Способ ультразвукового контроля механических напряжений в изелиях Советский патент 1976 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов акусти ческими методами и может быть использовано для определения коэффициента концентрахши в резьбе шпилек (болтов).

Известен способ ультразвукового контроля механических напряжений в изделиях, заключающийся в том, что в процессе механического нагружения изделия регистрируют сигналы акустической эмиссии и по их интенсивности судят о контролируемом параметре 1J.

Однако таким способом невозможно измерение коэффициента концентраций напряжений.

Известен также способ измерения коэ4 фициента концентрации напряжений (фотоупругости) , заключающийся в том, что намерение его производят на модели резьбового соединения, выполненного из оптически активного материала, а не из самой контролируемой детали 2.

Недостатками этого способа являются погрешности ввиду значительного различия упругих характеристик материалов модели

и детали и отсутствие возможности автоматизации процесса определения указанной величины.

Наиболее близким по технической сущности к предложенном: изобретению является способ ультразвукового контроля механических напряжений в изделиях, заключающийся в том, что в изделии измеряют скорости распространения ультразвуковых продольных и поперечных волн и по их относительному изменению в процессе механического нагрулсения изделия судят о контролируемом параметре З.

Недостатком способа является невозможность определения также и коэффициента концентрации напряжения в деталях резьбовых соединений.

Для определения также и коэффициента концентрации напряжения в деталях резьбовых соединений фиксируют сигналы акустической эмиссии, затем измеряют предел текучести материала и по соотношению его и относительного изменения скорости распространения ультразвуковых продольных и поперечных волн или одного вида из них судят о коэффициенте концентрации .напряжения. В основе предложенного способа лежит использование одновременно двух эффектов ai-ycToynpyrocTH (изменение акустических параметров под действием приложенного на пряжения) и свойства материалов излучать при деформировании упругие колебания. Ско рость распространения различного типа ультразвуковой волны зависит от величины механических напряжений, действующих на твердое тело, в котором распространяется исслед емая ультразвуковая волна. В зависимости от типа волны ( объемные и волны Рэпея) направления распространения относительно вектора главного (главных) напряжения существует-восемь акустоупру- гих постоянных ( Jbg.. ) , связывающих скорость ультразвуковых волн с напряжениями ( С ) с помощью простого соотнощения:5 V ji&L С1 - относительное изменени скорости распространения ультразвуковой волны. При достижении предела текучести в ме таллах возникают акустические упругие колебания - акустическая эмиссия. Регистрация определенным образом указанных импульсов позволяет определить при нагружении (монтаже™затяжкеJ момент достижения пре Дела текучести данного материала. Обычно эта величина известна и имеется в таблица Таким образом, если проводить измерение скорости ультразвука только в момент появ ления импульсов акустической эмиссии мож определить коэффициент концентрации ( К ) используя l из следующего выражения: В данном сщ-чае МАКС г табли ная величина или определена заранее, а (J опреде;1яется выражением 1 , так как по скорости ультразвуковых колебаний определяется среднее (интегральное) значение напряжений в направлении прозвучивания. На чертеже дана блок-схема устройства реализующего предлагаемый способ. Пъезопреобразователь 1, установленный н торец контролируемой детали 2, подвергаемой растяжению каким-члибо нагружаю- щим приспособлением, соединен с одним из входов блоков 3 и 4. Выход блока 4 совпадения подключен ко входу прибора 5 регистрации импульсов акустической эмиссии, выход которого, в свою очередь, соединен со вторым входом блока 4 совпадения и со входами блока 6 управления нагружающим приспособлением и блока 7 формирования запускающего импульса, выход которого подключен к входу блока 3 совпадения и ко входу .запуска измерительного прибора 8, вход которого соединен с выходом блоа 3 совпадения. Устройство работает следующим образом. Первоначальное состояние блока 4 совпадения открытое, а блока 3 - закрытое. Как только прибор 5 и блок 6 зарегистрируют импульсы акустической эмиссии, вырабатывается сигнал, закрьшающий блок 4 совпадения и запускающий блок 6 который выдает сигнал нагружающему приспособлению на остановку, а также блоком 7 формируется импульс, открывающий блок 3 совпадения и этим же импульсом запускается измерительный прибор 8. Формула изобретения Способ ультразвукового контроля механических напряжений в изделиях, заключающийся в том, что в изделии измеряют ско рости распространения ультразвуковых продольных и поперечных волн и по их относительному изменению в процессе механического нагружения изделия судят о конт ролируемом параметре, отличающийся тем, что, с целью определения также и коэффициента концентрации напряжения в деталях резьбовых соединений, фиксируют сигналы акустической эмиссии, затем измеряют предел текучести материала и по соотнощению его и относ итепьгного изменения скорости распространения ультразвуковых продольных и поперечных волн или одного вида из них судят о коэф фициенте концентрации напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Измерительная техника, 1973, № 7, с. 89. 2.Резьбовые соединения, М., Машиностроение, 1973, с. 113 , 3.Авторское свидетельство СССР №466443, М.Кл. G 01 N 29/04, 1974 (прототип).