Способ оценки механических свойств металлов при пластическом деформировании

Изобретение относится к области неразрушающего контроля для определения изменения механических свойств металлов при пластическом деформировании. Техническим результатом изобретения является повышение информативности о состоянии материала изделия, подверженного пластическому деформированию, а также определение величины пластической деформации металла изделия. В способе оценки механических свойств металлов при пластическом деформировании первым пьезопреобразователем в изделии возбуждают ультразвуковые колебания и принимают их вторым пьезопреобразователем, установленным на фиксированном расстоянии от первого пьезопреобразователя. Измеряют время прохождения сигналов в бездефектной зоне и контролируемом изделии t₂, сравнивают их, перемещают пьезопреобразователи по поверхности контролируемого изделия, по времени t₂ определяют начало дефектной зоны. После определения начала дефектной зоны пьезопреобразователи перемещают до исчезновения разницы времени прохождения сигналов. Определяют скорость распространения ультразвука в бездефектной зоне и в дефектной зоне в направлении прозвучивания, после чего пьезопреобразователи устанавливают симметрично выбранной фиксированной точке, поворачивают их относительно этой точки, проводят аналогичные определения скорости ультразвука. После деформации изделия измеряют скорость ультразвука в деформированной зоне изделия и на эталоне, по разности скоростей ультразвука определяют величину пластической деформации в соответствии с тарировочной зависимостью, установленной экспериментально.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля для определения изменения механических свойств металлов при пластическом деформировании. Данное изобретение применимо к оценке качества металлических изделий, изготовленных из конструкционных сталей, в частности к оценке степени пластической деформации металла труб, сосудов, котлов, резервуаров и т.п.

Известен способ обнаружения дефектов термообработки металлических изделий [RU 2003092 С1, МКИ G 01 N 29/10, БИ №41-42, 1993 г.], заключающийся в том, что первым пьезопреобразователем в изделии возбуждают ультразвуковые колебания и принимают их вторым пьезопреобразователем, установленном на фиксированном расстоянии от первого пьезопреобразователя, измеряют время прохождения акустических сигналов в бездефектной зоне t₁ и контролируемом изделии t₂, сравнивают их, перемещают пьезопреобразователи по поверхности контролируемого изделия, по времени t₂ определяют начало дефектной зоны. После определения начала дефектной зоны пьезопреобразователи перемещают до исчезновения разницы времени прохождения сигналов, определяют скорость распространения акустической поверхностной волны в бездефектной зоне и в дефектной зоне и по времени распространения акустической поверхностной волны и в дефектной зоне изделия вычисляют линейный размер дефектной зоны в направлении прозвучивания. Затем пьезопреобразователи устанавливают симметрично выбранной фиксированной точке, поворачивают их относительно этой точки, проводят аналогично определения скорости и времени распространения ультразвука и определяют линейные размеры дефектной зоны для каждого угла поворота, а ее конфигурацию определяют по найденным линейным размерам.

Недостатком является то, что способ позволяет определить только наличие дефектов термической обработки и их геометрические размеры в поверхностном слое контролируемого изделия. В то же время отсутствие дефектов термообработки не определяет полностью механические свойства материала, которые являются основной характеристикой, влияющей на работоспособность изделия.

Техническим результатом изобретения является повышение информативности вышеописанного способа о состоянии материала изделия, подверженного пластическому деформированию, а также определение величины пластической деформации металла изделия.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе оценки механических свойств металлов при пластическом деформировании первым пьезопреобразователем в изделии возбуждают ультразвуковые колебания и принимают их вторым пьезопреобразователем, установленным на фиксированном расстоянии от первого пьезопреобразователя, измеряют время прохождения сигналов в бездефектной зоне t₁ и контролируемом изделии t₂, сравнивают их, перемещают пьезопреобразователи по поверхности контролируемого изделия, по времени t₂ определяют начало дефектной зоны, после определения начала дефектной зоны пьезопреобразователи перемещают до исчезновения разницы времени прохождения сигналов, определяют скорость распространения ультразвука в бездефектной зоне и в дефектной зоне в направлении прозвучивания, после чего пьезопреобразователи устанавливают симметрично выбранной фиксированной точке, поворачивают их относительно этой точки, проводят аналогичные определения скорости ультразвука, после деформации изделия измеряют скорость ультразвука в деформированной зоне изделия и на эталоне, по разности скоростей ультразвука определяют величину пластической деформации в соответствии с тарировочной зависимостью, построенной для диагностируемого вида стали, установленной на плоских образцах испытаниями на растяжение.

Способ осуществляется следующим образом. В изделии возбуждают ультразвуковые колебания первым пьезопреобразователем и принимают их вторым пьезопреобразователем, установленным на фиксированном расстоянии от первого пьезопреобразователя, предварительно нанеся по капле трансформаторного масла под пьезопреобразователи, измеряют время прохождения сигналов в бездефектной зоне изделия t₁ и контролируемой зоне изделия t₂, перемещают пьезопреобразователи по поверхности контролируемого изделия и по времени t₂ определяют начало деформированной зоны изделия. Далее перемещают пьезопреобразователи в деформированной зоне изделия и определяют наиболее деформированный участок. После каждого измерения сопоставляют показания скорости ультразвука по эталону, сравнивают величины скоростей ультразвука на деформированном и недеформированном участках металла и по разности скоростей ультразвука судят о величине деформации по тарировочной зависимости, построенной для диагностируемого вида стали. Тарировочную зависимость устанавливают на плоских образцах для испытаний на растяжение, изготовленные по ГОСТ 1497-84. В качестве эталона применяют такой же образец из той же марки стали, не имеющий изменений в структуре, в результате пластического деформирования. Испытываемые на растяжение образцы нагружают ступенчато с шагом 0,2 σ_т материала на разрывной машине со скоростью 0,5 мм/мин. При увеличении величины нагрузки на каждые 0,2 σ_т материала образца, разрывную машину останавливают и производят замер скорости ультразвука и деформацию на испытываемом образце. После начала текучести материала образца количество замеров скорости ультразвука производят по приращению деформации на 5%. Величину скорости ультразвука в контролируемой зоне образца после каждого замера сопоставляют с величиной скорости ультразвука на эталонном образце и строят тарировочную зависимость разности скоростей ультразвука и деформации в исследуемом образце.

Способ оценки механических свойств металлов при пластическом деформировании, заключающийся в том, что в известном способе обнаружения дефектов термообработки металлических изделий первым пьезопреобразователем в изделии возбуждают ультразвуковые колебания и принимают их вторым пьезопреобразователем, установленным на фиксированном расстоянии от первого пьезопреобразователя, измеряют время прохождения сигналов в бездефектной зоне t₁ и контролируемом изделии t₂, сравнивают их, перемещают пьезопреобразователи по поверхности контролируемого изделия, по времени t₂ определяют начало дефектной зоны, после определения начала дефектной зоны пьезопреобразователи перемещают до исчезновения разницы времени прохождения сигналов, определяют скорость распространения ультразвука в бездефектной зоне и в дефектной зоне в направлении прозвучивания, после чего пьезопреобразователи устанавливают симметрично выбранной фиксированной точке, поворачивают их относительно этой точки, проводят аналогичные определения скорости и времени распространения ультразвука, отличающийся тем, что после пластической деформации металла изделия измеряют скорость ультразвука в деформированной зоне изделия и на эталоне, сравнивают величины скоростей ультразвука на деформированном и недеформированном участках металла и по разности скоростей ультразвука судят о величине деформации по тарировочной зависимости, построенной для диагностируемого вида стали, установленной на плоских образцах испытаниями на растяжение.