Способ ультразвукового контроля материала детали

Использование: для оценки исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют установку на поверхность контролируемой детали в месте контроля материала детали раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал детали через ее внешнюю поверхность и прием смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали, причем при приеме смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали дискретно измеряют величины сигналов с момента заданного времени t1 по момент заданного времени t2 с дискретностью (t2-t1)/n, где n число измерений в интервале времени от t1 до t2, запоминают величины измеренных значений, определяют среднее значение измеренных значений отраженных ультразвуковых колебаний и стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний относительно вычисленного среднего значения в интервале времени (t2-t1), после чего определяют стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр для детали, соответствующей предельному состоянию материала, которое определяют экспериментально, доводя материал детали до состояния, предшествующего ее разрушению, что приводит к невозможности эксплуатации детали, далее определяют первую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 для детали после выпуска из производства из того же материала, что и деталь, соответствующая предельному состоянию материала, затем определяют вторую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 для детали из того же материала, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию, далее по двум измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U), далее на основании полученных параметров проводят оценку исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов. Технический результат: обеспечение определения возможности дальнейшей эксплуатации детали. 11 ил.

 

Изобретение относится к области ультразвукового контроля и может быть использовано для оценки исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов (например, литых лопаток и дисков газотурбинных двигателей).

Известен способ ультразвукового контроля структуры листового стекла, заключающийся в том, что в контролируемое листовое стекло ультразвуковым преобразователем излучают ультразвуковые импульсы, ультразвуковые импульсы имеют частоту 7 МГц и более, которые, распространяясь по толщине стекла, отражаются от структурообразующих стекловидных образований и принимаются этим же ультразвуковым преобразователем, а по интенсивности отраженных ультразвуковых импульсов судят о структуре стекла, патент РФ №2004108675, 2005.09.27 «Способ ультразвукового контроля структуры листового стекла», МПК G01N 29/06.

Недостатком данного способа является невозможность оценки исчерпания ресурса деталей из сплавов (например, жаропрочных сплавов литых лопаток газотурбинных двигателей).

Известен «Способ ультразвукового контроля изделий с большим затуханием ультразвука», в котором в изделие вводят широкополосный ультразвуковой зондирующий сигнал, принимают отраженный от дефекта широкополосный эхо-сигнал, опорным гармоническим сигналом сдвигают спектр принятого сигнала в область низких частот, уменьшают частоту опорного сигнала до значения, равного несущей (или средней) частоте зондирующего сигнала, до значения, соответствующего максимуму амплитуды спектра принятого эхо-сигнала, фиксируют эту частоту, выделяют низкочастотную часть спектра принятого сигнала на частоте, равной или меньшей разности несущей (или средней) и зафиксированной частот, а по амплитуде выделенного эхо-сигнала судят о качестве изделия, патент РФ №2006852, 1994.01.30. «Способ ультразвукового контроля изделий с большим затуханием ультразвука», МПК G01N 29/04.

Недостатком данного способа является то, что им невозможно оценить степень исчерпания ресурса деталей из сплавов (например, литых лопаток газотурбинных двигателей) из-за того, что на приемный пьезоэлектрический преобразователь поступает смесь отраженных ультразвуковых колебаний, не представляющих четко сформированный эхо-сигнал от дефекта.

В качестве прототипа выбран патент РФ №2329498, опубликованный 20.07.2008 г., его первый вариант. Способ ультразвукового контроля детали из сплавов включает установку на поверхность контролируемой детали в месте контроля материала детали из сплавов раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал детали через ее внешнюю поверхность и прием смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали, причем при приеме смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали дискретно измеряют величины сигналов с момента заданного времени t1 по момент заданного времени t2 с дискретностью (t2-t1)/n, где n число измерений в интервале времени от t1 до t2, запоминают величины измеренных значений, определяют среднее значение измеренных значений отраженных ультразвуковых колебаний и стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний относительно вычисленного среднего значения в интервале времени (t2-t1) и по увеличению величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний контролируемой детали относительно величины стандартного отклонения аналогично измеренной смеси отраженных ультразвуковых колебаний образца детали, изготовленной из того же материала, что и контролируемая деталь, но после выпуска из производства, оценивают степень исчерпания ресурса детали, где t1 - момент начала заданного времени, t2 - момент окончания заданного времени, n - число измерений в интервале времени от t1 до t2.

Недостатком способа ультразвукового контроля детали из сплавов по прототипу является то, что по данному способу нельзя определить допустимое время дальнейшей эксплуатации деталей.

Решаемая задача предлагаемого способа ультразвукового контроля материала детали заключается в возможности определения допустимого времени дальнейшей эксплуатации деталей.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении возможности определения допустимого времени дальнейшей эксплуатации детали.

Решаемая задача в способе ультразвукового контроля материала детали, включающем установку на поверхность контролируемой детали в месте контроля материала детали раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал детали через ее внешнюю поверхность и прием смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали, причем при приеме смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали дискретно измеряют величины сигналов с момента заданного времени t1 по момент заданного времени t2 с дискретностью (t2-t1)/n, где n число измерений в интервале времени от t1 до t2, запоминают величины измеренных значений, определяют среднее значение измеренных значений отраженных ультразвуковых колебаний и стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний относительно вычисленного среднего значения в интервале времени (t2-t1), достигается тем, что первоначально определяют стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр для детали, соответствующей предельному состоянию материала, которое определяют экспериментально, доводя материал детали до состояния, предшествующего ее разрушению, что приводит к невозможности эксплуатации детали, далее определяют первую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 для детали после выпуска из производства из того же материала, что и деталь, соответствующая предельному состоянию материала, затем определяют вторую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 для детали из того же материала, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию, далее по двум измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U), далее по определенной этой линейной зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз, затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, если Uпрогноз<Uпр, то определяют возможность эксплуатации детали до следующего планового ее обслуживания, для определения остаточного срока службы детали предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз определяют по зависимости T(U), которую определяют, начиная со второго планового обслуживания, уже по трем предыдущим измеренным величинам стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний, данные измерения стандартного отклонения Uk данной детали, определение Uпрогноз и сравнение Uпрогноз с Uпр осуществляют до тех пор, пока стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз не превысит стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, если при определении Uпрогноз и в результате сравнения Uпрогноз и Uпр значение Uпрогноз>Uпр, то деталь снимают с эксплуатации; где:

t1 - момент начала заданного времени,

t2 - момент окончания заданного времени,

n - число измерений в интервале времени от t1 до t2,

Uпр - стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний для детали, соответствующей предельному состоянию материала,

U1 - стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний для детали после выпуска из производства,

U2 - стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний для детали, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию,

Uk - стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний для детали, по времени эксплуатации соответствующей очередному плановому обслуживанию,

T(U) - линейная зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний,

Uпрогноз - предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний, определяемое по зависимости T(U).

На фиг. 1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа ультразвукового контроля материала детали.

На фиг.. 2 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе первого планового обслуживания.

На фиг. 3 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе второго планового обслуживания.

На фиг. 4 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе третьего планового обслуживания.

На фиг. 5 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе четвертого планового обслуживания.

На фиг. 6 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе пятого планового обслуживания.

На фиг. 7 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе шестого планового обслуживания.

На фиг. 8 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе седьмого планового обслуживания.

На фиг. 9 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе восьмого планового обслуживания.

На фиг. 10 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе девятого планового обслуживания.

На фиг. 11 изображена зависимость времени эксплуатации детали от величины стандартного отклонения смеси ультразвуковых колебаний на этапе десятого планового обслуживания.

Устройство для реализации способа ультразвукового контроля материала детали, изображенное на фиг. 1, содержит последовательно соединенные генератор ультразвуковых колебаний 1, аналого-цифровой преобразователь 2, электронную вычислительную машину (ЭВМ) 3, также содержит раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь 4, состоящий из передающего пьезоэлектрического преобразователя 5 и приемного пьезоэлектрического преобразователя 6. Второй выход генератора ультразвуковых колебаний 1 соединен со входом передающего пьезоэлектрического преобразователя 5, выход приемного пьезоэлектрического преобразователя 6 соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 2. На фиг. 1 изображен образец контролируемой детали 7, контактная жидкость 8, помещаемая на контролируемую деталь 7. Контактная жидкость 8 может быть в виде 0,5% раствора хромпика в глицерине. Все перечисленные выше блоки имеют систему электропитания, которая на чертеже не показана.

ЭВМ 3 - это соединенные между собой процессор, монитор, клавиатура.

Посредством клавиатуры в ЭВМ 3 вводят программу.

Рассмотрим осуществление предлагаемого способа ультразвукового контроля материала детали с помощью устройства, изображенного на фиг. 1.

В способе ультразвукового контроля материала детали устанавливают на поверхность контролируемой детали 7 в месте контроля материала детали 7 раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь 4, включают устройство, изображенное на фиг. 1, вводят импульсы ультразвуковых колебаний от генератора ультразвуковых колебаний 1 в материал детали 7 через ее внешнюю поверхность и принимают смесь отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали 7, полученный сигнал направляется в аналого-цифровой преобразователь 2, затем - в ЭВМ 3, причем при приеме смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали 7 дискретно измеряют величины сигналов с момента заданного времени t1 по момент заданного времени t2 с дискретностью (t2-t1)/n, где n число измерений в интервале времени от t1 до t2, запоминают величины измеренных значений, определяют среднее значение измеренных значений отраженных ультразвуковых колебаний и стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний относительно вычисленного среднего значения в интервале времени (t2-t1). Первоначально определяют стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр для материала детали, например жаропрочного сплава ЖС6УВИ, соответствующего предельному состоянию материала, которое определяется экспериментально, доводя материал детали до состояния, предшествующего ее разрушению, что приводит к невозможности эксплуатации детали. В примере конкретной реализации это значение составило 167,8 мВ.

n - может составлять, например, 800 измерений через 20 нс, в интервале времени от t1=24 мкс до 12=40 мкс.

Далее аналогично описанному выше определяют первую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 для детали из того же материала после выпуска из производства, в примере конкретной реализации это значение U1 составило 8 мВ.

Затем аналогично определяют вторую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 для той же детали, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию, которое составляет в примере конкретной реализации 16000 ч. В примере конкретной реализации U2 составило 16 мВ.

Далее по двум измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 и стандартному отклонению смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U1,U2) в программной среде MS Excel, которое установлено в ЭВМ 3.

Программная среда MS Excel - это приложение к ЭВМ, разработанное и поставляемое корпорацией Microsoft, позволяющее осуществлять математическую обработку экспериментальных данных.

Зависимости T(U) отображаются на мониторе ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U1,U2) представлено на фиг. 2. Значения величин U1,U2, графики зависимостей T(U1,U2) отображаются на мониторе ЭВМ 3.

Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 32000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз1, в примере конкретной реализации которое составило 24 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз1, составляющего 24 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз1<Uпр, т.е. 24<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Если Uпрогноз1 был бы больше Uпр, то был бы сделан вывод о снятии детали с эксплуатации.

Далее, на этапе второго планового обслуживания, которое составляет 32000 ч, аналогично определяют третью величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U3 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U3 составила 27 мВ.

Далее по трем измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1, U2 и U3 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U1, U2, U3) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U1,U2,U3) представлено на фиг. 3 и будет отображено на мониторе ЭВМ 3. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 48000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз2, в примере конкретной реализации которое составило 36,2 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз2, составляющего 36,2 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз2<Uпр, т.е. 36,2<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Далее, на этапе третьего планового обслуживания, которое составляет 48000 ч, аналогично определяют четвертую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U4 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U4 составила 34 мВ.

Далее по трем последним измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2, U3, U4 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U2,U3,U4) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U2,U3,U4) представлено на фиг. 4. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 64000 ч. от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз3, которое составило 44 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз3, составляющего 44 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз3<Uпр, т.е. 44<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Далее, на этапе четвертого планового обслуживания, составляющего 64000 ч, аналогично определяют пятую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U5 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U5 составила 48 мВ.

Далее по трем последним измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U3, U4, U5 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U3,U4,U5) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U3,U4,U5) представлено на фиг. 5. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 80000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз4, которое составило 58,1 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз4, составляющего 58,1 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз4<Uпр, т.е. 58,1<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Далее, на этапе пятого планового обслуживания, которое составляет 80000 ч, аналогично определяют шестую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U6 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U6 составила 57 мВ.

Вся обработка данных осуществляется устройством, представленным на фиг. 1.

Далее по трем последним измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U4, U5, U6 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U4,U5,U6) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U4,U5,U6) представлено на фиг. 6. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 96000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз5, которое составило 69,7 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз5, составляющего 69,7 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз5<Uпр, т.е. 69,7<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Далее, на этапе шестого планового обслуживания, которое составляет 96000 ч, аналогично определяют седьмую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U7 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U7 составила 73 мВ.

Далее по трем последним измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U5, U6, U7 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U5,U6,U7) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U5,U6,U7) представлено на фиг. 7. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 112000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз6, которое составило 85 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз6, составляющего 85 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз6<Uпр, т.е. 85<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Далее, на этапе седьмого планового обслуживания, которое составляет 112000 ч, аналогично определяют восьмую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U8 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U8 составила 87 мВ.

Далее по трем последним измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U6, U7, U8 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U6,U7,U8) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U6,U7,U8) представлено на фиг. 8. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 128000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз7, которое составило 102,4 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз7, составляющего 102,4 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз7<Uпр, т.е. 102,4<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Далее, на этапе восьмого планового обслуживания, которое составляет 128000 ч. аналогично определяют девятую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U9 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U9 составила 105 мВ.

Далее по трем последним измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U7, U8, U9 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U7,U8,U9) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U7,U8,U9) представлено на фиг. 9. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 144000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз8, которое составило 120,5 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз8, составляющего 120,5 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз8<Uпр, т.е. 120,5<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Далее, на этапе девятого планового обслуживания, которое составляет 144000 ч, определяют десятую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U10 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U10 составила 129 мВ.

Далее по трем последним измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U8, U9, U10 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U8, U9, U10) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U8, U9, U10) представлено на фиг. 10. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 160000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз9, которое составило 149,3 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз9, составляющего 149,3 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз9<Uпр, т.е. 149,3<167,8, допускается эксплуатация детали до следующего планового ее обслуживания.

Далее, на этапе десятого планового обслуживания, которое составляет 160000 ч, определяют одиннадцатую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U11 для той же детали. В примере конкретной реализации данная величина U11 составила 153 мВ.

Далее по трем последним измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U9, U10, U11 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U9, U10, U11) в программной среде MS Excel, введенной в ЭВМ 3.

Уравнение зависимости T(U9, U10, U11) представлено на фиг. 11. Далее по определенной этой зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания, составляющему 176000 ч от начала эксплуатации, определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз10, которое составило 177 мВ. Затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз10, составляющего 177 мВ, и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, составляющего 167,8 мВ. Так как Uпрогноз10>Uпр, т.е. 177>167,8, деталь снимают с эксплуатации.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении возможности определения допустимого времени дальнейшей эксплуатации детали. По сравнению с прототипом предлагаемый способ ультразвукового контроля материала детали позволяет определить прогнозируемую величину значения стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний, предшествующую разрушению детали, т.е. определяет возможность или невозможность ее дальнейшей эксплуатации.

Способ ультразвукового контроля материала детали, включающий установку на поверхность контролируемой детали в месте контроля материала детали раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал детали через ее внешнюю поверхность и прием смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали, причем при приеме смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали дискретно измеряют величины сигналов с момента заданного времени t1 по момент заданного времени t2 с дискретностью (t2-t1)/n, где n - число измерений в интервале времени от t1 до t2, запоминают величины измеренных значений, определяют среднее значение измеренных значений отраженных ультразвуковых колебаний и стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний относительно вычисленного среднего значения в интервале времени (t2-t1), отличающийся тем, что первоначально определяют стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр для детали, соответствующей предельному состоянию материала, которое определяют экспериментально, доводя материал детали до состояния, предшествующего ее разрушению, что приводит к невозможности эксплуатации детали, далее определяют первую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 для детали после выпуска из производства из того же материала, что и деталь, соответствующая предельному состоянию материала, затем определяют вторую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 для детали из того же материала, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию, далее по двум измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U), далее по определенной этой линейной зависимости и известному сроку следующего планового обслуживания определяют предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз, затем сравнивают величины стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, если Uпрогноз<Uпр, то определяют возможность эксплуатации детали до следующего планового ее обслуживания, для определения остаточного срока службы детали предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз определяют по зависимости T(U), которую определяют, начиная со второго планового обслуживания, уже по трем предыдущим измеренным величинам стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний, данные измерения стандартного отклонения Uk данной детали, определение Uпрогноз и сравнение Uпрогноз с Uпр осуществляют до тех пор, пока стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпрогноз не превысит стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр, если при определении Uпрогноз и в результате сравнения Uпрогноз и Uпр значение Uпрогноз>Uпр, то деталь снимают с эксплуатации; где:
t1 - момент начала заданного времени,
t2 - момент окончания заданного времени,
n - число измерений в интервале времени от t1 до t2,
Uпр - стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний для детали, соответствующей предельному состоянию материала,
U1 - стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний для детали после выпуска из производства,
U2 - стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний для детали, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию,
Uk - стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний для детали, по времени эксплуатации соответствующей очередному плановому обслуживанию,
T(U) - линейная зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний,
Uпрогноз - предполагаемое значение стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний, определяемое по зависимости T(U).



 

Похожие патенты:

Использование: для обнаружения дефектов при ручном и автоматическом контроле. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают с помощью ультразвукового преобразователя в контактной среде импульс продольной волны, которая падает на поверхность объекта контроля под углом, значение которого больше первого критического угла и меньше второго критического угла, анализируют амплитуду зарегистрированных эхосигналов.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, устройствам исследований и может быть использовано для контроля характеристик преобразователей, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.

Использование: для оценки качества участка сварки в стальном материале неразрушающим методом с использованием ультразвуковых волн. Сущность изобретения заключается в том, что модуль задания точки измерений задает произвольную точку измерений рядом с участком сварки внутри стального материала и предполагает виртуальную отражающую поверхность, которая содержит эту точку измерений и параллельна направлению линии сварки.

Использование: для определения среднего диаметра зерна металлических изделий посредством ультразвукового излучения. Сущность изобретения заключается в том, что определение среднего диаметра зерна DЗ металла выполняют с использованием градуировочного графика отношения U′ величины структурного шума USN к импульсу релеевской волны UR, описываемого линейной зависимостью DЗ=a+b·U′, где a и b - структурные коэффициенты.

Использование: для исследования дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ исследования дефектов включает в себя: первый этап подачи высокочастотного сигнала во множество катушек индуктивности, которые расположены смежно по отношению друг к другу таким образом, что они частично накладываются друг на друга, в электромагнитном ультразвуковом зонде для генерации ультразвукового колебания в исследуемом объекте; второй этап приема B-эха ультразвукового колебания с использованием каждой из множества катушек индуктивности; третий этап приема F-эха ультразвукового колебания с использованием каждой из множества катушек индуктивности; четвертый этап корректировки интенсивности сигнала B-эха, принятого каждой из множества катушек индуктивности, на основе рабочего состояния каждой из множества катушек индуктивности; и пятый этап вычисления отношения посредством деления интенсивности сигнала F-эха на интенсивность скорректированного сигнала B-эха для каждой из множества катушек индуктивности и оценки внутреннего дефекта исследуемого объекта на основе результата вычисления отношения.

Использование: для обнаружения и контроля дефектов изделий из металла. Сущность изобретения заключается в том, что металлическое изделие сканируют зондирующим сигналом, формирующимся передающим устройством, а возникающий в дефектном металлическом изделии сигнал принимают с помощью приемного устройства, при этом зондирующий сигнал формируют в виде 1-й гармоники сигнала, а в качестве отраженного от металлического изделия принимают 3-ю гармонику этого сигнала, возникающую в дефекте.

Использование: для неразрушающего контроля литых корпусных деталей. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют секторное сканирование датчиком ФАР посредством качания луча с одновременным перемещением датчика ФАР по участку контроля сначала в поперечной, а затем в продольной плоскости в прямом и обратном направлении, причем направление перемещения датчика ФАР осуществляют в плоскости качания луча, проводят автоматическую запись результатов ультразвукового контроля совместно с записью координат перемещений датчика ФАР на поверхности участка контроля, посредством анализа записанных данных для каждого угла ввода секторного сканирования находят координаты ФАР на поверхности участка контроля, в которых амплитуда эхо-сигнала превышает уровень фиксации амплитуды эхо-сигнала, соответствующий дефекту, по найденным координатам на поверхности участка контроля и с учетом углов ввода секторного сканирования для каждой координаты, на которых определена максимальная амплитуда эхо-сигнала, определяют координаты точек в сечении отливки с амплитудой эхо-сигнала, превышающей уровень фиксации, причем условную протяженность дефекта определяют как расстояние между крайними положениями проекции определенных точек на плоскость сканирования.

Изобретение относится к способам оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) и может быть использовано для определения механических напряжений и деформаций элементов сложных конструкций расчетно-экспериментальным методом.

Использование: для ультразвукового контроля изделия по всему сечению. Сущность: заключается в том, что на поверхность контролируемого изделия устанавливают систему пьезоэлектрических преобразователей, чередующих работу совмещенного и раздельного режимов излучения-приема ультразвуковых колебаний и, перемещая систему пьезоэлектрических преобразователей вдоль продольной оси контролируемого изделия, излучают в него наклонным пьезоэлектрическим преобразователем ультразвуковые колебания и регистрируют эхо-сигналы, отраженные от вертикальных, вертикально ориентированных, горизонтальных и горизонтально ориентированных стандартных и нестандартных отражателей (дефектов), расположенными в проекции плоскости распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии одним или множеством прямых пьезоэлектрических преобразователей, при этом излучение ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие производится одним пьезоэлектрическим преобразователем с заданным углом ввода ультразвуковых колебаний, а прием эхо-сигналов одним или множеством прямых пьезоэлектрических преобразователей с углом приема эхо-сигналов 0° в одном цикле.

Использование: для контроля качества изготовления и оценки усталостной прочности литых лопаток с направленной кристаллизацией высокотемпературных турбомашин. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают в материале изделия поверхностные ультразвуковые механические импульсы, фиксируют изменение времени прохождения ультразвуковыми механическими волнами определенного расстояния по поверхности изделия и по количеству и местоположению зафиксированных изменений времени распространения определяют количество макрозерен и местоположение границ макрозерен. Технический результат: увеличение точности оценки физико-механических свойств материалов и изделий, состоящих из нескольких макрозерен, каждое из которых обладает своей собственной и неизвестной ориентацией в пространстве и/или физико-механическими свойствами, отличающимися от других макрозерен. 1 ил.

Использование: для коррекции позиции дефекта. Сущность изобретения заключается в том, что способ коррекции позиции дефекта включает в себя: генерацию ультразвуковой вибрации на поверхности объекта обследования, к которому присоединена проводящая лента; регистрацию F-эхосигнала и B-эхосигнала ультразвуковой вибрации; выявление псевдодефектов с помощью проводящей ленты на основании обнаруженных значений F-эхосигнала и B-эхосигнала; получение позиционной информации псевдодефектов; получение разности между фрагментами позиционной информации псевдодефектов на основании позиционной информации псевдодефектов; и коррекцию позиционной информации внутренних дефектов на основании разности. Технический результат: повышение точности определения позиции дефекта. 6 з.п. ф-лы, 29 ил.

Использование: для определения остаточных механических напряжений в сварных соединениях различных трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эхо-методом времен распространения продольных и поперечных упругих волн, при этом для оценки напряжений используются коэффициенты Пуассона ν31 и ν32 материала, определяемые через времена распространения продольных и поперечных упругих волн. В зонах трубопровода, где отсутствуют остаточные напряжения, имеет место линейная зависимость между коэффициентами Пуассона ν31 и ν32. Присутствие остаточных сварочных напряжений приводит к отклонению точек {ν31; ν32} от исходной линейной зависимости. По величине отклонения оценивают разность кольцевых и осевых напряжений σ2-σ1. Технический результат - определение распределения разности осевого и кольцевого главных напряжений на исследуемом участке трубопровода в режиме, не требующем разгрузки конструкции. Технический результат: обеспечение возможности определения распределения разности осевого и кольцевого главных напряжений на исследуемом участке трубопровода в режиме, не требующем разгрузки конструкции. 3 ил.

Изобретение может быть использовано при восстановлении наплавкой крупногабаритных деталей типа валов, в частности судовых гребных и промежуточных валов. После предварительного контроля восстанавливаемой поверхности на наличие дефектов в виде несплошностей металла исследуют неразрушающим методом контроля макроструктуру металла в поперечном сечении детали на предполагаемом участке перехода от металла наплавки к основному металлу, соответствующем опасному сечению детали. В упомянутом поперечном сечении детали определяют границы обезуглероживания участков металла, окаймляющих выявленные неметаллические включения. С учетом расположения скоплений неметаллических включений определяют участки начала и окончания наплавочного процесса на расстоянии К≥с от ближайшей границы обезуглероживания, где с - зона его термического влияния. Способ обеспечивает повышение надежности и долговечности эксплуатации отремонтированных валов. 5 ил.

Использование: для измерения внутренних механических напряжений при ультразвуковом неразрушающем контроле. Сущность изобретения заключается в том, что в нагруженный исследуемый объект и ненагруженный его аналог вводят импульсы ультразвуковых продольных и поперечных волн, принимают приемным преобразователем прошедшие сигналы и дополнительно принимают трансформированные поперечные волны от падающих на исследуемый объект продольных волн и трансформированные продольные волны от падающих на исследуемых объект поперечных волн, измеряют времена прохождения этих волн в нагруженном и ненагруженном объекте, определяют изменение времени задержки прошедших сигналов, а величину напряжения определяют по определенному математическому выражению, причем используют приемный и излучающий преобразователи с углом ввода продольных ультразвуковых колебаний, равным 18°. Технический результат: обеспечение возможности существенного упрощения процесса определения напряжения и повышение достоверности контроля. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к динамической локализации дефекта в дефектном изделии, полученном ковкой. Система локализации дефекта содержит средства обработки для моделирования операции ковки при помощи численного решения уравнений с получением набора моделей формования изделия, средства ввода для предоставления указанному средству обработки данных относительно дефекта в изделии, средства обработки для добавления к первой модели из набора отметчика дефекта и средства визуализации для отслеживания во времени отметчика дефекта. Отслеживание ведут на основе первой отмеченной модели ретроспективно или в перспективе. В результате обеспечивается возможность диагностировать распределение дефекта внутри изделия. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: для контроля дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля дефектов включает в себя: первый процесс формирования ультразвуковых колебаний в поверхности стального листа; второй процесс обнаружения эхо-сигнала F и эхо-сигнала B в ультразвуковых колебаниях; третий процесс корректировки значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного на конце стального листа, на основе значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного в области общей оценки, причем область общей оценки является областью иной, чем конец стального листа; и четвертый процесс оценивания внутреннего дефекта стального листа на основе значения обнаружения эхо-сигнала F, полученного во втором процессе, и значения обнаружения эхо-сигнала B, скорректированного в третьем процессе на конце стального листа. Технический результат: обеспечение возможности точно обнаруживать отраженные волны в окрестности кромки контролируемого объекта при электромагнитной ультразвуковой дефектоскопии. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

Использование: для определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов состоит из следующих этапов: предварительная загрузка данных о потерях металла; разбиение на зоны в каждой области потери металла с вычислением объема каждой зоны; подсчет объемов во всех зонах областей потерь металла и вычисление общего объема для всего анализируемого участка трубопровода. Технический результат: обеспечение возможности определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов.

Использование: для выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном. Сущность изобретения заключается в том, что два многоэлементных ультразвуковых преобразователя размещают на поверхности контролируемого изделия в заранее рассчитанном положении, излучают и фиксируют ультразвуковые эхо-импульсы, восстанавливают множество парциальных изображений, получают изображение дефектов, используя несколько путей от излучающего до приемного преобразователя с отражением от дна и поверхности, суммируют восстановленные парциальные изображения для каждого положения преобразователей. Технический результат: обеспечение возможности выявления плоскостных дефектов, находящихся на глубине половины толщины изделия и не выходящих на дно или поверхность изделия с целью повышения достоверности ультразвукового контроля. 3 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью ультразвуковых волн акустическими контрольно-измерительными приборами и может быть использовано при неразрушающем контроле материалов и изделий в различных областях промышленности. Управляемый аттенюатор ультразвукового дефектоскопа содержит Г-образный аттенюатор 1, содержащий входной переменный резистор 2, резистор 3 и аналоговый ключ 4, подключенный к управляемому калиброванному усилителю 5. Управляемый калиброванный усилитель 5 содержит управляемый усилитель 6, выходы которого подключены к согласующему устройству 7, подключенному к управляемому усилителю 8. Выходы управляемого усилителя 8 соединены с устройством 9 управления и измерения, которое соединено со входом управления усилителем 6, со входом управления усилителем 8, аналоговым ключом 4 и дисплеем 10. Технический результат заключается в улучшении достоверности контроля дефектов деталей за счет повышения разрешающей способности дефектоскопа при определении размеров дефектов и их расположения. 1 ил.

Использование: для оценки исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют установку на поверхность контролируемой детали в месте контроля материала детали раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал детали через ее внешнюю поверхность и прием смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали, причем при приеме смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали дискретно измеряют величины сигналов с момента заданного времени t1 по момент заданного времени t2 с дискретностью n, где n число измерений в интервале времени от t1 до t2, запоминают величины измеренных значений, определяют среднее значение измеренных значений отраженных ультразвуковых колебаний и стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний относительно вычисленного среднего значения в интервале времени, после чего определяют стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр для детали, соответствующей предельному состоянию материала, которое определяют экспериментально, доводя материал детали до состояния, предшествующего ее разрушению, что приводит к невозможности эксплуатации детали, далее определяют первую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 для детали после выпуска из производства из того же материала, что и деталь, соответствующая предельному состоянию материала, затем определяют вторую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 для детали из того же материала, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию, далее по двум измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T, далее на основании полученных параметров проводят оценку исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов. Технический результат: обеспечение определения возможности дальнейшей эксплуатации детали. 11 ил.

Наверх