Локальний метод вільних вагань
Відповідно до цього методу в частині контрольованого виробу збуджують коливання за допомогою ударів молоточка вібратора та аналізують спектр частот, що збуджуються (рис. 9). У дефектних виробах, як правило, спектр зміщується у високочастотну сторону.
До цієї групи відноситься спосіб, який отримав скорочену назву «Предеф». Сутність його полягає у збудженні через шар рідини вимушених коливань у стінці виробу із частотою, близькою до резонансної. Після закінчення збудження стінка продовжує коливатися у вільному режимі. По частоті цих вільних коливань із дуже високою точністю вимірюють товщину стінки.
Інтегральний метод вільних коливань.
Тут ударом збуджуються у всьому виробі або значній частині. Цей метод використовується, наприклад, під час перевірки бандажів залізничних коліс або скляного посуду за частотою дзвону. Застосовується він також у медицині визначення стану внутрішніх органів (простукування).
Локальний резонансний метод.
У стінці виробу за допомогою перетворювача збуджують ультразвукові хвилі (рис. 10).
Частоту коливань модулюють і фіксують частоти, на яких виникають резонанси, що відповідають цілому числу напівхвиль у стінці виробу. За резонансними частотами вимірюють товщину стінки. Дефекти фіксують по різкій зміні товщини або пропаданню резонансів. Метод найчастіше застосовується у товщиномірах при односторонньому доступі (обшивка кораблів, котлів, труб тощо). Порівняно недавно резонансний метод став застосовуватися для перевірки якості будівельних матеріалів (цегли, бетону, лісу тощо).
Інтегральний резонансний метод.
Застосовують для визначення модулів пружності матеріалу за резонансним.частотам поздовжніх, згинальних або крутильних коливань зразків простої геометричної форми. Метод застосовують контролю невеликих виробів: абразивних кіл, турбінних лопаток тощо. Поява дефектів чи зміна властивостей матеріалів визначають за відхиленнями резонансних частот.
До методів вимушених коливань відноситься також
Акустико-топографічний метод.
У цьому методі розподіл амплітуд пружних коливань на поверхні контрольованого об'єкта реєструють за допомогою порошку, що наноситься на поверхню. Дефективну ділянку відрізняють збільшенням амплітуди коливань у результаті резонансних явищ, унаслідок чого осідання порошку на ньому менше.
ПАСИВНІ МЕТОДИ
Найбільш поширеними пасивними методами є метод акустичної емісії, вібраційно-діагностичний, шумо-діагностичний.
Вібраційно-діагностичний метод
У цьому методі аналізуються параметри вібрації будь-якої деталі або вузла, що знаходиться в робочому режимі за допомогою приймачів контактного типу.
Шумо-діагностичний метод.
У цьому вся методі вивчають спектр шумів працюючого вироби з допомогою мікрофонних приймачів. І за змінами в спектрі шумів цілого виробу судять про якість його елементів.
За частотною ознакою всі розглянуті методи можна розділити на низькочастотні (до 20 кгц) і високочастотні або ультразвукові (понад 20 кгц).
Метод акустичної емісії.
Метод заснований на реєстрації пружних хвиль, що виникають у процесі перебудови внутрішньої структури твердих тіл. Акустична емісія з'являється при пластичній деформації, при виникненні та розвитку дефектів, наприклад при утворенні тріщин, при фазових перетвореннях, пов'язаних із зміноюкристалічних ґрат, при різанні металів.
Фізичним механізмом акустичної емісії є рух у речовині дислокацій та їх скупчень. Нерівномірність, уривчастість дислокаційних процесів, пов'язаних з відривом дислокацій від точок закріплення, гальмуванням їх у перешкод, виникненням та знищенням окремих дислокацій є причиною, що зумовлює вивчення хвиль напруги. Тому акустична емісія має вибуховий характер, є потік імпульсів; тривалість імпульсу може становити 10-8?10-4с, енергія окремого імпульсу від 10-9 до 10-5 Дж. Це відповідає коливанням поверхні зразка в межах 10-11-10-4мм. Іноді ці сигнали досить сильні і можуть сприйматися на слух (наприклад -2 - крик олова при його деформації).
Сигнали акустичної емісії, поширюючись до поверхні зразка, зазнають істотних змін внаслідок дисперсії швидкості звуку, трансформації типів хвиль при відображенні, заломленні, згасанні тощо. (рис. 12)
Якщо інтервал між окремими актами випромінювання менше часу загасання АЕ має характер безперервного випромінювання, зазвичай нестаціонарного. Така АЕ називаєтьсябезперервною або суцільною.
Якщо час загасання сигналу і час перехідних процесів у зразку менше проміжку часу між імпульсами, що випромінюються, АЕ сприймається у вигляді послідовності імпульсів і називаєтьсядискретноюабоімпульсною.
Дискретна АЕ має місце при утворенні тріщин. Безперервна - процесі різання металу.
Частотний спектр сигналів АЕ широкий від чутних частот до десятків та сотень МГц.
Сигнали АЕ приймають на поверхні зразка за допомогою контактних датчиків або оптичними безконтактними віброметрами.
У більшостіметодів до зразка прикладають механічну напругу. Сигнали АЕ реєструються в процесі зростання або зменшення прикладеного до зразка зовнішньої механічної напруги. При цьому концентрації напруги поблизу дефектів викликають локальне пластичне деформування і поява симптомів АЕ.
Обсяг області пластичної деформації залежить від розмірів дефекту та величини прикладеної напруги.
Основними параметрами сигналів АЕ є:
- загальна кількість імпульсів дискретної АЕ за досліджуваний проміжок часу тобто.сумарна чи інтегральнаЕге.
-Кількість перевищеньсигналом АЕ встановленого рівня за винятком проміжку часу (рис. 3.13).
-Інтенсивність АЕабо кількість перевищень сигналом АЕ встановленого рівня за одиницю часу.
-АмплітудаАЕ або максимальне значення сигналу АЕ протягом заданого проміжку часу.
-Рівень сигналів АЕабо середнє квадратичне сигналу за розглянутий проміжок часу.
Методи акустичної емісії використовуються для раннього розпізнавання тріщин при випробуваннях матеріалів на міцність, для виявлення дефектів у стадії їх зародження, для локації дефектів та вивчення кінетики розвитку тріщин у зварних швах та ін.
При повторному напрузі емісія не виникає до досягнення максимальної напруги попереднього циклу (ефект Кайзера).
Електричний зв'язок між енергією АЕ та параметрами тріщини має вигляд:
де: K – коефіцієнт концентрації напруги на вершині тріщини
E – модуль пружності (модуль Юнга)
∆L – збільшення довжини тріщини
Число використовуваних імпульсів пропорційне K4.