Электротермический способ дефектос-копии
Иллюстрации
Показать всеРеферат
О П И С А Н И Е (п)824003
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Севвтсннх
Соцнаннстнчвсних .Рвспублнн
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
{61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22)Заявлено 23.04.79 (21) 2756938/18-25 (51)Я. Кл.
G 01 N 25/72 с присоединением заявки М(23) П риоритет— 1шЮЭР @шшн11 квантвт
ВЕВР ю ашшн ахебретеннй н атнрьпнй
Опубликовано 23.04.81 ° Бюллетень _#_e 15 (5З) уп К 536.6
{088.8) Дата опубликования описания 25.04.81 (72) Авторы изобретения.
Ю. И. Головин и В. А. Киперман, c . „,".h !
Тамбовский институт химического машиностроения;; — I (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ДЕФЕКТОСКОПИИ!
Изобретение относится к неразрушающему контролю проводящих материалов.
Известен способ тепловой дефектоскопии, основанный íà нагреве новерхности изделия токами высокой частоты и регистрации дефектов по наличию градиента . температуры пореррроств fl) .
Недостатком указанного способа является низкая разрешающая способ ность
Наиболее близким по технической .сущности a предлагаемому являетоя электротермический способ дефектоскопии, в котором нагрев контролируемой злы производится электрическш током а о наличии дефекта судят по Йеличиие термоэДСрJ возникающей в зоне сварно-. го соединения разнородных металпов 2 е
Недостатком способа является невозможность обнаружения дефекта вне. зоны сварного шва. Кроме того, способ не позволяет установить наименьший радиус кривизны дефекта, который onределяет влияние дефекта на конструкционную прочность изделия.
Цель изобретения — повышение информативности способа.
Поставленная цель достигается тем, что в электротермическом способе дефектоскопни, .основанном на нагреве изделия путем нропускания через него электрического тока, по изделию пропускают ряд импульсов электрического тока неизменной амплитуды с увеличивающейся длительностью с, разделенныхво времени паузой, достаточной для полного охлаждения изделия после пропускания предыдущего импульса, измеряют максимальную температуру в зоне дефекта в момент окончания импульса тока и определяют величину наимень-, шего радиуса кривизны обнаруженного дефекта r, по формуле r=107Ht,где Нкоэффициент температуропроводности маи териала изделия, -длительность импульса, после которого измеряемая тем824003
3 пература перестает прямо пропорционально зависеть от
Для пояснения сущности предлагаемого способа рассмотрим распределение электрического тока в металли.ческом листе со сквозным эллиптическим отверстием. Известно, что с помощью эллипса можно онисать острые и тупые трещины, продолговатые и круглые неметаллические включения и др. непроводящне дефекты.
Комплексный потенциал электрического тока s бесконечном листе с эл липтическим отверстием равен
g ф* — "((ос- zs(s -Ь ) совр (1)
+ (Ьв- 6 4"- l .. gj где Š— значение напряженности
CO поля на бесконечности; .,=y ig -,комплексная переменная, угол между вектором на 25 пряженности и положительным направлением оси Х, совпадающим с большой осью эллипса, а и в- соответственно большая и малая полуоси эллипса °
Напряженность электрического поля . определится как модуль производной комплексного потенциала. 35
В верпине дефекта, имеющей координаты (а,о), она. равна
E = E (i+ > ) s in y или, заменяя Ь через ra
Я. ;„(з)
С учетом закона Ома аналогичное выражение имеет место и для плотности. 45 тока. Таким образом, в вершние дефекта эллиптической форьы происходит увеличение плотности потока по сравнению со средней по образцу в Р раз р
=(<+К)в<о р, где P — . коэффициент концентрации электрического тока в вершине дефекта (трещины);
К= - безразмерный параметр, определяющий степень вытянутости и остроты дефекта.
Очевидно, концентрация тока вблизи устья трещины приводит к заметному повышению температуры в этой области, которое позволяет обнаружить дефект.
Максимальной величины температура достигает в условиях адиабатического нагрева, когда за время действия импульса тока теплопроводность не успеет существенно выравнять температурный градиент (закон Джоуля-Ленца) (5) „ 3 1 бс> где jо — плотность тока;
t — длительность импульса тока;
g NCy- проводимость и объемная теплоемкость материала изделия °
Если длительность импульса тока превышает характерное время термической диффузии, которое определяется как 1" =*г /Н (Н вЂ” коэффициент температуропроводности}, то локальный разогрев в вершине будет намного слабее. Для больших длительностей импульса. тока реальный распределенный источник тепла заменяют линейным, расположенным в центре трещины.
Его мощность определяется интегрированием квадрата распределения тока
j2 2 . (6)
q=2 4 — " г2
Тогда температура, нормированная на удельное тепловыделение в вершине трещины, определится выражением где 3 — коэффициент теплопроводности;
Е - интегральная показательная
4 функция;
S - расстояние от вершины трещины °
Чем больше радиус кривизны кончика трещины, тем,для длинных импульсов более пренебрегают теплопроводностью и пользуются аднабатическим приближением. За границу применимости адиабатического приближения (5) принимают условие с 4. 0,01 i, из ко* л+ торого и получается соотношение о%
1 — )00 с илн Р = 10(Йс °
Предлагаемый способ позволяет не только обнаруживать дефект, но и с
824003
Формула изобретения
Составитель С. Беловодченко
Редактор Л. Кеви Техред Ж.Кастелевич Корректо С. Шекма
Заказ 2096/61 Тираж 907, Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Иосква Ж-35 Ра ская наб. д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 удовлетворительной точностью опре" . делять его минимальный радиус кривизны, что дает возможность. оценивать влияние этого дефекта на конструкционную прочность контролируемого изделия.
Электротермический способ дефек- . тоскопии, основанный на нагреве изде,лия путем пропускания через него электрического тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения информативности способа, прону" скают ряд импульсов тока неизменной амплитуды с увеличивающейся длительностью t, разделенных во времени ( паузой, достаточной для полного охлаждения изделия после пропускания предыдущего импульса измеряют максимальную температуру в зоне дефекта в момент окончания импульса и опре5 деляют величину наименьшего радиуса кривизны обнаженного дефекта r no формуле r-=10 Н, где Н вЂ” коэффициент температуропроводности материала изделия,,ь - длительность импульса, л
® после которого измеряемая температура перестает прямо пропорционально зависеть от t.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент С111А У 3681970, кл. 73-15.4, 19?0.
2. Авторское свидетельство СССР
9 263969, кл. G 01 М 25/72, 1970
20 (прототип).