Ультразвуковой способ определения механических напряжений в резьбовых соединениях Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является ультразвуковой способ 3, заключающийся в том, что о механическом напряжении судят по изменению времени распространения ультра- звуковых колебаний (УЗК), излучаемых и принимаемых пьезоэлектрическим преобразователем до и после приложения нагрузки. Измерение времени распространения ультразвуковых колебаний производят между торцами шпильки, для чего пьезоэлектрический преобразователь устанавливают на торец шпильки в ненагруженной области и определяют интегральное значение механического напряжения вдоль аку- стического пути.

Данный способ может быть использован для контроля резьбовых деталей (шпилек), выполненных с соблюдением жестких требований к плоскопарэллельности торцов и их неперпендикулярности к акустической оси, либо с предварительно изготовленными искусственными отражателями, и не может быть использован для контроля деталей с большим затуханием УЗК либо выполнен- ных с отклонениями от требований.

Целью изобретения является расширение области применения способа за счет обеспечения возмох ности определения напряжения в труднодоступных местах.

Поставленная цель в ультразвуковом способе определения механических напряжений в резьбовых соединениях, заключающемся в том, что в одной детали соединения возбуждают импульсы ультразвуковых ко- лебаний, принимают отраженные от противоположной поверхности эхо-сигналы, определяют время их распространения, механически нагружают испытываемую деталь соединения путем воздействия второй детали соединения, возбуждают и принимают ультразвуковые колебания, определяют время их распространения, а механическое напряжение в испытываемой детали соединения определяют с учетом времени рас- пространения ультразвука до и после приложения нагрузки, достигается тем, что возбуждают и принимают импульсы ультразвуковых колебаний во второй детали резьбового соединения.

На чертеже представлено устройство для измерения механических напряжений в резьбовых соединениях. Устройство содержит разъемное соединение 1, стянутое первой резьбовой деталью 2, например шпилькой, и второй резьбовой деталью 3, например гайкой, на которой установлен пьезоэлектрический преобразователь 4.

Для определения механического напряжения в шпильке пьезоэлектрический преобразователь 4 устанавливают на торец гайки (3), измеряют время распространения УЗК в гайке (3), затягивают гайку (3) на шпильке (2), измеряют время распространения УЗК в гайке (3) после затяжки, определяют разность времен распространения УЗК в гайке (3) до и после затяжки, определяют механическое напряжение в шпильке (2) по формуле

/ tl to

где ti - время распространения УЗК в гайке после затяжки;

t0- время распространения УЗ К в гайке до затяжки;

/3 - акустоупругий коэффициент:

а - конструкционный коэффициент;

S - общая площадь поперечного сечения шпильки и гайки;

5Ш - площадь поперечного сечения шпильки,

Использование предложенного способа дает возможность определения механических напряжений в резьбовых соединениях сложной конфигурации, без предъявлен1 особых требований к их торцам и геометрическим размерам, а также без изготовления дополнительных отражателей.

Формула изобретения

Ультразвуковой способ определения механических напряжений в резьбовых соединениях, заключающийся в том, что в одной детали соединения возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний, принимают отраженные от противоположной поверхности эхо-сигналы, определяют время их распространения, механически нагружают испытываемую деталь соединения путем воздействия второй детали соединения, возбуждают и принимают ультразвуковые колебания, определяют время их распространения, а механическое напряжение в испытываемой детали соединения определяют с учетом времени распространения ультразвука до и после приложения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности определения напряжения в труднодоступных местах, возбуждают и принимают импульсы ультразвуковых колебаний во второй детали резьбового соединения.

/

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для определения механических Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковыми методами и может быть использовано для контроля затяжки резьбовых деталей Известен способ определения механических напряжений 1, заключающийся в том, что возбуждают в ненагруженном контролируемом изделии упругие колебания, принимают эхо-сигналы и измер яют время их распространения, нагружают изделие и измеряют время распространения упругих волн и по измеренным временам опредёлянапряжений в резьбовых соединениях Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности определения напряжения в труднодоступных местах. Пьезоэлектрический преобразователь 4 устанавливают на торец гайки (3), измеряют время распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в гайке (3), затягивают гайку (3) на шпильке (2), измеряют время распространения УЗК в гайке (3) после затяжки, определяют разность времен распространения УЗК в гайке (3) до и после затяжки, определяют механическое напряжение в шпильке (2) по формуле стш (ti - to// to d ) (S/Su, - 1 ), где ti - время распространения УЗК после затяжки; t0 - время распространения УЗК до затяжки; р - акусто упругий коэффициент; а - конструкционный коэффициент; S - общая площадь поперечного сечения шпильки и гайки; Зш - площадь поперечного сечения шпильки. 1 ил. ют величину механических напряжений в изделии. Известен также способ измерения механических напряжений в болтах 2, заключающийся в том, что в контролируемом изделии создают внутренние искусственные отражатели. Возбуждают и принимают упругие колебания, отраженные от пары отражателей, определяют разность времени распространения ультразвука, по которой рассчитывают величину внешних механических напряжений в зоне, ограничиваемой каждой парой отражателей. VI сл СА СО Ю чэ