Амплитуду эхосигнала

Эти стадии хорошо выявляются в условиях нагружения с постоянной общей (упругой и пластической) амплитудой деформации за цикл. В случае испытаний только с постоянной амплитудой пластической деформации за цикл металлических материалов, не имеющих физического предела текучести, период зарождения усталостных трещин может сразу начинаться со стадии деформационного упрочнения или разупрочнения. Кроме того, для выяв-

Интенсивность микропластической деформации на этой стадии циклического деформирования в приповерхностных слоях металла выше, чем во внутренних объемах. Об этом свидетельствуют данные рентгеноструктурного анализа с использованием послойного удаления металла и сравнения плотности дислокаций в объеме и в приповерхностных слоях металла. Причина такого поведения связана с рядом факторов: особенностью закрепления приповерхностных источников дислокаций (имеющих одну точку закрепления), у которых критическое напряжение начала их работы значительно ниже, чем у источников в объеме; наличием в поверхностном слое более грубой, чем в объеме, дислокационной сетки Франка (в этом случае для генерирования дислокаций требуется меньшее напряжение); наличием поверхностных концентраторов напряжений; различием скоростей движения дислокаций у поверхности и внутри металлов и т.д. Есть данные, что стадия циклической микротекучести может не наблюдаться при испытаниях на усталость с постоянной амплитудой пластической деформации за цикл,

На первых двух стадиях периода зарождения усталостных трещин, хотя и происходят изменения в структурном состоянии материалов, однако механические свойства при этом практически не изменяются. На стадии же циклического упрочнения (разупрочнения) происходит интенсивное изменение механических свойств до определенного числа циклов, которое зависит от амплитуды приложенной нагрузки, после чего достигается стабилизация этих свойств или их значения изменяются мало. Для исследований изменений механических свойств в процессе циклического деформирования используют петлю механического гистерезиса, форма и площадь которой меняются в процессе нагружения. Характерные параметры петли гистерезиса изображены на рис. 5,а, наиболее важные методики испытаний на усталость схематически показаны на рис. 12. Наиболее часто применяемый в настоящее время метод испытания с контролируемым напряжением, при котором в образце всего испытания поддерживается постоянство двух граничных напряжений цикла, показан на рис. 12,а. Две приведенные на этом рисунке петли гистерезиса отражают реакцию материала на внешнюю нагрузку в два различных момента времени. При этом методе испытания достаточно определять лишь изменение ширины петли гистерезиса, которая, например, уменьшается для циклически упрочняемых материалов и растет для циклически разупрочняющихся. При испытаниях на усталость с предварительно заданными границами суммарной деформации, помимо измерения амплитуды пластической деформации, следует также определять изменение амплитуды напряжения цикла (рис. 12,6). В фундаментальных металловедческих исследованиях предпочитают применять испытания с постоянной амплитудой пластической деформации за цикл (рис. 12, в). Изменение механических свойств при этом проявляется в изменении

стали с 0,45% С при испытании на усталость с постоянной амплитудой напряжения (а) и с постоянной амплитудой пластической деформации за цикл (б)

В табл. 37 приведены также результаты определения предельной пластичности в надрезе образцов сплава ВТ6, которые после удаления поверхностного слоя на глубину 1 мм через каждые 0,8Л/р подвергали повторному циклическому деформированию при жестком симметричном нагружении растяжением-сжатием с амплитудой пластической деформации 0,5 % суммарной длительности [п- (1,0-М,6)Л/„]. Надрез выполняли после указанного циклического нагружения. Статический разрыв надрезанных образцов показал, что предельная пластичность не изменилась и после повторного циклического деформирования. Не изменилась

для циклического нагружения с постоянной амплитудой пластической деформации е^ и

Уравнения (2) и (3) дают зависимость между плотностью дислокаций U, амплитудой пластической деформации епл (напряжения аа) и числом циклов N нагруже-ния. Эти уравнения подобны уравнению (1) кинетики дислокаций для статического и квазистатического нагру-жений. Характерной особенностью кинетики размножения дислокаций при нарастающем квазистатическом на-гружении является то, что образовавшийся источник сразу начинает работать, а число действующих источников определяется величиной пластической деформации. При воздействии знакопеременных напряжений малой амплитуды на кристаллический материал, дислокации в котором закреплены точечными дефектами, работа источников становится возможной только после отрыва дислокаций от точечных дефектов. Отрыв дислокаций от точечных дефектов может быть достигнут сразу при приложении достаточно большого напряжения или после определенного числа циклов знакопеременного напряжения малой амплитуды. Предполагается, что после отрыва потенциальных дислокационных источников от точечных дефектов процесс образования новых источников и размножение дислокаций происходят так же, как и при квазистатическом нагружении.

Уравнения (6) — (9), полученные для частных случаев, выражают аналитические зависимости плотности дислокаций от амплитуды пластической деформации е"л (напряжения aa) и числа N циклов нагружения. Какое из этих уравнений точно описывает изменение плотности дислокаций с ростом числа циклов N нагружения с постоянной амплитудой пластической деформации епл (напряжения (То), будет зависеть от исходной структуры кристаллической решетки и чистоты материала.

Исследовали монокристалл никеля ориентировки [149] (единичное скольжение) в форме образца с прямоугольным поперечным сечением 5 X 10 мм2 и длиной рабочей части 10 мм. Кристалл содержал некоторые границы субзерен. Испытания на усталость проводили в условиях симметричного растяжения — сжатия с постоянной амплитудой пластической деформации при комнатной температуре и частоте около 0,1 Гц. Для наблюдения дислокационной структуры использован 150-киловольтный ТЭМ. Фольги ориентировки (121) были приготовлены из внутренних слоев образца (см. рис. 4). Поверхностная структура наблюдалась с помощью оптической микроскопии или растровой электронной микроскопии (РЭМ).

Данные по усталости, контролируемой деформацией, остаются разрозненными. Полное исследование малоцикловой усталости простого Nitac сплава (Ni, Cr—TaC) показало, что для него выполняется соотношение Коффина—Менсона между амплитудой пластической деформации Лер и долговечностью Nf [26]:

Рис.7.15. Диаграмма, показывающая, что низкомодульные суперсплавы направленной кристаллизации (б) характеризуются меньшей амплитудой пластической деформации Са (при испытаниях на малоцикловую усталость с постоянной амплитудой полной деформации), нежели суперсплавы, кристаллизующиеся в условиях обычного литья (а) [5]

Отражение от цилиндра. Амплитуду эхосигнала от выпуклого бесконечно протяженного цилиндра в энергетическом приближении рассчитывают по той же методике, что и отражение от полосы. Отражение в плоскости, совпадающей с осью цилиндра, рассматривают как зеркальное. Поле в перпендикулярной плоскости рассчитывают как в случае сферы. В результате интенсивность отраженной волны на приемнике (r=rr) определяют формулой

Для теоретической оценки фронтальной разрешающей способности рассчитывают амплитуду эхосигнала от двух одинаковых точечных дефектов, залегающих на глубине г и расположенных на расстоянии Д/ друг от друга. Методика расчета изложена в [4]. На рис. 2.27 показаны соответствующие графики. Обращает на себя внимание появление дополнительного (центрального) максимума, соответствующего положению преобразователя посередине между отражателями. В этом случае эхосигналы от обоих отражателей приходят к преобразователю в одно время и взаимно усиливаются. При большом удалении дефектов от преобразователей (г»Гб) дополнительных максимумов может быть несколько. Основные максимумы могут быть не тогда, когда преобразователь расположен точно над дефектом, а когда он несколько в стороне.

3. Переместить ПЭП в поз. 2 (для схемы рис. 1.14, д переместить только один ПЭП), получить максимальный эхо-сигнал, а затем сдвинуть ПЭП в положение, которое должно соответствовать максимуму эхосигнала для угла ввода данного ПЭП, определенного по поз. 1, например для схемы рис. 1.14, б поместить на расстояние 2/ от края образца. Для ОК с большим затуханием расстояние 2/ будет соответствовать несколько большему расстоянию от отражателя, чем соответствующее максимуму эхосигнала, а для ОК с небольшим затуханием оба положения будут совпадать. Измерить амплитуду эхосигнала (А2).

В дефектоскопе УД2-12 проверку выполняют, сравнивая показания БЦО и кнопочного аттенюатора. С помощью не-калиброванных регуляторов чувствительности амплитуду эхосигнала от какого-либо отражателя устанавливают на полную высоту экрана. При этом показания БЦО должны быть близкими к нулю. Нажимают одну из кнопок аттенюатора, например 16 дБ. Цифровой аттенюатор должен показать 16 дБ. Допустимая погрешность ±0,3 дБ.

Ступень 32 дБ проверяют так. Отпускают кнопку 32 дБ, нажимают кнопку 16 дБ, некалиброванными ручками устанавливают амплитуду эхосигнала от какого-либо отражателя на полную высоту экрана. При этом показания БЦО должны быть близки к нулю. Нажимают кнопку 32.дБ и отпус-

Исследования СП. Перевалова [257] показали, что предпочтительный способ изготовления зарубок - эрозионный. При нем достигаются максимальный коэффициент корреляции между различными зарубками и минимальная дисперсия результатов. Подбор правильной формы электродов позволяет довольно точно выполнить требуемый отражатель. Оптимальный металл для изготовления электродов - вольфрам. Представляет опасность прижог металла образца. В связи с шероховатостью отражающей поверхности при электроэрозионной обработке наблюдается ослабление эхосигнала на -0,5 дБ. Предлагается проводить акустическую аттестацию зарубок, т.е. сравнивать амплитуды эхосигналов от них со стандартными значениями. На амплитуду эхосигнала влияет акустическое поле каждого индивидуального преобразователя. Аттестацию рекомендуется проводить с помощью преобразователя, который обеспечивает монотонное убывание амплитуды эхосигнала от боковых цилиндрических отверстий на разной глубине.

но демпфируемой поверхности. Например, нажимая пальцем на провисание сварного шва (см. рис. 2.45, б), выделяют импульс ложного сигнала, который меняет свою амплитуду. Возможно, однако, распространение поперечной волны вдоль радиуса цилиндрической поверхности провиса, тогда пальпирование не изменяет амплитуду эхосигнала. Отметим, что по той же причине не реагирует на пальпирование отражение поперечной волны от вогнутой цилиндрической поверхности СО-3.

При отражении вертикально поляризованной поперечной волны от двугранного угла (точка D на рис. 2.45, а) пальпирование уменьшает амплитуду эхосигнала (на 0,5 ... 1 дБ), если пальпировать нижнюю поверхность. Пальпирование вертикальной поверхности уменьшает амплитуды эхосигнала при углах падения на эту поверхность больше третьего критического (33° для стали).

Для оценки фронтальной разрешающей способности прямого преобразователя рассчитывают амплитуду эхосигнала от двух одинаковых точечных отражателей, залегающих на глубине г и расположенных на расстоянии Д/ друг от друга. На рис. 2.67 показано изменение амплитуд при перемещении прямого преобразователя для конкретного случая контроля. Обращает на себя внимание появление дополнительного максимума, соответствующего положению преобразователя

Допустимость дефектов должна оцениваться по их параметрам, измеряемым при УЗ-контроле. Первый такой параметр -амплитуда, определяемая уровнем фиксации. При одноуровневой системе уровень фиксации - это одновременно уровень браковки. Например, при автоматическом контроле труб малого диаметра эхомето-дом этот уровень задают по искусственному дефекту в виде риски определенной глубины. Если амплитуда эхосигнала от дефекта превышает амплитуду эхосигнала от риски, труба бракуется.

положенного в таком же материале и на той же глубине, что и дефект ОК, дающего такую же амплитуду эхосигнала. Отношение эквивалентной площади к реальной площади дефекта называют коэффициентом выявляемое™ дефекта при контроле эхометодом Кэ. Поделив на него эквивалентную площадь 5Э, можно оценить реальную площадь S компактного (непротяженного) дефекта: S- SJ Кэ.