Пристрій для передачі сигналів акустичної емісії

1 Пристрій для передачі сигналів акустичної емісії під час неруйнівного контролю різноманітних об'єктів і під час випробувань зразків конструкційних матеріалів при підвищених температурі та тиску, що містить контактуючі між собою керамічну та металеву частини, який відрізняється тим, що виконаний розбірним і має напресований на один кінець керамічної вставки металевий наконечник для розміщення на його контактній площині п'єзоперетворювача сигналів акустичної емісії, а на іншому КІНЦІ вставки - роз'ємний цанговий затиск із металевим захоплювачем, виконаним як одне ціле із перешийком змінних діаметра і довжини та перехідником із ВІДПОВІДНОЮ контактною площиною для забезпечення акустичного контакта пристрою з об'єктом досліджень 2 Пристрій для передачі сигналів акустичної емісії по п 1, який відрізняється тим, що для забезпечення температурного захисту п'єзоперетворювача сигналів акустичної емісії керамічна вставка обхоплена конвективним теплообмінником у вигляді розташованих на и ЗОВНІШНІЙ поверхні пластин із матеріалу з високою теплопровідністю Винахід відноситься до неруйнівного контролю різноманітних об'єктів і може бути використаний для дослідження тріщиностійкості конструкційних матеріалів під час випробувань їх за підвищених температур і тисків, а також і в робочих середовищах за допомогою сигналів акустичної емісії Відомо застосування хвилеводів акустичної емісій під час дослідження тріщиностійкості матеріалів в робочих середовищах [1] Вони виконані суцільно із зразком, або жорстко з ним з'єднані за допомогою зварювання Недоліком таких хвилеводів є те, що у них обмежений діапазон застосування для досліджень внаслідок складності конструктивного виконання та високих витрат матеріалів для виготовлення зразків і герметичних камер для їхнього дослідження Відомо також конструктивне виконання розбірних металевих хвилеводів акустичної емісії, виготовлених у вигляді циліндричних стрижнів, один кінець яких виконано із безпосереднім контактом до досліджуваного об'єкту, а на іншому встановлюють первинний п'єзоперетворювач сигналів акустичної емісії [2] Недоліком їх є те, що під час тривалих експериментальних досліджень в умовах підвищених температур, внаслідок високої теплопровідності металів є нагрівання робочої частини п'єзоперетворювача сигналів акустичної емісії, яке призводить до втрати його експлуатаційних характеристик 3 метою усунення нагріву п'єзоперетворювача сигналів акустичної емісії використовують системи примусового охолодження, що теж призводить до додаткових витрат на обладнання, ускладнить конструкцію і служить додатковим джерелом фонових завад для вимірювального тракту акустичної емісії Найближчим за технічним виконанням є конструкція хвилеводу сигналів акустичної емісії, де його сконструйовано із двох взаємно перпендикулярних металевої і керамічної частин, що контактують між собою завдяки їх притисканню важелем [3] Недоліком цієї конструкції є наявність додаткового важільного механізму для створення зусилля контакту та забезпечення притиснення контактуючих частин хвилеводу між собою і з об'єктом дослідження В основу винаходу поставлено завдання спрощення конструкції пристрою для передачі акустичної емісії шляхом виконання його розбірним із декількох жорстко з'єднаних між собою керамічної та металевих частин, що дозволить забезпечити розширення діапазону його застосування, підвищення надійності роботи за рахунок виключення впливу високої температури на п'єзоперетворювач сигналів акустичної емісії, спрощення технології (О 00 ю 54786 нюючи діаметр перешийка 6 шляхом заміни захопу проведення експериментів, неруинівного контро5, досягають найкращих умов передачі сигналів лю акустичної емісії Це особливо важливо під час Металеві наконечник, цанговий затиск та заекспериментальних досліджень і проведення нехоп із перешийком і перехідником служать для руйнівного контролю, бо матеріали під час розвитз'єднання пристрою з об'єктом дослідження і п'єку в них різних дефектів випромінюють широкий зоперетворювачем сигналів акустичної емісії, а діапазон частот (довжин хвиль) пружних акустичсередня частина виконана у вигляді керамічної них коливань Розраховуючи їх або апріорі задаювставки, яка може мати пластинчастий конвективчи значення домінуючої хвилі, виходячи з співвідний тепловідвід Захоп є одне ціле з циліндричниношень (1), (2) та (3) і беручи до уваги власну ми перехідником, перешийком ВІДПОВІДНОГО діамечастотну характеристику п'єзоперетворювача сигтра, що дозволить виділити необхідні (домінуючі) налів акустичної емісії 3, підбирають діаметр печастоти пружної хвилі акустичної емісії, а кріпленрешийка 6 ня пристрою до об'єкту дослідження проводять за допомогою роз'ємного цангового затиску, чим заПристрій працює таким чином безпечують багаторазове використання його на Спочатку жорстко фіксують перехідник 7 на об'єкті контролю об'єкті дослідження 9 Після ЦЬОГО ДО захопа 4 під'єднують (склеюванням, паянням, зварюванням, На фіг показано загальний вигляд пристрою за допомогою різьбового з'єднання і т п ) цанговий для передачі сигналів акустичної емісії затиск 5, долучають керамічну вставку 1 із заздаПристрій передачі сигналів акустичної емісії легідь встановленими на ній пластинами теплообвиготовлено із керамічної вставки 1 із постійно мінника 8 та наконечником 2 В такому стані прирозміщеним на одному її КІНЦІ наконечником 2, на стрій готовий до експлуатації Дальше якому встановлюють п'єзоперетворювач сигналів встановлюють на наконечник 2 п'єзоперетворювач акустичної емісії 3, цангового затиску 4 із роз'ємсигналів акустичної емісії 3 Пружні хвилі акустичною частиною захопу 5, виготовленого як одне ної емісії, що надходять на перехідник 7 з об'єкта ціле з циліндричним перешийком 6 та перехіднидосліджень 9 внаслідок розповсюдження пружних ком 7, а також і з встановлених на вставці 1 пласколивань у твердому ТІЛІ ПОСЛІДОВНО проходять тин 8 теплообмінника та об'єкта дослідження 9 через жорстко з'єднані між собою складові приДіаметр керамічної вставки 1 вибирають в застрою виконаний як одне ціле із перехідником 7 лежності від технологічних умов експерименту і перешийок 6 і захоп 5, керамічну вставку 1, накоконструктивних особливостей камери, враховуючи нечник 2 і так досягають п'єзоперетворювача сигчастотні характеристики п'єзоперетворювача сигналів акустичної емісії 3 Відтак, перетворені п'єналів акустичної емісії 3, а вибір матеріалу для зоперетворювачем акустичної емісії 3 у пластин теплообмінника 8 зумовлений забезпеелектричний сигнал, коливання реєструють ВІДПОченням оптимального температурного режиму ВІДНИМИ приладами і аналізують, одержуючи необроботи п'єзоперетворювача сигналів акустичної хідні показники для оцінки стану об'єкта досліемісії 3 під час проведення акустико-емісійного джень 9, чи для визначення тріщинотривкості контролю об'єкта досліджень 9 Перехідник 7 може конструкційних матеріалів Пристрій для передачі мати різьбову частину або жорстко бути з'єднаним сигналів акустичної емісії працездатний для виза допомогою склеювання чи зварювання з об'єкпробування конструкційних матеріалів за різних том досліджень 9 Поверхні контактних площин температурних умов, тисків та у агресивному ронаконечника 2 та перехідника 7 мають високу стубочому середовищі будь-яких робочих параметрів пінь чистоти механічної обробки для забезпечення надійного акустичного контакту із об'єктом досліПриклад виконання пристрою для передачі сиджень 9 та п'єзоперетворювачем сигналів акустигналів акустичної емісії чної емісії З Використовували вставку діаметром 7мм із алундової кераміки з коефіцієнтом теплопровідноДовжину пристрою L розраховують з умови сті 5,4 Вт/м К Довжина пристрою L становила L = N - ,0) 90мм На циліндричній поверхні керамічної встав4 ки було розміщено теплообмінник із шести дискоде N - натуральне число, N=2n-1, n=1,2, k, X вих пластин із МІДІ товщиною 0,8мм, ЗОВНІШНІЙ довжина пружної хвилі акустичної емісії Темперадіаметр яких був 60мм Для п'єзоперетворювача турний режим розраховують за відомими методисигналів акустичної емісії з власною резонансною ками і кінцево експериментальне встановлюють частотою 260кГц діаметр перешийка становив шляхом підбору КІЛЬКОСТІ і розміру пластин тепло4мм, а його довжина І = 20,3мм Пристрій встановобмінника 8, а також застосуванням для виготовлювали на бокову поверхню призматичного зразка лення останніх матеріалу із необхідним коефіцієнрозмірами 25 х 50 х 250мм, випробування якого том теплопровідності Діаметр перешийка 6 проводили у робочому середовищі 0,5 нормальнорозраховують також за відомою методикою, дого розчину NaCI за температури нагріву робочої тримуючись співвідношення частини до 450°С, а температура на наконечникові пристрою при цьому була в межах 21 °С Оптима- < 0,6 , (2) льна передавальна характеристика перевірялась X шляхом зміни перешийка на діаметри 1,5мм, а його довжина І повинна становити 3,5мм і 6мм Експериментальним шляхом було І = 0,25 L (3) встановлене найменші втрати сигналів акустичної Звідси, З метою отримання оптимального часемісії системи "пристрій передачі сигналів акуститотного режиму роботи пристрою, необхідно досячної емісії - об'єкт дослідження" для діаметру пегнути виконання співвідношень (1), (2) та (3) Змі 54786 решийка величиною d = 4,0мм ния материалов и конструкций // Труды ЦНИИТМаш -1981 -№165,-86с Технічний результат від застосування пристрою одержують внаслідок можливості його вико2 А с СССР, № 136330053, МКИ GOIN 29/00 ристання за різних температурних умов, тисків у Устройство для исследования фазовых превраагресивному робочому середовищі будь-яких рощений в образцах /А Г Овчинников, В И Усков, бочих параметрів Значені переваги дозволяють Г Н Касаткин, Т Р Гладышева - Опубл 1987 БИ підвищити технологічність проведення експериме№48 нтів за рахунок простоти встановлення та знімання 3 А с СССР, № 913236, МКИ GOI N 29/00 пристрою, екологічної чистоти експлуатації та обЭлектроакустическое устройство для исследоваслуговування ния кинетики деструкции строительных материалов /А П Меркин, Г А Фикин, Б У Седунов и др Бібліографічні дані Опубл 1982г БИ №10 1 Неразрушающие методы и средства контроля при исследовании сопротивления разруше7 5 4 1 8 2 \ і L Фіг. Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 з