Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента



Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента
Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента

 


Владельцы патента RU 2525320:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пружинный Центр" (RU)

Использование: для оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют более одного нагружения исследуемого упругого элемента нагрузкой до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении. При этом нагружение исследуемого упругого элемента проводят два раза и кратковременно путем обжатия этого упругого элемента, а сигналы акустической эмиссии регистрируют непрерывно в процессе второго нагружения для определения общего количества импульсов суммарной акустической эмиссии N2. Микроструктуру титанового сплава упругого элемента оценивают по девятибалльной шкале размерности зерна, разделенной на три группы баллов 4-5, 6-7 и 7-8, каждой из которых соответствует отдельный диапазон количества импульсов суммарной акустической эмиссии A1, A2 и A3, и качество микроструктуры по баллам указанной шкалы определяют по следующей зависимости N2≤A1, или N2≤A2, или N2≤A3. Технический результат: сокращение времени и упрощение процесса контроля режимов термообработки тарельчатых пружин. 12 ил., 3 табл.

 

Настоящее изобретение относится к области испытаний материалов и изделий и касается способа неразрушающего контроля тарельчатых пружин на стадии изготовления изделия.

Контролю режимов термической обработки отводится большое значение при производстве упругих элементов. Для определения правильности выполнения операций термообработки проводят испытания образцов-свидетелей, которые термообрабатываются совместно с упругими элементами. После изготовления образцы-свидетели подвергаются механическим испытаниям и исследованию микроструктуры сплава. Процесс занимает очень длительное время, что требует значительных временных и материальных затрат в условиях массового производства.

Качество конструкционного материала определяется безотказностью его работы. С этой точки зрения отказ означает либо разрушение, ограниченное повреждение, потерю герметичности либо накопление чрезмерных деформаций. Важнейшими показателями качества материала являются характеристики сопротивления деформированию и разрушению. К ним относятся, в первую очередь, такие характеристики, как предел текучести материала, временное сопротивление, истинное сопротивление разрыву, относительное удлинение после разрыва. В то же время установить зависимость поведения материала в условиях эксплуатации от указанных механических характеристик расчетным путем можно лишь в грубом приближении. Объясняется это следующими причинами. Механические характеристики носят условный характер и определяются в упрощенных условиях, не соответствующих эксплуатационным по геометрии объектов испытания, законам нагружения, видам напряженно-деформированного состояния, количеству и законам изменения различных внешних факторов и фактора времени. Естественные колебания химического состава и структуры, а также их изменения в процессе эксплуатации приводят к тому, что экстраполяция результатов измерения механических характеристик при выборочных разрушающих испытаниях образцов на материал рабочих деталей, узлов, агрегатов не может быть выполнена с большой точностью. И, наконец, случайный характер внешних воздействий приводит к невозможности точного описания эксплуатационного поведения материала или конструкции даже при точно известных механических характеристиках материала.

Целью контроля акустической эмиссией является обнаружение, определение координат и слежение (мониторинг) за источниками акустической эмиссии, связанными с несплошностями на поверхности или в объеме стенки сосуда, сварного соединения и изготовленных частей и компонентов. Акустико-эмиссионный контроль технического состояния обследуемых объектов проводится только при создании в конструкции напряженного состояния, инициирующего в материале объекта работу источников акустической эмиссии. Для этого объект подвергается нагружению силой, давлением, температурным полем и т.д. Выбор вида нагрузки определяется конструкцией объекта и условиями его работы, характером испытаний. Неразрушающий контроль - контроль свойств и параметров объекта, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к использованию и эксплуатации. Традиционные методы неразрушающего контроля (такие, как ультразвуковой, радиационный, токовихревой) обнаруживают геометрические неоднородности путем излучения в исследуемую структуру некоторой формы энергии. Акустическая эмиссия использует другой подход: во-первых, источником сигнала служит сам материал, а не внешний источник, т.е. метод является пассивным (а не активным, как большинство других методов контроля). Во-вторых, в отличие от других методов, акустистико-эмиссионный обнаруживает движение дефекта, а не статические неоднородности, связанные с наличием дефектов, т.е. метод акустической эмиссии обнаруживает развивающиеся, а потому наиболее опасные дефекты. Рост трещины, разлом включения, расслоения, коррозия, трение, водородное охрупчивание, утечка жидкости или газа и т.п. - это примеры процессов, производящих акустическую эмиссию, которая может быть обнаружена и эффективно исследована с помощью этой технологии.

Метод контроля акустической эмиссией обладает весьма высокой чувствительностью к растущим дефектам - позволяет выявить в рабочих условиях приращение трещины порядка долей миллиметра. Предельная чувствительность акустико-эмиссионной аппаратуры по теоретическим оценкам составляет порядка 1×10-6 мм2, что соответствует выявлению увеличения длины трещины протяженностью 1 мкм на величину 1 мкм. В отличие от сканирующих методов неразрушающего контроля, метод АЭ не требует тщательной подготовки поверхности объекта контроля. Следовательно, выполнение контроля и его результаты не зависят от состояния поверхности и качества ее обработки.

Известен способ обнаружения развивающихся усталостных трещин в изделии методом акустической эмиссии (SU №781690, G01N 29/04, опубл. 23.11.1980), который заключается в предварительном нагружении изделия до рабочей нагрузки, которое затем снимают на некоторое время для релаксации остаточных напряжений в вершине трещины. Затем осуществляют повторное являющееся контрольным нагружение до значения первоначальной нагрузки, в процессе которого принимают сигналы акустической эмиссии и по ним судят о развитии трещины.

Этот способ не обладает достаточной точностью, т.к. не позволяет обнаружить концентраторы напряжений малой величины, а также не дает четкого представления о развитии релаксационных процессов в материале конкретного изделия и изменения релаксации изделия в течение длительного периода эксплуатации.

Известен из RU №2210766, G01N 29/14, опубл. 20.08.2003, способ проведения акустико-эмиссионного контроля с применением одноканальной аппаратуры. Этот способ заключается в том, что на поверхность объекта устанавливают преобразователи акустической эмиссии (ПАЭ), акустико-эмиссионный контроль проводят путем периодического опроса ПАЭ при помощи мультиплексора, подключенного к одноканальному прибору. Объект ступенчато нагружают пробной нагрузкой, превышающей рабочую нагрузку, предполагаемую для контролируемого изделия, выдерживают под ней и одновременно осуществляют последовательный опрос ПАЭ с периодом, не превышающим длительность серии сигналов акустической эмиссии (АЭ), сопровождающих развитие трещины. Длительность серии определяют при разрушении образца, изготовленного из материала, идентичного по химическому, фазовому и структурному составу материалу объекта, и толщиной, равной толщине стенок объекта, во время контроля регистрируют параметры сигналов АЭ и классифицируют источник сигналов АЭ по степени опасности.

В отличие от способа обнаружения развивающихся усталостных трещин по SU №781690 способ по RU №2210766 позволяет делать вывод об опасности развития трещины по параметру длительности серии, но не дает представление о релаксационных процессах конкретного изделия на длительный период эксплуатации. Основным недостатком является проведение испытаний с изделиями с умышленно нанесенными дефектами из материала, идентичного по химическому, фазовому и структурному составу материалу объекта, и толщиной, равной толщине стенок объекта с последующей классификацией по степени опасности. А также многократное нагружение силой, превышающее рабочую нагрузку в процессе эксплуатации, что недопустимо в процессе контроля упругих элементов.

Наиболее близким, принятым в качестве прототипа, является решение, описанное в RU №2210766, G01N 29/14, опубл. 20.08.2003), и касающееся способа прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин, заключающегося в нагружении испытуемого образца (тарельчатой пружины) нагрузкой и регистрации сигналов акустической эмиссии в процессе нагружения, при этом нагружение испытуемого образца проводят в два этапа, на первом из которых испытуемый образец в процессе кратковременного обжатия троекратно нагружают до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении для установления зависимости N1общ.>N2общ.>N3общ. и

N 2,3 о б щ . 1,5 N 1 о б щ . N 2,3 о б щ . 1000 } ,

где N1общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе первого кратковременного обжатия, N2общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе второго кратковременного обжатия, N3общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе третьего кратковременного обжатия, на втором этапе осуществляют нагружение испытуемого образца постоянной нагрузкой до максимальной деформации и выдерживают этот образец при этой нагрузке до 72 ч с регистрацией сигналов акустической эмиссии для установления зависимости Нобщ.72≤Nпор, где Нобщ.72 - общее количество импульсов акустической эмиссии в процессе выдержки испытуемого образца при постоянной силе, Nпор - пороговое значение импульсов акустической эмиссии, а о недостаточной релаксационной стойкости испытуемого образца судят по невыполнению указанных зависимостей, полученных на первом и втором этапах нагружения.

Этот способ трудоемок и требует высокой квалификации, также затратен по времени.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в сокращении времени и упрощении процесса контроля режимов термообработки тарельчатых пружин за счет оценки микроструктуры этих пружин после термообработки.

Указанный технический результат достигается тем, что способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента типа тарельчатой пружины заключается в более чем одном нагружении исследуемого упругого элемента нагрузкой до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении, нагружение исследуемого упругого элемента проводят два раза и кратковременно путем обжатия этого упругого элемента, а сигналы акустической эмиссии регистрируют непрерывно в процессе второго нагружения для определения общего количества импульсов суммарной акустической эмиссии N2, при этом микроструктуру титанового сплава упругого элемента оценивают по девятибалльной шкале размерности зерна, разделенной на три группы баллов 4-5, 6-7 и 7-8, каждой из которых соответствует отдельный диапазон количества импульсов суммарной акустической эмиссии A1, A2 и A3, и качество микроструктуры по баллам указанной шкалы определяют по следующей зависимости N2≤A1, или N2≤A2, или N2≤A3.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 - фотоснимок микроструктуры сплава ВТ23 группы 3 (закалка 850°C, старение 450°C) (увеличение х500);

фиг.2 - пояснительная схема к фотоснимку микроструктуры по фиг.1;

фиг.3 - фотоснимок микроструктуры сплава ВТ23 группы 4 (закалка 850°C, старение 550°C), (увеличение х500);

фиг.4 - пояснительная схема к фотоснимку микроструктуры по фиг.3;

фиг.5 - фотоснимок микроструктуры сплава ВТ23 группы 4 (нарушение режима закалки 850°C, старение 550°C), (увеличение х500);

фиг.6 - пояснительная схема к фотоснимку микроструктуры по фиг.5;

фиг.7 - схема оснастки для кратковременного обжатия с регистрацией сигналов акустической эмиссии;

фиг.8 - фотоснимок системы «Ранис-11»;

фиг.9 - графики суммарной акустической эмиссии (АЭ) при троекратном нагружении образца;

фиг.10 - зависимости суммарной АЭ (ТУ) от времени (t) в процессе обжатия тарельчатых пружин группы 3;

фиг.11 - зависимости суммарной АЭ (N) от времени (t) в процессе обжатия тарельчатых пружин группы 4;

фиг.12 - зависимости суммарной АЭ (N) от времени (t) в процессе обжатия тарельчатых пружин группы 5.

Согласно настоящему изобретению предлагается оперативный способ определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента типа тарельчатой пружины методом акустической эмиссии.

Этот способ заключается в более чем одном нагружении исследуемого упругого элемента нагрузкой до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении. Нагружение исследуемого упругого элемента проводят два раза и кратковременно путем обжатия этого упругого элемента, а сигналы акустической эмиссии регистрируют непрерывно в процессе второго нагружения для определения общего количества импульсов суммарной акустической эмиссии N2. Микроструктуру титанового сплава упругого элемента оценивают по девятибалльной шкале размерности зерна, разделенной на три группы баллов 4-5, 6-7 и 7-8, каждой из которых соответствует отдельный диапазон количества импульсов суммарной акустической эмиссии A1, A2 и A3, и качество микроструктуры по баллам указанной шкалы определяют по следующей зависимости N2≤A1, или N2≤A2, или N2≤A3.

Исследования, которые легли в основу этого способа, проводились на контрольных образцах. Изначально исследовались 3 различные группы пружин из титанового сплава ВТ23 с различными режимами термообработки. Исследования проводились без применения метода регистрации акустической эмиссии.

Группа 3 - (ТП-3) изготовлены из сплава ВТ23. Режим термообработки на операции «Закалка» заключался в нагреве пружины до 850°C, выдержке, при этой температуре, в течение 60 мин и охлаждении в воде. Операция «Старение» заключалась в выдержке ТП-3 в течение 10 часов при температуре 450°C. Определяли физико-механические характеристики титанового сплава ВТ23 ТП-3 путем проведения механических испытаний на растяжение (Таблица 1 - физико-механические характеристики материала ВТ23 группы 3).

Таблица 1
№ образца Режим термообработки (закалка+старение) Физико-механические характеристики
σ0,2, МПа σв МПа δ, % ψ, % KCU, Дж/см2 HRC
1 850°C, 60 мин, вода + 450°С, 10 час 1435 1540 обрыв 2-х голов обрыв 2-х голов 1 48,5÷49,0
2 850°C, 60 мин, вода + 450°C, 10 час 1570 1590 обрыв 2-х голов обрыв 2-х голов 1 48,5÷49,0

Металлографический анализ выполняли на продольных и поперечных микрошлифах после травления в 10% водном растворе плавиковой кислоты (фиг.1). Размер зерна оценивали по шкалам ГОСТ 5639, микроструктуру - по 9-балльной шкале ОСТ 92-9465-81. Исследование микроструктуры материала ТП-3 показал, что структура сплава является двухфазной (α+β), структура однородна, глобулярного типа. Размер первичного α-зерна 1 в сплаве соответствует 4÷5 баллам по ГОСТ 5639. При температуре старения 450°C, в условиях заторможенной диффузии и большого числа мест зарождения вторичной α-фазы 2, частицы ее выделяются по промежуточному механизму и являются очень дисперсными. Позицией 3 обозначена β-фаза (фиг.2). Выделение продуктов распада в этом случае происходит, как правило, по дислокациям и дефектам упаковки, что приводит к значительному росту уровня внутренних напряжений. Размер выделяющихся частиц при температуре старения 450° соответственно составляет <0,1 мкм. Прочностные характеристики сплава выше, а пластические - ниже.

Группа 4 - (ТП-4) изготовлены из сплава ВТ23. Режим термообработки на операции «Закалка» заключался в нагреве тарельчатой пружины до 850°C, выдержке при этой температуре в течение 60 мин и охлаждении в воде. Операция «Старение» заключалась в выдержке ТП-4 в течение 10 часов при температуре 550°C. Определяли физико-механические характеристики титанового сплава ВТ23 ТП-4 путем проведения механических испытаний на растяжение (Таблица 2 - физико-механические характеристики материала ВТ23 группы 4).

Таблица 2
№ образца Режим термообработки (закалка+старение) Механические свойства
σ0,2, МПа σв, МПа δ, % ψ, % KCU, Дж/см2 HRC
1 850°C, 60 мин, вода + 550°C, 10 час 1210 1320 8 19 26 38,5÷39,5
2 850°C, 60 мин, вода + 550°C, 10 час 1230 1325 10 27 28 39,0÷39,5

Металлографический анализ выполняли на продольных и поперечных микрошлифах после травления в 10% водном растворе плавиковой кислоты. Размер зерна оценивали по шкалам ГОСТ 5639, микроструктуру - по 9-балльной шкале ОСТ 92-9465-81. Исследование микроструктуры материала ТП группы 4 показал, что структура сплава двухфазная (α+β), сплав имеет благоприятную однородную (α+β)-структуру глобулярного типа. В сплаве формируется более мелкозернистая структура - размер первичного β-зерна соответствует 6 баллу по ГОСТ 5639, причем как в продольном, так и в поперечном направлениях листа. При более высокой температуре старения - 550°C диффузионный распад происходит по гетерогенному механизму зарождения вторичных выделений. Новая фаза выделяется преимущественно на границах зерен бывших β-зерен и субзерен, а также на уже имеющейся в структуре остаточной (первичной) α-фазе, в результате чего ее размеры несколько увеличиваются, а форма включений становится более равноосной (глобулярной). Размер выделяющихся частиц при этих температурах соответственно ≥0,1 мкм - при 550°C.

Группа 5 - (ТП-5) изготовлены из сплава ВТ23. Режим термообработки на операции «Закалка» заключался в нагреве пружины до 850°C, выдержке, при этой температуре, в течение 60 мин и охлаждении в воде. Операция «Старение» заключалась в выдержке ТП, в течение 10 часов, при температуре 550°C, но следует сказать, что режимы термообработки не были выдержаны. Предположительно на каком-то из режимов термообработки произошли отклонения от заданных режимов. Определяли физико-механические характеристики титанового сплава ВТ23 ТП группы 5, путем проведения механических испытаний на растяжение (Таблица 3 - физико-механические характеристики материала ВТ23 группы 5).

Таблица 3
№ образца Режим термообработки (закалка+старение) Механические свойства
σ0,2, МПа σв, МПа δ, % ψ, % KCU, Дж/см2 HRC
1 850°C, 60 мин, вода + ~550°C, ~10 час 1050 1100 - - - 34
2 850°C, 60 мин, вода + ~550°C, ~10 час 1070 1150 - - - 34,5

Микроструктура исследованных образцов состоит из первичной α-фазы в виде глобулей и пластин, равновесной δ-фазы 3 и вторичной α-фазы 2. В структуре ТП-5 степень коагулированности вторичной α-фазы выше, т.е. при старении после распада мартенситной фазы происходил процесс укрупнения выделившейся вторичной α-фазы. Это привело к снижению твердости материала (Таблица 3). Можно предположить, что время старения тарельчатых пружин было больше 10 час, либо охлаждение после старения было замедленно.

Проведенные исследования качества микроструктуры по микрошлифам позволили прийти к выводу о зависимостях, которые легли в основу нового способа качественного определения микроструктуры сплава упругого элемента.

Были проведены исследования с использованием прибора акустической эмиссии «Ранис-11» (фиг.8). На фотоснимке представлен основной электронный блок системы акустической эмиссии, внешний усилитель, датчик регистрации сигналов, магнитный прижим. Прибор «Ранис-11» применяется для регистрации и измерения сигналов акустической эмиссии с целью поиска дефектов в трубопроводах, сосудах давления, резервуарах, деталях и узлах машин и механизмов с шероховатостью поверхности в местах установки преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ) не более 40 мкм, радиусом кривизны в местах установки ПАЭ не менее 100 мм, скоростью распространения акустического сигнала АЭ 1000…6000 м/с, затуханием акустического сигнала в зоне контроля, соответствующей расстоянию между ПАЭ, не более 70 дБ. Диапазон измерения амплитуды сигнала АЭ 0,3 мВ…10 В (4…100 дБ) (http://www.ooo-pribor.ru/equipment/id23026/).

На фиг.7 изображена схема нагружения тарельчатой пружины в стенде с регистрацией сигналов акустической эмиссии. Этот стенд включает в себя систему 4 акустической эмиссии, подключенную к персональному компьютеру 5 с установленным специальным программным обеспечением. Датчик акустической эмиссии 6 устанавливается на тарельчатую пружину 7 (датчик акустической эмиссии 6 устанавливается на верхнюю кромку пружины при ее максимальной деформации), которая в свою очередь находится в приспособлении для силового нагружения, состоящим из основания со стержнем 8, прижимной трубы 9 и прижимной плиты 10.

В рамках исследования методом акустической эмиссии качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента типа тарельчатой пружины производили троекратные нагружения образцов тарельчатых пружин групп 3, 4 и 5. Полученные результаты уровней сигналов АЭ представляются в виде графических зависимостей на фиг.10-12.

При каждом нагружении каждого образца групп 3, 4 и 5 проводили регистрацию сигналов акуститческой эмиссии для построения зависимостей (АЭ), где

N1 - максимальная суммарная АЭ, зарегистрированная в процессе первого обжатия,

N2 - максимальная суммарная АЭ, зарегистрированная в процессе второго обжатия,

N3 - максимальная суммарная АЭ, зарегистрированная в процессе третьего обжатия.

В общем случае такой график максимальных значений сигналов АЭ при трех обжатиях представлен на фиг.9, где 1 - пружина, тип 1, 2 - пружина, тип 2, 3 - пружина, тип 3.

Способ заключается в том, что уровень сигналов при втором обжатии ограничивается интервалом, в котором регистрируются сигналы для пружин с определенным состоянием микроструктуры. То есть, если:

N2≤A1, то микроструктура сплава соответствует приблизительно (качественно) 4-5 баллу по ГОСТ5639.

N2≤A2, то микроструктура сплава соответствует приблизительно (качественно) 6-7 баллу по ГОСТ5639.

N2≤A3, то микроструктура сплава соответствует приблизительно (качественно) 7-8 баллу по ГОСТ5639.

Проведенные исследования микроструктуры по существующей методике изготовления микрошлифа подтвердили правильность нового способа качественного определения микроструктуры сплава упругого элемента. Более низкий БАЛЛ соответствует более низкому уровню сигналов, 4-5 балл - А1 - 200-250, 6-7 балл - А2 - 550-650,7-8 балл - A3 - 2000-2500.

Новый способ позволит оперативно в условиях массового производства качественно оценить микроструктуру готового изделия без проведения дополнительных испытаний.

Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента, заключающийся в более чем одном нагружении исследуемого упругого элемента нагрузкой до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении, отличающийся тем, что нагружение исследуемого упругого элемента проводят два раза и кратковременно путем обжатия этого упругого элемента, а сигналы акустической эмиссии регистрируют непрерывно в процессе второго нагружения для определения общего количества импульсов суммарной акустической эмиссии N2, при этом микроструктуру титанового сплава упругого элемента оценивают по девятибалльной шкале размерности зерна, разделенной на три группы баллов 4-5, 6-7 и 7-8, каждой из которых соответствует отдельный диапазон количества импульсов суммарной акустической эмиссии A1, A2 и A3, и качество микроструктуры по баллам указанной шкалы определяют по следующей зависимости N2≤A1, или N2≤A2, или N2≤A3.



 

Похожие патенты:

Использование: при акустико-эмиссионной диагностике материалов и конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что на контролируемом изделии устанавливают два преобразователя акустической эмиссии, определяют закон затухания звука, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия в процессе эксплуатации или нагружения, регистрируют моды волн Лэмба в виде волнового пакета, получают частотно-временную зависимость на спектрограммах, выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах определяют расстояние между преобразователями и источником акустической эмиссии, затем, используя ранее установленный закон затухания, рассчитывают координаты дефекта изделия.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля, а именно к виброакустическим методам, и может найти применение для физического контроля железобетонных опор со стержневой напрягаемой арматурой.

Использование: для выявления шумоподобных источников акустической эмиссии во время диагностирования, мониторинга, оценки состояния и ресурса объектов контроля с применением локационных методов акустической эмиссии.

Использование: для исследования деформации и напряжений в хрупких тензоиндикаторах. Сущность: что проводят акустико-эмиссионнные измерения сигналов образования трещин в хрупком тензопокрытии, при этом дополнительно измеряют концентрацию аэрозолей в приповерхностном слое хрупкого тензопокрытия, при этом при скорости изменения нагрузки до 0,1 кН/с с учетом 30-секундной поправки на задержку регистрации диагностируют процесс разрушения оксидной пленки тензоиндикатора и материала подложки.

Использование: для неразрушающего контроля технического состояния промышленных объектов. Сущность: заключается в том, что преобразователь акустической эмиссии содержит корпус и установленный в нем пьезоэлемент с протектором, а также, по меньшей мере, один пьезотрансформатор, соединенный последовательно с пьезоэлементом.

Использование: для определения координат источника акустической эмиссии. Сущность: заключается в том, что на контролируемом изделии на некотором расстоянии друг от друга устанавливают два преобразователя акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия, регистрируют моды волн Лэмба в виде волнового пакета, после представления которого частотно-временной зависимостью на спектрограммах выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах определяют расстояния между преобразователем и источником акустической эмиссии, после чего по полученным результатам рассчитывают координаты дефекта изделия.

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений.

Использование: для контроля прочности железобетонного изделия в условиях чистого изгиба. Сущность: заключается в том, что изделие циклически нагружают от нуля с постепенно возрастающей амплитудой до появления сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения, и по среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия, причем при появлении сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения определяют координаты ее источника (дефекта), амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов, после чего продолжают циклическое нагружение с повышением амплитуды, после каждого разгружения определяют координаты новых источников сигналов акустической эмиссии, амплитуды и нагрузки возникновения сигналов, контролируют изменение амплитуды и нагрузки возникновения сигналов для каждого источника от цикла к циклу, а при их возрастании у одного из источников прекращают нагружения.

Использование: для контроля качества материала образца методом акустической эмиссии. Сущность: способ заключается в том, что выполняют термическое с возрастающей температурой воздействие на образец и регистрацию возникающих в нем сигналов акустической эмиссии, при этом термическому воздействию подвергают серию однотипных из одного материала образцов до температуры 90°C и для каждого из них определяют среднее значение активности акустической эмиссии в диапазоне 30÷90°C, каждый из серии образцов подвергают одноосному механическому нагружению, по результатам которого определяют его предел прочности при сжатии, строят тарировочную кривую, описывающую взаимосвязь между средней активностью акустической эмиссии и пределом прочности материала для всей серии испытанных образцов, по которой определяют прочность материала вновь испытываемых образцов того же типа, по их средней активности термоакустической эмиссии, в диапазоне от 30°C до 90°C.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для выявления трещиновидных дефектов в образцах скальных геоматериалов. .

Использование: для контроля дефектности сляба. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют установку датчиков акустической эмиссии на поверхности холодного сляба в порядке, обеспечивающем контроль всего материала сляба, механическое нагружение сляба за счет использования собственного веса сляба до напряжений от 20 до 80% предела текучести материала сляба, выдержку под нагрузкой не менее 1 мин, регистрацию сигналов акустической эмиссии и их обработку, определение координат источников акустической эмиссии и определение возможности дальнейшего использования сляба в производстве горячекатаной полосы путем сравнения диагностического параметра WАЭ с допустимым значением диагностического параметра [WАЭ] и при WАЭ>[WАЭ] сляб считают непригодным для дальнейшей прокатки. Технический результат: повышение оперативности и точности контроля. 1 ил.

Использование: для акустико-эмиссионного контроля качества сварных стыков рельсов. Сущность изобретения заключается в том, что производят сварку стыка, обрубку грата, регистрируют сигналы акустической эмиссии при остывании сварного шва, измеряют скорость счета сигналов акустической эмиссии, разбивают время контроля на интервалы, по превышению скорости счета сигналов акустической эмиссии порогового значения хотя бы в одном из интервалов судят о качестве сварного шва, при этом дополнительно определяют медиану энергии сигналов акустической эмиссии, задают пороговые величины по средним значениям скорости счета и медианы энергии локализованных сигналов акустической эмиссии в двух равных интервалах времени при остывании сварного шва и при превышении скорости счета и медианы энергии сигналов их пороговых значений на любом из интервалов сварной стык бракуют. Технический результат: повышение достоверности контроля дефектов во время остывания сварного стыка железнодорожных рельсов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения изменения напряженного состояния горного массива. Технический результат направлен на повышение длительности определения изменений напряженного состояния горного массива в окрестностях выработок в ходе непрерывных мониторинговых акустико-эмиссионных измерений перемещения вглубь массива зоны опорного давления. Способ включает размещение в скважине полого цилиндрического звукопровода, прием и анализ параметров распространяющихся в нем ультразвуковых сигналов с помощью установленных на его торцевых поверхностях преобразователей акустической эмиссии. Предварительно на звукопроводе соосно с ним и на некотором расстоянии друг от друга закрепляют не менее двух колец из текстолита, внутренний диаметр которых совпадает с диаметром звукопровода, а внешний - с диаметром скважины. Деформация скважины, вызванная смещением зоны опорного давления, приводит к деформации соответствующих текстолитовых колец и, соответственно, росту акустико-эмиссионной активности в этих дисках. Измеряют разность времен прихода на приемные преобразователи тех сигналов акустической эмиссии, амплитуда которых максимальна из всех приходящих сигналов, причем о глубине зоны опорного давления и изменении ее во времени судят по указанной выше разности времен, известной длине звукопровода и измеренной скорости распространения ультразвука в нем. 4 ил.

Использование: для контроля зоны термического влияния сварных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что сварное соединение подвергают термическому воздействию, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по их параметрам судят о качестве сварного соединения, при этом сигналы акустической эмиссии инициируют локальным термическим воздействием поочередно в точках контроля, расположенных на линии, перпендикулярной сварному шву, строят зависимость параметров данных сигналов для каждой контрольной точки от ее расстояния до сварного шва и по указанной зависимости оценивают размер зоны термического влияния как расстояние между наиболее удаленными от сварного шва контрольными точками, в которых значение суммарной энергии акустических сигналов ниже, чем в основном (не подвергнутом термическому влиянию при сварке) металле сварного соединения. Технический результат: обеспечение возможности оценки размеров зоны термического влияния и контроль структурного состояния металла в данной зоне сварных соединений. 1 ил.

Использование: для диагностики наличия трещин в ходовых частях тележки подвижного состава. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют прием, регистрацию и обработку сигналов от преобразователей акустической эмиссии в процессе движения подвижного состава, который прогоняют по железнодорожному пути, при этом на заданном участке железнодорожного пути создают искусственные неровности в вертикальной плоскости, на которые устанавливают преобразователи акустической эмиссии, по параметрам сигналов с которых судят о наличии трещин в ходовых частях тележки подвижного состава. Технический результат: обеспечение возможности диагностики наличия трещин в ходовых частях тележки подвижного состава без необходимости установки диагностического оборудования на тележку вагона подвижного состава. 2 ил.

Использование: для диагностики и неразрушающего контроля металлических конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии в момент нагружения конструкции, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, при этом сначала устанавливают критические значения нагрузки Pкр и коэффициента регрессии kкр, характеризующего изменение числа сигналов акустической эмиссии к изменению нагрузки для бездефектной конструкции, затем конструкцию нагружают до значения нагрузки, превышающей рабочую на (5…10) %, регистрируют при этом число сигналов и нагрузку линейного участка стационарной акустической эмиссии, регистрируют при этом коэффициент регрессии k0, после чего конструкцию нагружают циклической нагрузкой, амплитудное значение которой повышают постепенно на (2…5) %, и при достижении превышения на (15…20) % рабочей нагрузки нагружение прекращают, если в процессе контроля k0<kкр, то конструкцию считают бездефектной, а при значении k0>kкр конструкцию бракуют. Технический результат: повышение достоверности акустико-эмиссионного контроля металлических конструкций. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

Использование: для акустико-эмиссионной диагностики морских ледостойких сооружений. Сущность изобретения заключается в том, что в критичных узлах конструкции сооружения устанавливают акустико-эмиссионные преобразователи звукового диапазона частот, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам сигналов акустической эмиссии определяют степень дефекта конструкции сооружения, при этом дополнительно устанавливают в критичных узлах конструкции сооружения группу акселерометров, воспринимающих механические напряжения низкочастотных колебаний инфразвукового диапазона частот, а затем вычисляют первую функцию взаимной корреляции между сигналами, поступающими от акустико-эмиссионных преобразователей и акселерометров, а затем вторую функцию взаимной корреляции между сигналами, поступающими от каждой пары ближайших акустико-эмиссионных преобразователей, при этом дефекты сооружения обнаруживают по амплитуде и форме максимумов от каждой функции корреляции, а координаты дефектов определяют по временной задержке максимума второй функции корреляции между каждой парой акустико-эмиссионных преобразователей. Технический результат: повышение надежности обнаружения и диагностики скрытых дефектов морских ледостойких сооружений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для определения оптимальной депрессии на нефтяной пласт. Техническим результатом является повышение точности определения оптимальной депрессии на пласт. Способ включает снятие индикаторной диаграммы зависимости дебита скважины от депрессии на пласт и определение максимума зависимости, соответствующего оптимальной депрессии. Снимают зависимость упруго-деформационной характеристики, например скорости распространения упругой волны от перового давления в образце керна, отобранном из пласта и помещенном в гидрокамеру со всесторонним давлением, соответствующим условиям естественного залегания, затем плавно снижают поровое давление до пластового давления со скоростью, не превышающей скорость релаксации предельных напряжений в керне, о которой судят по отсутствию акустической эмиссии, и далее продолжают снижать поровое давление уже в качестве депрессии на керн, и по началу резкого уменьшения градиента изменения этой зависимости при достижении предела пластичности и возникновения акустической эмиссии судят о предельной величине оптимальной депрессии. 1 ил.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и предназначено для определения прочностных характеристик материала. Сущность изобретения заключается в том, что способ регистрации сигналов акустической эмиссии, в котором образец материала нагружают с помощью гидропресса, и фиксируют сигнал акустической эмиссии, образец подвергают импульсному воздействию, формируя продольную упругую волну, которая стимулирует массовый синхронный выход дислокаций из кристалла материала, что в результате создает суммарный сигнал акустической эмиссии, устойчиво фиксируемый пьезодатчиком. Технический результат - упрощение регистрации и обработки сигнала акустической эмиссии. 2 ил.

Изобретение относится к области соединения или предотвращения относительного смещения деталей машин или элементов конструкций и направлено на возможность осуществления сплошного контроля натяжения болта. Способ заключается в том, что после сборки болтового соединения, перед окончательной затяжкой на болт с использованием специальной смазки для обеспечения акустического контакта устанавливают преобразователь сигналов акустической эмиссии. Затем производят окончательную затяжку, в процессе которой и определенное время после нее регистрируют сигналы акустической эмиссии, и по результатам анализа полученных сигналов акустической эмиссии судят о качестве болтового соединения. 1 ил.
Наверх