Электротермический способ дефектоскопии
Союз Совете кик
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
< 976363 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 11 06.81(21) 3298907/18 25 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 23 11 82.Бюллетень И 43
Дата опубликования описания 23.11.82 (51)M. Кл.
001N 25/72
Ркударстеаииый комитет
CCCP по делам иаобретеиий и открытий (53) УДК 536.6 (088.8) i1
Ю. И. Тялин, В. А. Киперман и Ю. И. Головин
1 с
Тамбовский институт химического машиностроения (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ДЕФЕКТОСКОПИИ
Изобретение относится к контролю электропроводящих материалов и может быть использовано в машиностроительной, авиационной промышленности для обнаружения дефектов и определения их координат.
Известен способ тепловой дефектоско.пии, при котором дефект обнаруживают по увеличению температуры вблизи него ,по сравнению с температурой бездефектной зоны 1 1) .
1О
Однако этот способ не обеспечивает достаточной информативности.
Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является электротермический способ дефектоскопии, основан15 ный на нагреве поверхности изделия токами высокой частоты и регистрации дефектов по. наличию градиента температуры поверхности $2) .
Недостатком известного способа явля ется невозможность обнаружения дефектов в местах,,недоступных для визуального наблюдения температуры.
Е1ель изобретения - повышение информ а тив нос ти сп ос оба путем определения координат вершины трещины в местах,недоступных для визуального контроля температуры.
П ос тавленная цель дос тигае тс я тем, что согласно электротермическому способу дефектоскопии, основанному на нагреве изделия путем пропускания через него электрического тока, регистрируют изменение температуры в трех точках поверхности изделия, измеряют интервал времени bt,„между окончанием импульса тока и моментом достижения температурой максимального значения в каждой из этих точек и определяют положение вершины трещины по точке пересечения сфер, радиусы которых находятся по формуле „ =ч бж ь1 где - номер точил измерения (1 1, 2, 3);
Я - коэффициент температуропроводности материала контролируемого изделия. з 4
Предлагаемый способ был опробован в лабораторных условиях. В прямоугольной пластине из стали 65 толшиной 1 мм и размерами 100: 140 мм от середины длинной стороны был сделан перпендикулярный краевой надрез длиной 15 мм.
Одна термопара была установлена на краю пластины на продолжении надреза, вторая - на краю листа, параллельном надрезу. Расстояние от вершины надреза до первой и втооой термопар были соот» ветственно равны- 85 мм и 70 мм, Сквозь эту пластину пропускали импульсы, тока амплитудой 109 Аlм - и длительнос»
:тью 40 мкс. Максимум температуры на
;первом и втором датчиках был зафиксирован соответственно через 130 с и 90 с.
Тогда расстояния до вершины надреза, вычисленные по предлагаемой формуле, составят
5 7,4 <О AO =0077м
3 97636
Для пояснения сушности предлагаемого способа воспользуемся понятием мгновенного точечного источника теплоты. Физической схемой, воспроизводящей мгновенный точечный источник, является случай, когда в малый объем за весьма малый промежуток времени вводится количество теплоты Я . Электрический ток, концентрируясь у кончика трещины вызывает локальный разогрев этой зоны. 10
Поэтому вершина трещины, обтекаемая .импульсом тока, хорошо соответствует модели мгновенного точечного источника.
После окончания импульса тока тепло вая волна распространяется по телу, под-" чиняясь уравнению теплопроводности, решение которого выражается формулой
g т= С ТЭИ)э/2Е 4Ж Ф
Ч где Т - температура в рассматриваемой точке с координатами Х, 3, 7.; - время, отсчитываемое с момента введения теплоты; я =.Джаро т с. — расстояние яо рассмат риваемой точки от начала координат, где произошло локальное повышение температуры;
С Ч вЂ” объемная теплоемкость,, Таким образом, после окончания импульса тока от вершин трещины распрост о раняется температурная волна. На удалении от ее вершины температура будет сначала возрастать, а потом убывать. Определим момент достижения температурой
Максимального значения. Для этого вычислим первую производную С1Т (dt. д Т 4 7с (Q.-ьжц
90 = 0,064 мм
Электротермический способ дефектоскопии, основанный на нагреве иэделия путем пропускания через него электрического тока,. о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения информативности способа путем определения координат вершины трещины в местах, недопустимьи для . визуального контроля температуры, ре4> гистрируют изменение температуры в трех точках поверхности изделия, измеряют интервал врем ени b „. м ежду окончанием импульса тока и моментом достижения температурой максимального значения в каждой из этих точек и определяют положение вершины трещины по точке пересечения сфер, радиусы которых находят по формуле
k1.=/6мдф„
5$ и приравняем ее нулю. Тогда условие достижения температурой максимального значения будет иметь вид К = 6 & t. 2.
Если фиксировать момент достижения температурой максимального значенияЬ|, то из этого выражения можно определить расстояние то. точки измерения температуры до вершины трещины = 6ждkВычислив расстояние до трех точек измерения, можно определить координаты вершины дефекта по пересечению трех сфер радиусов k< R, н Р>> . Если координаты точек нзмерегип температуры обозначить (l,JJ „,,; ); To KoopljHHQTbl вершины трепн1ны можно найти из следующсй системы уравнений д „=Ь„.-х ) +(ч„-so) +(z -z ) () =1Д,3).
t 1 где l,Ô 10 M /g - температуропроводность стали 65 I .
Таким образом, предлагаемый способ позволяет с удовлетворительной точностью определить координаты вершины трещины даже в местах, где визуальный контроль за температурой в силу каких-либо причин. затруднен или невозможен.
Формула изобретения где 1- номер точки измерения (41,2,д); — коэффициент температуропроводносИсточники информации, принятые во внимание при експертизе
S 976363 Ь ти материала контролируемого нзде- 1. Авторское свидетельство СССР лия. Ж 602842, кл. 002 М 25/73, 1978.
2. Патент США М 3681970, кл. 73-154, опублик. 1970 (прототип).
Составитель . иеловодченко
Редактор В. Иванова . Техред М.Гергель, Корректор У. Пономаренко Заказ 8996/72 Тираж 887 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4
