Классификация сигналов и идентификация типов источников акустической эмиссии, страница 4

Первый тип (рис. 4.2.2, а) можно отнести к «фоновым» сигналам АЭ, излучаемым при микроповреждениях материала и вызванных движением больших групп дислокаций или их генерацией. Второй тип (рис. 4.2.2, б) соответствует сигналам АЭ, излучаемым при зарождении микротрещин в материале и характеризуется высокими значениями среднеквадратического отклонения, а также нарастанием активности непосредственно перед разрушением образца.

Для уточнения природы сигналов и их локации была реализована система многоканальной регистрации сигналов АЭ на основе двух датчиков, закреплённых на разных частях образца. Вся длина образца была условно разделена на геометрически равные зоны активности от 1 до 22. На рис. 4.2.3 проиллюстрирована карта локации сигналов АЭ, разделенных по зонам.

На карте локации разными маркерами представлены два типа зарегистрированных сигналов АЭ. В соответствии с картой распределения сигналов по зонам, для источников типа 1 характерно равномерное заполнение зон во времени, для типа 2 на этапе предразрушения образца явно выражены зоны непрерывной регистрации сигналов, что может служить доказательством развития в этих зонах именно процесса трещинообразования. Различаются также энергетические характеристики для сигналов разных типов, где типу 2 соответствует более, чем на 70 % большая удельная энергия. По времени регистрации, наибольшей активности сигналов АЭ, а также типу источника можно определить предполагаемое место будущего разрушения задолго до его наступления. Методика может быть использована при диагностике технического состояния, определения жизненного ресурса и безопасном испытании объектов и конструкций.

Разработанная методика была также апробирована и при других видах испытаний. Как известно при циклических испытаниях материалов существуют несколько стадий, при которых формируется накопление и последующее развитие повреждений. На рис. 4.2.4 показаны моменты возникновения сигналов АЭ при циклических испытаниях на изгиб образца стали 30ХГСА.

Первый тип сигналов АЭ классифицируется как акты пластической деформации, вызванные генерацией и движением больших групп дислокаций, сопровождающих пластические сдвиги. Второй тип – соответствует сигналам АЭ, излучаемым при зарождении и развитии трещин в материале. При микроскопическом исследовании поперечного среза образца были обнаружены порядка 15 поверхностных трещин возникших помимо магистральной трещины, вызвавшей разрушение образца, совпадающих с основными идентифицированными зонами активности.

Все трещины распределены по длине рабочей части образца достаточно равномерно и имеют глубину проникновения в сердцевину материала в пределах 50-150 мкм на обеих поверхностях при толщине образца 2 мм. Полученные данные полностью коррелируют с данными регистрации акустической эмиссии, подтверждая факт и моменты образования микротрещин на поверхности материала в процессе его испытаний.

Для регистрации образования и развития трещин были поставлены два типа экспериментов. В первом испытанию подвергали образцы с твердыми упрочняющими покрытиями (углеродистая сталь с поверхностной закалкой, легированная сталь с азотированным поверхностным слоем). На предварительно отполированной поверхности фиксировали моменты образования трещин и регистрировали АЭ. Во втором регистрировалось подрастание предварительно выращенных усталостных трещин в различных конструкционных материалах: сталь, титановые и алюминиевые сплавы.