Спосіб оцінки якості зразків із литого сплаву

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля по сигналам акустической эмиссии и может быть использовано при контроле качества изделий из литьевых сплавов. Известен способ определения концентрации примесей а высокочистых металлах (прототип), заключающийся в сравнении уровня максимальной мощности сигналов акустической эмиссии (AЭ) от концентрации примесей в эталонном образце со значением максимальной мощности акустической эмиссии испытываемого образца при нагружении их после отжига и закалки [1]. Недостатком способа является наличие термической обработки образцов металлов перед испытаниями и применимость его только к высокочистым металлам с примесями. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа оценки качества образцов литьевого сплава за счет обеспечения возможности определения механической дефектности сплава, чем повышается точность оценки. Поставленная задача решается тем, что к образцу материала литьевого сплава прикладывается нагрузка вплоть до его разрушения, регистрируя во время разрушения сигналы акустической эмиссии и усилие нагружения, определяют отношение максимальной нагрузки к нагрузке в. момент появления сигналов АЭ и, сравнивая его с таким же отношением для образца без дефектов, определяют степень дефектности, что позволяет применять "способ для образцов с трещинами и без них, а также для материалов с хрупкими включениями, пустотами и т.п. При этом образцы считают дефектными, если первое отношение больше второго на 16...20%. Эта величина различия отношений установлена путем экспериментальных исследований, которые показали, что наличие различного рода дефектов в образце литьевых сплавов, определенных рентгенографическим и ультразвуковым контролем, приводит к более раннему "звучанию" образца в процессе нагружения, т.е. дефекты становятся локальными концентраторами высоких механических напряжений, что вызывает их ранний рост, а значит и излучение АЭ. Отношение величины нагрузки разрушения к величине нагрузки в момент появления сигналов АЭ в дефектных образцах и в образцах без них показывает тенденцию роста его. Таким образом было установлено, что указанное соотношение дефектных образцов больше аналогичного соотношения для бездефектных образцов на 16...20% и больше. При определении различных механических характеристик материалов очень важно знать степень дефектности образцов, т.к. она существенно влияет на величину указанных характеристик. Дефекты в литьевых сплавах имеют различную природу: хрупкие включения, примеси, поры и пустоты. Поэтому их величина и ориентация, количество и тип приводят к различным дефектам. Так, например, в одном и том же типоразмере образца в зависимости от вышеизложенных факторов может фиксироваться АЭ в процессе нагружения с различной интенсивностью и в разные моменты нагружения, что обусловлено ростом дефектов или разрушением хрупких включений. В предлагаемом заявителями способе достаточно зафиксировать усилие нагрузки, при котором появляются сигналы АЭ и дальнейшая их регистрация прекращается, т.е. метод АЭ контроля является временным индикатором момента начала роста дефектов. На фиг. 1 показана блок-схема измерения, а на фиг. 2 - характерные акустограммы для испытуемых образцов с дефектами и образцов бездефектных. Способ осуществляется следующим образом. Испытуемые образцы материалов литьевых сплавов 1 подвергают нагружению с помощью нагружающих устройств 2, регистрируют при помощи датчиков силы 3 и сигналов АЭ 4 величину усилия нагрузки и сигналы АЭ. Отмечают на диаграмме момент появления сигналов АЭ, которые регистрируют с помощью предусилителя 5, прибора обработки сигналов АЭ 6 и регистрирующего устройства 7. После этого прекращают регистрацию АЭ, а величину нагрузки фиксируют вплоть до момента разрушения образца. После этого производят те же измерения на образце без дефектов (на эталонном образце). Определяют отношение n1 - максимального усилия нагрузки при разрушениях образца Рmax и величины нагрузки PАЭ в момент начала регистрации сигналов АЭ, сравнивают его с таким же отношением n2, определенным на бездефектном образце, Если отношение n1 > n2 на 16...20% и более, образцы считаются дефектными. В случае испытаний образцов с трещинами по максимальной нагрузке, геометрии образца и с учетом длины К трещины определяются соотношения n = с на образцах дефектных n1, и эталонных n2, где Кс - коэффициент К ІАЭ интенсивности напряжений в момент разрушения образца и KIAЭ - коэффициент интенсивности напряжений в момент появления сигналов АЭ на акустограмме. Если испытания проводят на образцах без трещин и с различной геометрией нетто-сечения (при одинаковых расстояниях размещения опор или захватов), то вместо Кс и KIAЭ соответственно рассчитываются s max и s АЭ и берутся их соотношения, ( s max - максимальное напряжение в рабочем сечении при разрушении образца, s АЭ напряжение в рабочем сечении образца в момент появления сигналов АЭ). Пример осуществления способа. Исследования проводили на образцах литьевых титановых сплавов типа ТЛ-3. Использовали силовые схемы нагружения пластин сечением 10х60 мм 2 с одной боковой трещиной (фиг. 2а) и с двумя боковыми трещинами (фиг. 2б) на растяжение и для балочных образцов сечением 40х80 мм и 80х160 мм (фиг. 2в) нагружение осуществляли по схеме трехточечного изгиба. Испытания проводили на машинах УРС50/50 (растяжение) и ЦДМПу-200 (трехточечный изгиб). Сигналы АЭ регистрировали с помощью узкополосного датчика, имеющего полосу пропускания 180-260 кГц, предварительного усилителя с коэффициентом усиления 34 дБ и прибора АЭ АВН-3. Коэффициент усиления прибора АВН-3 был равен 40 дБ, порог чувствительности 0,4 В и полоса пропускания 120-350 кГц. Геометрия установки датчика на образцах одного типоразмера была неизменной. Результаты испытаний приведены в таблице. Приведенный пример выполнения способа показывает, что для испытуемых образцов на растяжение разность соотношений усилий нагрузки (а значит и коэффициент концентрации напряжений соответствующих им) в момент разрушения Рmax или Кс и в момент появления сигналов AЭ РАЭ или КIАЭ для дефектного и бездефектного образца составляет: для пластин с одной боковой трещиной (надрезом) - 28%; с двумя боковыми трещинами (надрезом) - 16%. Аналогичное наблюдение и для призматических образцов, испытуемых на трехточечный изгиб. Там, в зависимости от сечения образца, наблюдаем диапазон отличия отношений- 16..,69%. Эффективность заявляемого способа заключается в возможности применения его для оценки степени дефектности образцов материалов путем сравнения величин n1 и n2, а также в возможности применения способа для качественной оценки дефектности различных материалов. Кроме этого во время проведения испытаний исключается необходимость количественного измерения и фиксации параметров сигналов АЭ (амплитуда, суммарный счет АЭ, скорость счета и т.п.) за время цикла разрушения образцов, что влечет за собой повышение технологичности испытаний.