Поперечное сканирование

B. Поперечное растяжение, сжатие, можслоевой сдвиг и сдвиг

В. Поперечное растяжение, сжатие,

iS(11T — продольное растяжение; SillC или 5(11Г) — продольное сжатие; ^(22Т ~ поперечное растяжение; 5(22С — поперечное сжатие; S(12S — межслоевой сдвиг [13]

Роль остаточных напряжений в конструкции можно оценить, сравнивая значения поперечных остаточных напряжений, приведенных на рис. 46—48, с соответствующими значениями прочности. Прочность при поперечном растяжении однонаправленного композита (слоя) при объемном содержании волокон 0,55 составляет для эпоксидного боропластика :=«600 кгс/см2, для эпоксидного композита на S-стекле «== 310 кгс/см2, графитоэпоксидного композита ?«260 кгс/см2. Сопоставляя эти данные с соответствующими кривыми, приведенными на рис. 46—48, можно отметить, что поперечные остаточные напряжения могут достигать значений, сопоставимых с прочностью на поперечное растяжение. Аналогичные графики для других напряжений в слое даны в работе

---на поперечное растяжение 88—

Опыт (3): поперечное растяжение, Х2 = 6,3,

Чен и Лин [4] для оценки указанных предельных значений применили метод конечных элементов и критерий максимальной: энергии дисторсии. В своей работе они рассматривали случаи совершенной связи (прочную поверхность раздела) и полного отсутствия связи на поверхности раздела для двух типов расположения волокон — квадратного и гексагонального (шютноупако-ванного). Согласно их данным, композит, в котором связь на поверхности раздела отсутствует, а объемная доля волокон максимальна, т. е. составляет 78,5% при квадратном расположении и 90,6% при гексагональном, обладает определенной прочностью при поперечном нагружении. Однако в рассмотренном ими случае волокна касаются друг друга. В таком композите бесконечно большой толщины доля матрицы, скрепляющей материал, стремится к нулю, так что и прочность композита практически должна быть равна нулю. Теоретические оценки верхнего и нижнего предельных значений прочности при поперечном нагружении сравнивали с экспериментальными результатами для композитов А16061—В и А12024 — нержавеющая сталь, содержащих до 50% упрочнителя. Для композита А16061—В в случае квадратного расположения волокон и совершенной связи экспериментальные данные хорошо согласовались с теоретическими. Для композита А12024 — нержавеющая сталь, не подвергнутого диффузионной свар'ке, согласие было хуже; лучше всего согласовались результаты для гексагонального расположения упрочнителя (хотя в действительности расположение было скорее случайным). Композиты алюминий—нержавеющая сталь, очевидно, разрушались по поверхности раздела, но не указывалось, происходило ли разрушение образцов композита А16061—В по матрице, путем расщепления волокон или по поверхности раздела. Отметим в этой связи, что тщательное исследование образцов многих композитов А16061—В после испытания на поперечное растяжение почти всегда выявляет два-три различных типа поперечного разрушения [10].

Излом образца, испытанного на поперечное растяжение при 1477 К после 100-часового отжига при той же температуре, показан на рис. 17, а. Предварительный отжиг вызывает диффузию вольфрама из проволоки в матрицу и на поверхность раздела, что упрочняет их. Поэтому деформация разрушения матрицы уменьшается, трещина не распространяется по поверхности раздела, и в результате прочность композита при 1477 К становится больше. Дальнейшее повышение прочности композита, по-видимому, ограничено расщеплением проволоки или разрушением по поверхности раздела, обусловленным пористостью диффузионного происхождения. Не приводя соответствующих данных, укажем лишь, что последний тип разрушения был характерен для ряда предва-

рительно отожженных образцов, испытанных на поперечное растяжение.

Рис. 17. Характер разрушения образца композита Mb (стлав) — W, испытанного на поперечное растяжение при 1477 К после ilOO-часового отжига при той же температуре [11].

Рис. 22. Характер разрушения образца композита Ti — борсик, испытанного на: поперечное растяжение после диффузионной сварки (разрушение проходит через^ волокна).

При контроле толстых сварных швов применяют продольно-поперечное сканирование (показано на рис. 3.14, б внизу пунктиром), при котором преобразователь перемещают вдоль шва.

Считывание полей дефектов осуществляется расположенными над полосой индукционными преобразователями путем сканирования ими полосы в направлении приложенного поля в межполюсном пространстве электромагнитов. Поперечное сканирование обеспечивается вращением преобразователей, установленных на дисках по окружности диаметром 300 мм, близким по размеру к межполюсному расстоянию электромагнита. При этом рабочая зона в поперечном направлении составляет 3/4 диаметра. Частота вращения преобразователей (2500 об/мин) выбрана из условия выявления минимального по длине дефекта при максимальной скорости движения полосы.

/ — продольное сканирование; 2 — поперечное сканирование; 3 — вращательное сканирование

Автоматический контроль целесообразен для протяженных сварных швов, так как для швов малой протяженности затраты на подготовку, установку и настройку аппаратуры неоправданно велики. Тонкие швы (до 5—6 мм) контролируются одним, а более толстые швы (20—40 мм) — несколькими преобразователями, захватывающими всю толщину шва, так что поперечное сканирование не требуется. Более толстые швы автоматически контролируются с продольно-поперечным сканированием.

1. Последовательное прозвучивание всего сечения шва акустической осью одноэлементного преобразователя. В этом случае механически выполняют продольно-поперечное сканирование, воспроизводя движение руки оператора при ручном контроле.

При производстве двухшовных труб диаметром 1220 ... 1620 мм и толщиной стенки 10,0 ... 17,5 мм в ИЭС им. Е. О. Патона создана установка У-664. Акустическая система состоит из двух акустических блоков, каждый из которых в зависимости от толщины стенки трубы имеет два или четыре ПЭП на частоту 2,5 МГц, работающих в совмещенном режиме. В этой установке также отсутствует поперечное сканирование акустических блоков относительно оси шва. В процессе движения трубы по роликам одновременно контролируют два шва, которые располагаются в горизонтальной плоскости. Электронная стойка включает в себя серийные дефектоскопы, число которых соответствует числу каналов. Слежение за швом осуществляет фотоэлектрическая система, которая позволяет поддерживать расстояние от акустических блоков до оси сварного шва с точностью ±2 мм при условии стабильной формы выпуклости. Предусмотрен также ручной режим слежения по световому пятну, проектируемому на шов осветителем. Конструкция подвески акустических блоков обеспечивает их надежный прижим и копирование поверхности трубы. Подвеска, корректирующий механизм, система слежения за швом, отметчики дефектов, механизм подъема и опускания подвески представляют собой самостоятельный агрегат, крепящийся на опорной раме. Это оборудование размещается стационарно на площадке обслуживания. Производительность контроля 0,25 м/с, масса установки около 1200 кг. Недостатком следует считать отсутствие системы слежения за качеством акустического контакта и системы регистрации информации.

Для контроля сварных швов применяют эхо-дефектоскоп типа УИ-70. Сканирование вдоль шва осуществляют вручную. Поперечное сканирование — секторное механическое, выполняемое поворотом чувствительного элемента призматического преобразователя. Изображение — развертка типа В с представлением поперечного сечения сварного шва.

При контроле толстых сварных швов чаще применяют продольно-поперечное сканирование, при котором основное перемещение преобразователя - вдоль шва. Тогда шаг сканирования s (перпендикулярно к шву) можно увеличивать по мере углубления контролируемой зоны и отодвигания преобразователя от шва, поскольку раскрытие пучка лучей возрастает по мере увеличения пути УЗ.

Таким образом, продольно-поперечное сканирование существенно сокращает трудоемкость контроля толстых сварных соединений по сравнению с поперечно-продольным сканированием.

а - продольное сканирование; б - поперечное сканирование; в - разворот преобразователя при продольном и поперечном сканировании

Продольное сканирование. Поперечное сканирование. Практические упражнения Орбитальное сканирование. Вращательное сканирование. Шаг сканирования. Базовая линия Влияние ориентации дефекта