри- gg теризующуюся раскрытием трещин в пре" тическую нагрузку по оптическим свой- делах не более 5000 А, а при контроле ствам и по механической целостнос- нагружение проводят до появления нети, что черезвычайно важно для конст- прерывной акустической эмиссии с дли рукционных оптических материалов, тельностью не менее эталонной,