Электротермический способ дефектоскопии Советский патент 1982 года по МПК G01N25/72 

(54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ДЕФЕКТОСКОТ1ИИ

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-t ПИИ, при котором дефект обнаруживают по увеличению температуры вблизи него /IO сравнению с температурой бездефектно зоны 113 Однако этот способ не обеспечивает достаточной информативности. Наиболее близким к предлагаемому те ническим решением является электротер)- мический способ дефектоскопии, основанный на нагреве поверхности изделия тока ми высокой частоты и регистрации дефектов по. наличию градиента температуры поверхности L2J . Недостатком известного способа зшля- ется невозможность обнаружения дефектов в местах, .недоступных для визуального наблюдения температуры. Цель изобретения - повышение информативности способа путем определения координат вершины трещины в месгах.недос- , тупных для визуального контроля температуры. Поставленная дель достигается 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 ui; 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 где -i- номер точки измерения ( 1, 2, 36- коэффициент температуропроводности материала контролируемого изделия. 397 Для пояснения сущности 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 и . Электрический ток, концентрируясь у кончика трещины вызьтает локальный разогрев, этой зоны. Поэтому вершина трещины, обтекаемая .импульсом тока, хорошо соответствует мо дели мгновенного точечного источника. После окончания импульса тока тепловая волна-распространяется по телу, подчиняясь уравнению теплопроводности, решение которого выражается формулой т- « С(4ТСЭ€-е)Д. где Т - температура в рассматриваемой точке с координатами , , Z ; t - время, отсчитьгоаемое с момента введения теплоты; (, - расстояние до рассмат- ривае ой точки от начала координат, где произошло локальное повышение темпера- объемная теплоемкость,: . Таким образом, после окончания импульса тока от вершин трещины распространяется температурная волна. На удалении от ее вершины температура сначала всхзраста.ть, а потом убьюать. Оп ределим момент достижения температурой Максимального значения. Для этого вы- числим первую производную dT/dt ат -ЯУ43 -Ь т оСЯ-бЭ -Ь) dt (.41E%i)H: и приравняем ее нулю. Тогда условие достижения температурой максимального значения будет иметь вид {L GSCt . Если фиксировать момент достижения температурой максимального значенияДТ то из этого выражения можно определить расстояние то.точки измерения температуры до вершины трещины Я-УбЗ.Л-Ь. Вычислив расстояние до трех точек измерения, можно определить координаты вершины AGcliOKTa по пересечению трех сфер радиусов R , R и Кэ, . координаты точек измереьчш температуры обозначить ( Ч. . , 7.- ), то координаты вершины трогиины можно найти из следующей системы 1::. (Х -ХоГЧ,)) (lr,l,i). 34 Предлагаемый способ был опробован В лабораторных условиях. В прямоугольной пластине из стали 65 толщиной 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 верщины надреза до первой и ВТОРОЙ термопар были соот ветственно равны- 85 мм и 70 мм. Сквозь эту пластину пропускали импульсы ;тока амплитудой 109 длительнос;Тью 40 МКС. Максимум температуры на первом и втором датчиках был зафиксирован соответственно через 13О с и 90 с. Тогда расстояния до верщины надреза, вычисленные по предлагаемой формуле, составят R; rV6-7,4-(0-.l%0 --OplTf l R с- 6 7,4 - 0,064 мл .где 74-101 -/г - температуропроводность стали 65 1 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 изобрете.ния Электротермический способ дефектоскопии, основанный на нагреве изделия путем пропускания через него электрическрго тока,, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа путем определения координат вершины трещины в местах, недопустимых для . визуального контроля температуры, регистрируют изменение температуры в трех точках поверхности изделия, измеряют интервал времени между окончанием импульса тока и моментом достижения температурой максимального значения в каждой из этих точек и определяют положение верщины трещины по точке пересечения сфер, радиусы которых находят по формулу Ri VG-MAt; где 1- номер точки измерения (,2,3); коэффициент температуропроводнос5976363

ти материала контролируемого нзде-1. Авторское сввдетельство СССР

ЛИЯ. fe 602842, кл. QOIN 25/73, 1978.

Источники информации,2. П&тент США № 368197О,

принятые во внимание при экспертизекл, 73-154, опублик. 197О (прототип).