Комплексный метод и устройство лазерно-акустического контроля поверхностных дефектов в металлических и металлизированных изделиях
Диссертация
Достоверность результатов и обоснованность выводов подтверждаются многократными исследованиямисходимостью полученных результатов по затуханию объемных и поверхностных акустических волн с расстоянием с результатами, полученными другими авторамивоспроизводимостью результатов на стандартных модельных образцах, используемых для калибровки аттестованных дефектоскопов, в различных условиях взаимного… Читать ещё >
Содержание
- ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
- ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ
- 1. 1. Критерии классификации методов акустического контроля
- 1. 2. Классификация контактных методов акустического контроля
- 1. 3. Бесконтактные методы акустического контроля
- 1. 4. Выбор метода ультразвукового контроля
- 1. 5. Выводы
- ГЛАВА 2. УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРНО-АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
- 2. 1. Схема возбуждения и детектирования ультразвуковых волн
- 2. 2. Система калибровки акустического сигнала
- 2. 3. Система синхронизации осциллографа
- 2. 4. Система перемещения объекта контроля
- 2. 5. Система управления, сбора и обработки данных
- 2. 5. 1. Программа системы сбора и обработки данных
- 2. 5. 2. Программа управления шаговым двигателем и синхронизации цифрового генератора
- 2. 6. Разработка оптимальной методики возбуждения и детектирования акустических волн
- 2. 7. Оценка метрологических характеристик устройства и измерений
- 2. 8. Результаты и
- выводы
- ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ
- 3. 1. Исследование отражения волны Рэлея от поверхностных дефектов
- 3. 2. Исследование прохождения продольных объемных акустических волн через поверхностные дефекты
- 3. 3. Исследование прохождения волн Рэлея через поверхностные дефекты
- 3. 4. Результаты и
- выводы
- ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА ЛАЗЕРНО-АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
- 4. 1. Оценка применимости разработанных методов лазерно-акустического контроля
- 4. 2. Описание разработанного комплексного метода проведения лазерно-акустического контроля
- 4. 3. Описание программы обработки данных для реализации комплексного лазерно-акустического контроля дефектов
- 4. 4. Результаты и
- выводы
Список литературы
- Крауткремер И., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов -М.: Металлургия, 1991. 752 с.
- Троицкий В.А. Ультразвуковой контроль: нормативные документы, стандарты по УЗК К.: Феникс, 2006. 224 с.
- Выборное Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1985,256 с.
- Ермолов И.Н., Алешин Н. П., Потапов А. И. Неразрушающий контроль. Кн. 2-М.: Высш. шк., 1991, 283 с.
- Выборное Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия М.: Металлургия, 1985,256 с.
- Бакай С.А., Волчок О. И., Стоев П. И., Камышанченко Н. В., Кунгурцев Е. С. Влияние ультразвукового воздействия на акустическую эмиссию и механические свойства объемных металлических стекол на основе циркония // Акустический журнал. 2012. Т. 58. С. 304−307.
- Хорошавина С.Г. Вероятностные модели оценки достоверности акустико-эмиссионного контроля композиционных материалов в точечном и интервальном вариантах // Дефектоскопия. 2000. № 3. С. 25−32.
- Mitri F.G., Fatemi M. Improved vibroacoustography imaging for nondestructive inspection of materials // Journal of applied physics. 2005. Vol. 98. P. 114 901.
- Казаков B.B., Сутин A.M. Использование эффекта модуляции ультразвука вибрациями для импульсной локации трещин // Акустический журнал. 2001. Т. 47. С. 364−369.
- Мфоумоу Е.М., ХедбергК., Као-Вальтер С. Вибрационный анализ листовых материалов и обнаружение дефектов с помощью дистанционного возбуждения акустических колебаний // Акустический журнал. 2008. Т. 54. С. 147−155.
- Крюков И.И. Особенности ультразвукового теневого контроля пенопластов по амплитудно-временным параметрам // Дефектоскопия. 2000. № 3. С. 3−12.
- Клюев В.В., Соснин Ф. Р., Ковалев A.B. и др. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. 2-е изд. М.: Машиностроение, 2003, 656 с.
- Дымкин Г. Я., Шевелев A.B. Методика ультразвукового контроля дисков цельнокатаных колес вагонов поверхностными волнами // Дефектоскопия. 2003. № 7. С. 3−13.
- Ваньков Ю. В, Казаков Р. Б. Применение метода собственных частот к контролю протяженных тонкостенных изделий // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2003. № 9−10. С. 97−107.
- Ахтямов A.M., ЯмиловаЛ.С., МуфтаховА.В. Идентификация вида и параметров закрепления стержня по собственным частотам его колебаний // Т. 54. С. 181−188.
- Ваньков Ю.В., Казаков Р. Б., Первухин Д. Н. Диагностический комплекс для обнаружения дефектов осей железнодорожных вагонов по параметрам колебаний // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. Т. 70. № 3. С. 33−37.
- Ваньков Ю.В., Казаков Р. Б., Яковлева Э. Р. Собственные частоты изделия как информативный признак наличия дефектов // Техническая акустика. 2003. № 5. С. 1−7.
- Белов Е.В., Ваньков Ю. В., Ившин И. В., Кочергин A.B., Первухин Д. В., Тунаков А. П. Диагностика газотурбинного двигателя методомакустических характеристик его элементов // Акустический журнал. 1996. Т. 42. № 1. С. 21−24.
- Быдзан А.Ю., Панин С. В. Исследование усталостного разрушения конструкционной стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями методом свободных колебаний // Дефектоскопия. 2003. № 7. С. 35−49.
- Викторов И. А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука, 1981.-287 с.
- Криворудченко В.Ф., Ахмеджанов Р. А. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта: Учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта. М.: Маршрут, 2005, 436 с.
- Мэзон У. Физическая акустика: Методы и приборы ультразвуковых исследований. Т. 7, М: Мир, 1974. 430 с.
- Буденков Г. А., Недзвецкая О. В., Шишкина С. И., Полянкин Г. А. К возможности стабилизации акустического контакта при ультразвуковом контакте // Дефектоскопия. 2000. № 12. С. 61−68.
- Бондаренко А.Н., Луговой В. А., Кондратьев А. И. Тонкопленочный самоустанавливающийся емкостный преобразователь ультразвуковых сигналов // Приборы и техника эксперимента. 1988. С. 197−199.
- Kim J.-Y., Yakovlev V.A., Rokhlin S.I. Parametric modulation mechanism of surface acoustic wave on a partially closed crack // Applied physics letters. 2003. Vol. 82. № 19. P. 3203−3205.
- Burke S.K., Rose L.R., Scala C.M. Novel approach for detecting distributed surface breaking cracks // Applied physics letters. 1994. Vol. 65. № 11. P. 1349−1351.
- Ерофеев В.И., Зазнобин B.A., Самохвалов P.B. К определению механических напряжений в твердых телах акустическим методом // Акустический журнал. 2007. Т. 53. № 5. С. 621−631.
- Dewhurs R.J., Edwards С., Palmer S.B. Noncontact detection of surface-breaking cracks using a laser acoustic source and an electromagnetic acoustic receiver // Applied physics letters. 1986. Vol. 49. № 7. P. 374−376.
- Edwards R.S., Dixon S., Jian X. Enhancement of the Rayleigh wave signal at surface defects // Journal of applied physics. 2004. Vol. 37. № 16. P. 2291−2297.
- Edwards R.S., Dixon S., Jian X. Depth gauging of defects using low frequency wideband Rayleigh waves // Ultrasonics. 2006. Vol. 44. № 1. P. 93−98.
- Edwards R.S., Dixon S., Jian X., Dixon S. Signal enhancement of the in plane and out-of-plane Rayleigh wave components // Applied physics letters. 2005. Vol. 87. № 19. P. 194 104.
- Dewhurs R.J., Dutton B. Anisotropy measurements in metal alloys using a laser/electromagnetic acoustic transducer array system // Applied physics letters. 2006. Vol. 89. № 10. P. 101 916.
- Сучков Г. M. О главном преимуществе ЭМА способа // Дефектоскопия. 2000. № 10. С. 67−70.
- Сучков Г. М., Катасонов Ю. А., Гарькавый В. В. Экспериментальное исследование чувствительности ЭМА преобразователей при дефектоскопии эхо методом объемными сдвиговыми волнами // Дефектоскопия. 2000. № 2. С. 12−16.
- Сучков Г. М. Высокочувствительный электромагнитно-акустический преобразователь // Контроль. Диагностика. 2001. № 10. С. 30−32.
- Деордиев Г. И., Щербинин В. Е. Контроль массовых изделий резонансным электромагнитно акустическим методом (обзор) // Дефектоскопия. 2003. № 12. С. 13−31.
- Себко В.П., Сучков Г. М., Ищенко В. Н. Исследование факторов, влияющих на результаты контроля горючего металла ЭМА способом // Дефектоскопия. 2004. № 11. С.40−49.
- Патент 2 387 986 РФ, МПК G01N 29/04 Способ неконтактной ультразвуковой диагностики сварных соединений / Барышников В. И., Воропаев Е. В., Колесникова Т. А., Хоменко А. П. Опубл. 27.04.2010. Бюл. № 12. — С. 1−7.
- Diaci J., Mozina J. Optoacoustic testing of optical surface // Ultrasonics international 87 conference proceedings. 1987. P. 96−101.
- Арабаджи B.B. О преобразовании акустически жесткого тела в акустически прозрачное в задаче с начальными условиями // Акустический журнал. 2008. Т. 54. № 6. С. 869−878.
- Патент 2 395 421 РФ, МПК В61К9/04. Акустический детектор дефектов подшипников / Добишев В. Ф. Опубл. 27.07.2010. Бюл. № 21. — С. 1−8.
- Галяутдинов М.Ф., Фаррахов Б. Ф., Фаттахов Я. В., Захаров М. В. Развитие методики лазерной диагностики твердых тел при импульсном световом облучении // Приборы и техника эксперимента. 2010. № 4. С. 150−155.
- Гуревич С.Ю., Петров Ю. В., Шульгин А. А., Голубев Е. В. Экспериментальные исследования лазерной генерации нормальных акустических волн в ферромагнитных металлах при температуре Кюри // Дефектоскопия. 2007. № 2. С. 9−15.
- Лямшев J1.M. Лазеры в акустике // Успехи физических наук. 1987. Т. 151. Вып. 3. С. 479- 527.
- Гусев В.Э., Карабутов А. А. Лазерная оптоакустика. М.: Наука, 1991.-304 с.
- Glorieux С., Fivez J., Thoen J. Photoacoustic investigation of the thermal properties of layered materials: calculation of the forward signal and numerical inversion procedure // Journal of applied physics. 1992. Vol. 73. № 2. P. 684−690.
- Копылова Д.С., Пеливанов И. М. Подымова Н.Б., Карабутов А. А. Измерение толщины субмикронных металлических покрытий на прозрачной подложке лазерным оптико-акустическим методом // Акустический журнал. 2008. Т. 54. № 6. С. 905−913.
- Jungerman R.L., Khuri-Yakub B.T., Kino G.S. Characterization of surface defects using a pulsed acoustic laser probe // Applied physics letters. 1983. Vol. 44. № 15. P. 392−393.
- Карабутов А. А., Подымова H. Б. Лазерный оптико-акустический метод измерения пористости газотермических покрытий на металлической подложке // Техническая акустика. 2010. № 15. С. 1−9.
- Kozhulko V.V., Hess P. Nondestructive evaluation of microcracks by laser-induced focused ultrasound // Applied physics letters. 2007. Vol. 91. № 22. P. 224 107.
- Кожушко B.B., Палтауф Г., Кренн X. Регистрация наносекундных оптико-акустических импульсов в стали // Акустический журнал. 2013. № 59. С. 279−282
- Ошуро В.Б. Термолинейная лазерная оптоакустическая томография // Квантовая электроника. 2005. Т. 34. № 2. С. 185−189.
- Богданов С.В. Интерференционный акустооптический метод измерения скорости звука // Акустический журнал. 2002. Т. 48. С. 461−466.
- Xiao Н., Nagy Р.В. Enhanced ultrasound detection of fatigue cracks by laser-induced crack closure // Journal of applied physics. 1998. Vol. 83. № 12. P. 7453−7460.
- Kozhulko V.V., Hess P. Laser-induced focused ultrasound for nondestructive testing and evaluation // Applied Physics Letters. 2007. Vol. 103. № 12. P. 124 902.
- Becker M., Schuelke Т., Schneider D., Leson A. LAwave measurement technology for quality assurance // EuroNanoForum 2007. Nanotechnology in Industrial Applications. 2007. P. 72−74.
- Волькенштейн С., Ланин В., Хмыль А. Лазерная фотоакустическая диагностика скрытых дефектов в изделиях электроники // Компоненты и технологии. 2007. № 11. С. 154−158.
- Долгих С.Г. Мобильный лазерный интерферометр // Приборы и техника эксперимента. 2010. № 1. С. 174−175.
- Blackshire J.L. Near field ultrasonic scattering from surface-breaking cracks // Applied physics letters. 2002. Vol. 80. № 18. P. 3442−3444.
- Житлухина Ю.В., Перов Д. В. Возможность использования поперечных ультразвуковых волн для получения информации о микродефектах в стали // Дефектоскопия. 2008. № 6. С. 62−75.
- Патент 2 262 689 РФ, МПК G01N29/04. Способ диагностики несплошностей поверхности слоя металлопроката и устройство для его осуществления / Малинка С. А, Кириков A.B., Забродин А. Н. Опубл. 20.10.2005. Бюл. № 29. — С. 1−9.
- Попов В.А., Прыгунов А. Г. Голографический метод регистрации акустико-эмиссионных сигналов при деформации твердых тел // Дефектоскопия. 2000. № 6. С. 54−70.
- Акустооптические кристаллы. Под ред. М. П. Шаскольской. М.: Наука. 1992.
- РД 24.200.13−90 Трубы стальные бесшовные. Методика входного ультразвукового контроля сплошности.
- ПНАЭ Г-7−014−89 Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов АЭУ. Ультразвуковой контроль. Часть I. Контроль основных материалов (полуфабрикатов).
- Ананьев Л.Л., Пожаров A.M., Егоров Н. В. Охлаждаемый усилитель на полевых транзисторах с температурой шума 1 К // Приборы и техника эксперимента 1977. № 3. С. 135−136.
- Гук М. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2003. — 528 с.
- Зверев В.А. О возможности абсолютной калибровки излучателей и приемников звука по давлению радиации без использования радиометра // Акустический журнал. 1956. Т. 2. С. 378−379.
- Коновалов С.И., Кузьменко А. Г. Демпфирование пьезопластины и использование электрической цепи на ее входе для получения короткого акустического импульса // Акустический журнал. 2005. Т. 51. С. 829−832.
- Li. J, Dong L., Ni С., Shen Z., Zhang H. Application of ultrasonic waves in the detection of microcracks using the scanning heating laser source technique // Chinese optics letters 2012. Vol. 10. № 11. P. 111 403.
- Голенищев-Кутузов A.B., Голенищев-Кутузов B.A., Калимуллин Р. И. Лазерная генерация акустических волн на периодической доменной структуре в ниобате лития // Акустический журнал 2000. Т. 46. № 3 С. 336−339.
- Ni С., Chigarev N., Tournat V., Delorme N., Shen Z. et al. Probing of laser-induced crack closure by pulsed laser-generated acoustic waves // Journal of applied physics 2012. Vol. 113. № 1. P. 14 906.
- Xiao H., Nagy P. B Enhanced ultrasonic detection of fatigue cracks by laser-induced crack closure // Journal of applied physics 1998. Vol. 83. № 12.
- Голенищев-Кутузов A.B., Мигачев C.A., Яфаев H.P. Генерация поверхностных акустических волн с помощью импульсов лазерного излучения // Акустический журнал. 1985. Т. 31. № 5. С. 671−672.
- Saffari М., Bond L.J., Dewhurst R.J., Mickie A.D.W., Palmer S.B. Rayleigh wave interaction with discontinuities: a numerical and an experimental study // Ultrasonics International 87 Conference Proceedings-1987. P. 153−158.
- Житлухина Ю.В., Перов Д. В., Ринкевич А. Б. Анализ пространственно-временной динамики акустических полей на поверхности твердого тела // Акустический журнал 2008. Т. 54. № 1 С. 110−117.
- Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: «Высшая школа», 1972. 368 с.
- Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: Подход с использованием ЭВМ. М.: Мир, 1982. 488 с.
- Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. // 2-е изд. -М.: Питер, 2005.- 432 с.
- URL: http://mikroaloistika.ru/index.php?lang=rus&ll=l&12=108&13=42& n= sop03x
- Данилов B.H. К вопросу о рассеянии поперечных волн на трещине типа «полоса» // Дефектоскопия. 2002. № 8. С. 31- 43.
- Серьезное А.Н., Степанова J1.H., Муравьев В. В. и др. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций. М.: Радио и связь. 2000. 280 с.
- Расщепляев Ю.С., Попов A.B. Оценка степени опасности дефектов на основе инвариантов при акустико-эмиссионном неразрушающем контроле. // Контроль. Диагностика 2001. № 3. С. 29−31.
- Глушков Е.В., Глушкова Н. В., Шапарь Е. М. О блокировании рэлеевской волны приповерхностной трещиной // Доклады РАН. 2004. Т. 398. № 6. С. 764−770.
- Shan Q., Dewhurst R.J. Surface breaking fatigue crack detection using laser ultrasound // Applied physics letters. 1993. Vol. 62. № 21. P. 2649−2651.
- Лапин А.Д. Влияние формы неровностей границы твердого тела на преобразование объемных волн в поверхностную рэлеевскую // Акустический журнал. 1982. Т. 28. С. 523−527.
- Житлухина Ю. В., Перов Д. В., Ринкевич А. Б. Пространственно-временная картина акустического поля дифракции упругих волн на ребре трещины // Дефектоскопия. 2008. № 10. С. 71−79.
- Гузь А.Н., Кубенко В. Д., Черевко К. Дифракция упругих волн. К.: Наук. Думка. 1978. 308 с.
- Баев А.Р., Асадчая М. В., Сергеева О. С., Коновалов Г. Е. Распространение волны Рэлея в твердых телах с технологическим выступом // Приборы и методы измерений. 2011. № 2. С. 121−128.
- Гуревич С. Ю., Толипов X. Б. К вопросу о рассеянии рэлеевской волны на изломе поверхности //Техническая акустика. 2005. № 20. С. 1−10.
- Гуревич С. Ю., Толипов X. Б. Особенности дифракции поверхностных волн на ребре клина. ПМТФ. 2003. Т. 44, № 5, С. 162−167.
- ТИ-ЦДРВ-32−002−2008 Инструкция по неразрушающему контролю литых деталей тележки модели 18−100 грузовых вагонов при продлении срока службы.