Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Метод свободных колебаний для обнаружения межкристаллитной коррозии
Посмотреть оригинал

Метод свободных колебаний

Метод свободных колебаний используется очень давно при проверке стеклянной посуды, ударных музыкальных инструментов, бандажей железнодрожных колёс и других объектов по «чистоте звука», вызываемого механическим ударом. Быстро затухающий нечистый звук или появление в спектре колебаний дополнительных частот, например, дребезжания, - признак наличия дефекта. Этот метод субъективен и зависит от остроты слуха человека. Однако, применение современной аппаратуры регистрации свободных колебаний и обработки их характеристик сделали возможным автоматизацию контроля абразивных инструментов [9], твёрдосплавных резцов, деталей подшипников [96], многослойных конструкций [113], полимеров, композитных материалов [17, 111, 112, 113, 114], других технических объектов методом свободных колебаний.

Применяемые в авиационной и космической технике многослойные конструкции из полимерных материалов наиболее эффективно контролируются именно методом свободных колебаний, хорошие результаты получены по применению этого метода для контроля сварных швов камер сгорания, разработаны методики для диагностики равноосных рабочих лопаток компрессора авиационного двигателя [26].

Для реализации метода свободных колебаний создана серия

акустических дефектоскопов АД-21, АД-42, АД-50Ц, АД-50ЦК, АД- 60С, АД-42И [5, 6, 7, 8, 10, 82], приборы серии «Звук» [9, 32, 49], «Допуск» [83, 84]. Однако, данные приборы не обладают универсальностью и высокой чувствительностью. Затруднена работа с изделиями сложной формы или переменного сечения при однообразной настройке.

Сущность метода свободных колебаний заключается в возбуждении в диагностируемом объекте упругих колебаний путем нормированного кратковременного механического воздействия; регистрации собственных колебаний после снятия возбуждающей силы; сравнивании полученных колебаний различными способами с колебаниями эталонного бездефектного объекта; принятии решения о наличии или отсутствии дефекта. Дефекты (трещины, раковины, сколы, забоины, несплошности материала и т.д.), как правило, приводят к изменению распространения колебательной энергии по основным модам собственных колебаний, к изменению соотношения амплитуд на собственных частотах в различных точках изделия [ 16, 26,50,51,52, 54].

При лабораторных исследованиях по применению метода свободных колебаний для контроля технического состояния изделий (лопаток компрессора и турбины авиационных двигателей, сварных швов корпуса камеры сгорания) были получены следующие результаты:

определена возможность выявления дефектов типа трещина на входной кромке пера заготовок турбинных лопаток от 2 мм и более и дефекты внутренней поверхности сопловых лопаток [45];

получены акустические характеристики бездефектных и дефектных рабочих лопаток компрессора, находящихся как в свободном состоянии, так и закрепленных в дисках рабочих колёс;

разработана методика измерений и обработки акустических сигналов дефектных и бездефектных участков сварных швов и составлен словарь диагностических признаков серии дефектов типа «непровар» и «трещина» [26].

В продолжение работ по исследованию влияния МКК на акустические характеристики тонкостенных металлических конструкций были проведены эксперименты со сталью 12Х18Н10Т [85]. В табл. 1.3-1.4 приведены результаты исследования образцов стали 12Х18Н10Т толщиной 0,8 мм (табл. 1.3) и 0,5 мм (табл. 1.4), пораженных МКК, полученные различными методами. Как следует из таблиц уже при начальной стадии коррозии (10-30 мкм) без специальной аппаратуры по изменению звука можно судить о наличии МКК.

В связи с этим, наряду с другими методами неразрушающего контроля, метод колебаний кажется наиболее привлекательным и перспективным из-за безопасности и простоты операций контроля, малой трудоемкости, исключения субъективности в принятии решения, экономичности, возможности получения информации в документальной форме, способности контроля сложных изделий в труднодоступных местах, высокой чувствительности, экологической чистоты.

Рассматриваемый метод позволяет проводить диагностику объектов в условиях эксплуатации, без предварительной подготовки поверхности контроля, что существенно ускорит и сделает дешевле процесс контроля.

Однако применение метода свободных колебаний связано с рядом особенностей, соблюдение которых накладывает определенные трудности.

К ним относятся:

точность экспериментальных исследований связана с однообразием нанесения удара, с креплением образца, с расположением микрофона и созданием благоприятных условий проведения эксперимента;

сложность поиска наиболее информативного временного участка для преобразования сигнала в амплитудный спектр;

сложность поиска интервала собственных частот, реагирующих на определенные виды дефектов;

необходимость проведения большого объёма работ для определения местонахождения дефекта.

Марки

ро

вк

а

об

раз

ца

Модальная

глубина

коррозии,

мкм

Глубина

МКК,мкм при электромагнитном методе

измерения

сторон

образца

Цветной

метод

Изменени

е

элект ро- сопро тив- ления , %

Изменени

е

звука

Мето

Д

3

а

г

и

б

а

1

0

0

Покраснения

нет

0

Звонкий

звук

Трещ

и

н

н

е

т

2

8

3-12

То же

1

То же

То же

3

10

8-16

Слабое

покраснение

8

То же

То же

4

28

26-39

Покраснение

22

Менее

звонкий звук

То же

5

38

36-50

То же

12

Приглушенн ый звук

Трещин

ы

6

45

38-48

То же

16

Более

приглу-

То же

шенный звук

7

67

65-72

To же

22

Глухой звук

То же

8

76

69-80

Интенсивное

покраснение

16

То же

То же

9

96

89-100

То же

14

То же

То же

Мар-

кир

овк

а

образца

Модальная

глубина

корроз

ИИ,

мкм

Глубина

МКК,мкм,

при

электромагнит ном методе измерения сторон образца

Цветной

метод

Изменение

электр

осо-

против

ления,

%

Изменение

звука

Метод

заг

иба

1

0

0

Покраснения

нет

0

Звонкий

звук

Трещин

нет

2

6

0-8

То же

5,9

Менее

звонкий звук

То же

3

12

11-16

Слабое

покраснение

14

То же

То же

4

14

11-18

То же

7

То же

То же

5

22

21-23

Покраснение

14

Глухой звук

То же

6

32

29-36

Интенсивное

покраснение

22

То же

Сетка

трещин

7

40

36-55

То же

33

То же

То же

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы