Abstract

The propagation of a pulsed signal of a surface wave over an object with a non-uniform surface layer, obtained, for example, as a result of surface hardening, with structural damage, is accompanied by the dispersion of the velocity of the wave carrying important information about the parameters of such a layer. The aim of the work is to study the relationship between the acoustic parameters of a pulsed acoustic signal of a surface and subsurface waves and the surface layer of steel specimens hardened by high-frequency hardening, and gray iron-chill. Features of the surface and subsurface waves application for ultrasonic evaluation of physicomechanical properties of solids. Strenghtned inhomogeneous surface layer.A brief analysis of the known works on determining the depth of hardened surface layers by various methods, including high-frequency hardening, cementation, etc., is carried out. Based on the Oulder integral expression. The dependence connecting the wave velocity, its frequency, the depth of the hardened layer and the spatial distribution of hardness represented as a step with a changing slope of its side surface simulating the transition zone of the hardened layer are calculated.Using the pulse method and low-aperture transducers with a frequency of 1−3.8 MHz, the dependences of the surface wave velocity on the cutting height of a layer hardened by HDTV hardening are obtained. A comparison of experimental data and calculations of the theoretical model showed a good qualitative correspondence between them, demonstrate a high «sensitivity» of the method in relation to the nature of the change in hardness over the depth of the hardened layer. It is shown that the proposed approach is promising for solving the inverse problem of restoring the spatial distribution of hardness based on experimental data.The goniometric method was approbated to determine the dependence between amplitude-angle characteristics and depth of the surface steel layers hardened by high-frequency hardening and depth of hardened gray iron specimens layer – with chill. It is shown that the optimal angle corresponding maximum of excited surface wave amplitude in steel specimens is decreasing up to 24–26'vs. hardened depth layer. But when the tested specimens from cast iron this angle decreasing is nearly of 6°. Recommendations on the use of research results in practice are given.

Highlights

  • Применение поверхностных и подповерхностных волн в твердых телах перспективно как для обнаружения дефектов на поверхности или в подповерхностной зоне, так и для оценки физико-механических свойств поверхности, включая механические напряжения σij, прочность σпр, твердость B, степень поврежденности металла и др

  • Несмотря на объективность оценки контролируемых параметров разрушающим методом, существует вероятность пропуска изделий с браком P(n), возрастающая c уменьшением n и зависящая также от ряда производственных факторов

  • Обусловленная нестабильностью установки преобразователей на объект и аппаратурной погрешностью, не превышала приблизительно 5 нс при максимальном изменении измеряемого временного интервала до Δt ≈ 300 нс

Read more

Summary

Методические особенности экспериментальных измерений

Для сравнения расчетных и опытных данных были проведены экспериментальные исследования скорости ПАВ импульсно-фазовым методом на стальном образце с упрочненным ТВЧ закалкой слоем. Измерение скорости ПАВ производились путем установки измерительных малоапертурных преобразователей на поверхность ступеньки образца, расположенной на расстоянии z = hi от поверхности с нулевым срезом z = 0. Измерения скорости ПАВ проводились теневым методом и с постоянной акустической базой L = 40 мм. С одного из выходов прибора опорный сигнал запускает генератор электрических импульсов возбуждения ПАВ. С другого же выхода прибора сигнал подается для запуска развертки осциллографа, служащего в качестве индикатора. Она обусловлена влиянием переходных слоев и особенностями возбуждения и приема ПАВ при условии, когда ширина волноводов преобразователей в окрестности контактной поверхности объекта Δl < 0,5λR. Объектом исследований глубины УП слоя импульсно-фазовым методом служили стальные образцы с разной глубиной среза, а также образец без закалки («сырой»). Обусловленная нестабильностью установки преобразователей на объект и аппаратурной погрешностью, не превышала приблизительно 5 нс при максимальном изменении измеряемого временного интервала до Δt ≈ 300 нс

Данные сравнения эксперимента и расчетов
Список использованных источников
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call