Ультразвуковой способ определения механических напряжений в резьбовых соединениях

Ультразвуковой способ определения механических напряжений в резьбовых соединениях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для определения механических Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковыми методами и может быть использовано для контроля затяжки резьбовых деталей Известен способ определения механических напряжений 1, заключающийся в том, что возбуждают в ненагруженном контролируемом изделии упругие колебания, принимают эхо-сигналы и измер яют время их распространения, нагружают изделие и измеряют время распространения упругих волн и по измеренным временам опредёлянапряжений в резьбовых соединениях Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности определения напряжения в труднодоступных местах. Пьезоэлектрический преобразователь 4 устанавливают на торец гайки (3), измеряют время распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в гайке (3), затягивают гайку (3) на шпильке (2), измеряют время распространения УЗК в гайке (3) после затяжки, определяют разность времен распространения УЗК в гайке (3) до и после затяжки, определяют механическое напряжение в шпильке (2) по формуле стш (ti - to// to d ) (S/Su, - 1 ), где ti - время распространения УЗК после затяжки; t0 - время распространения УЗК до затяжки; р - акусто упругий коэффициент; а - конструкционный коэффициент; S - общая площадь поперечного сечения шпильки и гайки; Зш - площадь поперечного сечения шпильки. 1 ил. ют величину механических напряжений в изделии. Известен также способ измерения механических напряжений в болтах 2, заключающийся в том, что в контролируемом изделии создают внутренние искусственные отражатели. Возбуждают и принимают упругие колебания, отраженные от пары отражателей , определяют разность времени распространения ультразвука, по которой рассчитывают величину внешних механических напряжений в зоне, ограничиваемой каждой парой отражателей. VI сл СА СО Ю чэ

„„Я2„, 1753399 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,. ф @р@@

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,!" "...",,,",",„,".

К АВТОРСКОМУ СВИДETEJlbCTBY (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В

РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для определения механических (21) 4790991/28 (22) 29.11.89 (46) 07.08,92. Бюл. N. 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт па разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) В.Г;Дворник и В.M.Бобренко (56) 1, Авторское свидетельство СССР

N 1308890, кл. G 01 N 29/04, 1987.

2. Патент США N 4569229. кл. G 01 N

29/00, 1987.

3. Бобренко В,M.. Ванчели М.С, и Куценко А.Н. Акустические методы контроля напряженного состояния материала -деталей машин./Под.ред. А,В,Корнева. Кишинев, Штиинца, 1981, с,101, рис.49.

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковыми методами и может быть использовано для контроля затяжки реэьбовых деталей.

Известен способ определения механических напряжений (1), заключающийся в том, что возбуждают в ненагруженном контролируемом изделии упругие колебания, принимают эхо-сигналы и измеряют время их распространения, нагружают изделие и измеряют время распространения упругих волн и по измеренным временам определянапряжений в резьбовых соединениях.

Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения возможности определения напряжения в труднодоступных местах. Пьезоэлектрический преобразователь 4 устанавливают на торец гайки (3), измеряют время распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в гайке (3), затягивают гайку (3) на шпильке (2), измеряют время распространения УЗК в гайке (3) после затяжки, определяют разность времен распространения УЗК в гайке (3) до и после затяжки, определяют механическое напряжение в шпильке (2) по формуле: о„= (т — ья//3 то б ) (S/Яв 1 ), где Й1 — время распространения УЗК после затяжки; to — время распространения УЗК до затяжки: P — акустоупругий коэффициент; а— конструкционный коэффициент; S — общая площадь поперечного сечения шпильки и гайки; SUj — площадь поперечного сечения шпильки. 1 ил. ют величину механических напряжений в изделии.

О

Известен также способ измерения механических напряжений в болтах (2), заключающийся в том, что в контролируемом изделии создают внутренние искусственные отражатели. Возбуждают и принимают упругие колебания, отраженные от пары отражателей, определяют разность времени распространения ультразвука, Ilo которой рассчитывают величину внешних мехайических напряжений в зоне, ограничиваемой каждой парой отражателей.

1753399

35

45

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является ультразвуковой способ (3), заключающийся в том, что о механическом напряжении судят по изменению времени распространения ультразвуковых колебаний (УЗК), излучаемых и принимаемых пьезоэлектрическим преобразователем до и после приложения нагрузки, Измерение времени распространения ультразвуковых колебаний производят между торцами шпильки, для чего пьезоэлектрический преобразователь устанавливают на торец шпильки в ненагруженной области и определяют интегральное значение механического напряжения вдоль акустического пути.

Данный способ может быть использован для контроля резьбовых деталей (шпилек), выполненных с соблюдением жестких требований к плоскопараллельности торцов и их неперпендикулярности к акустической оси, либо с предварительно изготовленными искусственными отражателями, и не может быть использован для контроля деталей с большим затуханием УЗК либо выполненных с отклонениями от требований, Целью изобретения является расширение области применения способа эа счет обеспечения возможности определения на:: = пряжения в труднодоступных местах.

Поставленная цель в ультразвуковом способе определения механических напряжений в резьбовых соединениях, заключающемся в том, что в одной детали соединения возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний, принимают отраженные от противоположной поверхности эхо-сигналы, определяют время их распространения, механически нагружают испытываемую деталь соединения путем воздействия второй детали соединения, возбуждают и принимают ультразвуковые колебания, определяют время их распространения, а механическое напряжение в испытываемой детали соединения определяют с учетом времени распространения ультразвука до и после приложения нагрузки. достигается тем, что возбуждают и принимают импульсы ультразвуковых колебаний во второй детали резьбового соединения.

На чертеже представлено устройство для измерения механических напряжений в реэьбовых соединениях. Устройство содержит разьемное соединение 1, стянутое первой резьбовой деталью 2, например шпилькой, и второй резьбовой деталью 3, например гайкой, на которой установлен пьезоэлектрический преобразователь 4, Для определения механического напряжения в шпильке пьезоэлектрический преобразователь 4 устанавливают на торец гайки (3), измеряют время распространения

УЗК в гайке (3). затягивают гайку (3) на шпильке (2), измеряют время распространения УЗК в гайке (3) после затяжки, определяют разность времен распространения

УЗ К в гайке (3) до и после затяжки, определяют механическое напряжение в шпильке (2) по формуле где t> — время распространения УЗ К в гайке после затяжки;

to — время распространения УЗК в гайке до затяжки;

P — акустоупругий коэффициент: а — конструкционный коэффициент;

S — общая площадь поперечного сечения шпильки и гайки;

SLU — площадь поперечного сечения шпильки, Использование предложенного способа дает возможность определения механических напряжений в реэьбовых соединениях сложной конфигурации, без предъявлен 1я особых требований к их торцам и геометрическим размерам, а также без изготовления дополнительных отражателей.

Формула изобретения

Ультразвуковой способ определения механических напряжений в резьбовых соединениях, заключающийся в том, что в одной детали соединения возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний, принимают отраженные от противоположной поверхности эхо-сигналы, определяют время их распространения, механически нагружают испытываемую деталь соединения путем воздействия второй детали соединения, возбуждают и принимают ультразвуковые колебания, определяют время их распространения, а механическое напряжение в испытываемой детали соединения определяют с учетом времени распространения ультразвука до и после приложения йагрузки, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности определения напряжения в труднодоступных местах, возбуждают и принимают импульсы ультразвуковых колебаний во второй детали резьбового соединения, 1753399

Составитель В.Дворник

Техред М.Моргентал Корректор И,Муска

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2765 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5