Способ определения уровня остаточных напряжений Советский патент 1983 года по МПК G01B17/04 

Изобретение неразрушающего использовано в строения. Известен ультразвуковой способ оп- 5 ределения уровня остаточных напряжений., при котором методом акустическо эмиссии фиксируют нагрузку соответствующую пределу текучести матери ала и определяют относительное изме нение скорости распространения ультра звчкооып волн в изделии, по которому судлт о оеличине остаточных иапряже- НИИ l . Способ сложен и требует дополнительного специального оборудования уст ройства- регистрац ии скорости распрост ранения ультразвуковых волн. Наиболее близким к изобретение яв ляется способ определения уровня ос татомных напряжений, заключающийся а том, что стимулируют изменение величины акустическрй эмиссии образца, регистрируют это изменение и по его ; величи-«а определяют уровень осгатоцных напряжений. Параметры акустической эмиссии регистрируют при наг.руже нии образца и по интенсивному росту амплитуды акустической эмиссии onpieделяют критическую нагрузку, затем определяют разность разрушающей и кр тической нагрузок, находят величину нагрузки, приведенную к разрушающей нагрузке изделия с нулевым уровнем остаточным напря)«ений, и рассчитывают значение уровня остаточных напряжений в контролируемом образце Сз 3« Недостатком способа является его сложность, так как существует необходимость предварительного разрушения партии однотипных образцов Для определения разрушающей нагрузку, в результате чего велики матвриапь ные затраты при использовании способа, невозмох ность применения его для пластичных материалов/ когда необходимо учитывать не только предел проч ности, но и предел.текучести материала. Цель изобретения - упрощение способа. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения , уровня остаточных напряжений, заключающемуся в том, что стимулируют изменение величины акустической эмисси образца j регистрируют это изменение и по его величине определяют уровень остаточных напряжений, стимулируют и V1033865 относится к средстввм контроля и может быть любой отрасли машино- . менение величины акустической эмиссии нагреванием образца, регистрируют первый максимум интенсивности акустической эмиссии, регистрируют соответствующую ему температуру образца и рассчитывают уровень -остаточных напряжений GQ партии изделий при комнатной температуре по формуле (С,(в-0,Ъ1 где &л гомологическая температура; GY- предел текучести материала при гомологической температуре©; /Ь - температурный коэффициент релаксации остаточных напряжений. На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - графики изменения предела текучести материала - 1 и уровня остаточных напряжений в образце - 2« Устройство содержит размещенный на образце 1 волновод 2 с прикрепленной к нему термопарой 3. Образец t помещен печь . Пьезоэлектрический датчик5 помещен на торец волновода 2 и подсоединен к входу регистратора 6 акустической эмиссии, который соединен с циф ропечатающим блоком 7. Термопара 3 соединена с цифровым милливольтметром 8, выход которой также соединен с цифропечатающим блоком 7. fr основу способа положена зависимость мехеду пределом Текучести, уровнем остаточных напряжений и темпераТурой. С повышением температуры предел текучести и уровень остаточнцх напряжений снижаются,причем изменение предела текучести происходит более интенсивно, чем уровня остаточных наг|р}1 хений. Следовательно существует точка пересечения двух кривых, которая соответствует смене механизма релаксации остаточных напряжений ползучести на пластическую деформацию. При достижении остаточными напряжениями предела текучести в образце возникают упругие механические волны акустическая эмиссйия, интенсивность которой резко возрастает при нагревании образца. Способ осущестйллот следующим образом. Нагреванием образца стимулируют изменение величины акустической эмиссии, регистрируют первый максимум интенсивности акустической эмиссии и соответствующую ему температуру образца. По полученным донным рассчитывают уровень остаточных напряжении партии изделии при комнатной температуре по формуле |,e, р (в - 0,3) О ) |опнсыоа|йцей релаксацию остаточных на:прлжений в интервале гомологических температур 0,. При температуре ;0, температуры плавления материала уровень остаточных напряжений не изменяется. Температурный коэффициент js релаксации остаточных напряжений, характериэукхцйй изменение уровня остаточных напряжений при изменении температуры, зависит от химического состава стали. Для углеродистых марок стали устаноолена следующая зависимость /Ь ( ) + {632i50 С, (2) где С - солерк аниё углерода в сталиД П р им е р. П0И нагревании образца, изготовленного из стали20, первый пик интенсивности акустической эмиссии зафиксирован при 300°, что в пёреврде на гомологическую температуру соответствует0,38. Предел текучее ти для стали 20 при этой температуре равен 18,5 кг/мм2 или 181,5НПа. Температурный коэффициент релаксации остаточных,напрямений для стали 20 по формуле ( 2 ) составит + 632 0,2 296,4 МПа. i Подставив полученное значение, в формулу (l), находят уровень остаточных напряжений в изделии при комнатной температуре 10 5 181,5 + 296 (0,38-0,31- 20,2 МПа Устройство для осуществления способа работает следующим образом. Образец 1, например участок контактного рельса для подвода тока метрополитена длиной 200 мм, нагревают со скоростью 8 в минуту. Параллельно с нагревом регистрируют интенсивность акуст 1ческой эмиссии с помощью датчика 5, регистратора 6 и цифропечатающего блока 7,,на который .одновременно поступает и информация о температуре образца 1 с милливольтметра 8. При нагреве наблюдается общий фон интенсивности акустической эмиссии 5-10 импульсов в секунду. При достииении 300 наблюдается пик интенсивности - 30 импульсов в секунду. После этого нагрев прекращают и вычисляют уровень остаточных напряжений при комнатной температуре. Использование предлагаемого спосо позволит повысить точность определения уровня остаточных напряжении, поскольку метод акустической эмиссии дает возможность фиксировать начало пластической деформации и определять абсолютное значение уровня остаточных напряжений в партии изделий, снизить себестоимость экспресс-контроля, определять уровень остаточных напряжений в пластичных материалах.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ iOCTAtOMHblX НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в том, что стимулируют изменение вели .чины акустической эт1Ссйи образца, регистрируют это изменение, и по его величине определяют уровень остаточf л //////// /Л ных напряжений, о т л и ч а b щи И.г с я тем, что, с целью упрощения способа, стимулируют изменение величины акустической эмиссии нагреванием образца, регистрируют первый максимум интенсивности акустической эмиссии, регистрируют соответствукйцую ему температуру образца и рассчитывают уровень остаточных напряжений партии изделий при комнатной температуре по формуле S + /