СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДЕФЕКТОВ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ СИЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Российский патент 2007 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и диагностики материалов по сигналам акустической эмиссии (АЭ) и может быть использовано для определения степени поврежденности металлических материалов при силовом воздействии, а также в качестве критериев их прочности и ресурса работоспособности.

Цель изобретения - повышение точности определения количественной меры дефектности типа микропор и микротрещин, образующихся при пластическом деформировании материала в процессе силового воздействия.

Известен способ контроля нарушения сплошности при термическом воздействии на сплавы SU № 1599758 (опубл. 15.10.90. Бюл. № 38), при котором показатель нарушения сплошности вычисляют по эмпирически установленной зависимости суммарного счета АЭ от показателя нарушения сплошности. Однако коэффициент пропорциональности в эмпирической зависимости определяют предварительно по усредненным результатам испытания эталонного образца, что снижает точность определения степени реальной дефектности, развивающейся в исследуемом образце. Кроме того, в данном способе не разделяются сигналы АЭ, связанные с пластической деформацией, и сигналы, связанные с образованием несплошностей.

Задачей настоящего изобретения является непосредственное измерение концентрации дефектов типа микропор или микротрещин, другими словами нарушения сплошности, возникающей при пластическом деформировании материала в процессе силового воздействия.

Установлено, что процесс механического деформирования и разрушения - многостадийный (Черемской П.Г., Слезов В.В., Бетехтин В.И. Поры в твердом теле. - М.: Энергоатомиздат, 1990 - стр. 172). При пластическом деформировании металлических материалов в области деформационного упрочнения между пределом текучести и пределом прочности существует точка деструкции D - точка перехода к пластически-деструкционной стадии деформирования, после которой происходит разрыхление материала, т.е. образование микропор и микротрещин (Рыбакова Л.М. Механические закономерности деструкции металла при объемном и поверхностном пластическом деформировании. - Проблемы машиностроения и надежности машин. 1998, № 5, с.113-123). Общая деформация на этой стадии складывается из компонент пластической и деструкционной деформаций.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются: установление точки деструкции D - начала развития дефектов и определение величины деструкционной компоненты деформации по зависимости общего количества актов АЭ от остаточной деформации (Березин А.В., Козинкина А.И., Рыбакова Л.М. Акустическая эмиссия и деструкция пластически-деформированного металла // Дефектоскопия, 2000, № 3, с. 9-14). Это позволяет определять концентрацию дефектов, согласно соотношению:

где ΔV - приращение единичного объема за счет роста дефектов. V - первоначальный единичный объем, ε - остаточная деформация, ε_d - деструкционная компонента остаточной деформации, обусловленная развитием дефектов.

На фиг.1 представлена типичная деструкционная диаграмма, полученная с помощью метода АЭ, и поясняется определение точки деструкции D; отрезка δ_р, соответствующего пластической компоненте деформации и отрезка δ_d, соответствующего деструкционной компоненте деформации, δ - отрезок, соответствующий общей остаточной деформации, точка В соответствует пределу прочности.

Способ осуществляется следующим образом.

Образец подвергают одноосному растяжению (сжатию) и одновременно регистрируют суммарное количество актов АЭ N_a и остаточную деформацию ε.

Зависимость аппроксимируют ломаной линией, по которой определяют точку деструкции D как точку первого излома, и измеряют отрезок δ_d как показано на фиг.1. Концентрацию дефектов вычисляют по формуле:

где

Таким образом, предлагаемый способ позволяет выполнить количественное измерение дефектности, образующейся при пластическом деформировании материала в процессе силового воздействия.

Пример.

Отожженный образец Ст.45 подвергали одноосному растяжению, регистрировали суммарное количество актов АЭ и продольную остаточную деформацию.

На фиг.2 представлена полученная экспериментальная зависимость Концентрацию дефектов определяли в трех точках, как показано на фиг.2:

Полученные данные хорошо согласуются с результатами, полученными другими способами анализа (Березин А.В. Влияние повреждений на деформационные и прочностные характеристики твердых тел. М.: Наука, 1990 - стр.43).

Использование: для измерения концентрации дефектов при пластическом деформировании материалов в процессе силового воздействия. Сущность заключается в том, что при измерении концентрации дефектов при пластическом деформировании материалов в процессе силового воздействия одновременно регистрируют количество актов акустической эмиссии N_a и остаточную деформацию ε, после чего по зависимости параметров акустической эмиссии от остаточной деформации в виде: определяют точку начала деструкции, деструкционную компоненту деформации ε_d и концентрацию дефектов с согласно отношению: Технический результат: измерение концентрации дефектов типа микропор или микротрещин, возникающих при пластическом деформировании материала в процессе силового воздействия. 2 ил.

Способ измерения концентрации дефектов при пластическом деформировании материалов в процессе силового воздействия, заключающийся в том, что одновременно регистрируют количество актов акустической эмиссии N_a и остаточную деформацию ε, характеризующийся тем, что, с целью повышения точности измерения по зависимости параметров акустической эмиссии от остаточной деформации в виде определяют точку начала деструкции, деструкционную компоненту деформации ε_d и концентрацию с дефектов согласно отношению