СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СКРЫТЫХ ДЕФЕКТОВ В ТЕХНИЧЕСКИ СЛОЖНОМ ЭЛЕМЕНТЕ КОНСТРУКЦИИ, К КОТОРОМУ НЕТ ДОСТУПА, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF NON-DESTRUCTIVE TESTING OF HIDDEN DEFECTS IN TECHNICALLY COMPLEX STRUCTURAL ELEMENT WHICH IS NOT ACCESSIBLE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к неразрушающим методам и средствам дефектоскопии технически сложных элементов конструкции. Оно может быть использовано, например, при осуществлении контроля состояния элементов конструкции, находящихся в сборке, к которым нет доступа.
Известен «Импульсный импедансный способ дефектоскопии объектов» патент RU №2078339, С1 МПК G01N 29/16, опубл. 27.04.1997), согласно которому совмещенный импедансный преобразователь с одной зоной контакта с контролируемым объектом периодически возбуждает с помощью излучателя преобразователя упругие колебания в системе преобразователь - контролируемый объект и измеряют амплитуду электрического сигнала на приемнике преобразователя, по которой судят о дефектности объектов, отличающийся тем, что преобразователь возбуждают радиоимпульсами с заданной несущей частотой, в качестве информационного параметра в электрическом сигнале приемника преобразователя дополнительно измеряют разность фаз в сигналах излучателя и приемника, а о дефектности объектов судят совместно по амплитуде и разности фаз.
Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет провести неразрушающий контроль элементов конструкции, к которым нет доступа.
Известен также интегральный метод свободных колебаний (Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: Практическое пособие / И.Н. Ермолов, Н.П. Алешин, А.И. Потапов; Под ред. В.В. Сухорукова. - М.: Высш. Шк., 1991. - 283 с. на 163 с.),
который заключается в том, что колебания объекта контроля возбуждают ударом молотка, регистрируют микрофоном, усиливают и подают на систему обработки информации, задача которой - измерение основной частоты свободных колебаний. Для сложных объектов контроля основную частоту определяют экспериментально на доброкачественных объектах контроля. По длительности колебаний судят о затухании звука в материале объекта. Длительность также уменьшается под влиянием множественных мелких дефектов.
Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет провести неразрушающий контроль элементов конструкции, к которым нет доступа.
Известен «Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в конструкции и устройство для его осуществления» (патент RU №1389422, А1 МПК G01N 3/00, публ. 27.02.1996), согласно которому конструкцию нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают ее перемещения, измеряют параметры процесса перемещения конструкции и сравнивают их с такими же параметрами конструкции, уровень дефектов которой принимают за допустимый, перед нагружением соединяют перемещающееся сечение конструкции с упругим элементом, характеризующимся отрицательной жесткостью, соизмеримой по абсолютной величине с жесткостью испытываемой конструкции, но меньшей ее. Этот способ выбран в качестве прототипа.
Недостаток способа, выбранного за прототип, заключается в том, что данный способ не позволяет провести неразрушающий контроль элементов конструкции, к которым нет доступа.
Известно устройство, описанное в патенте SU №251890 (МПК G011, публ. 10.09.1969) «Устройство для определения монолитности изделий», содержащее возбудитель свободных колебаний и приемник свободных колебаний, которые выполнены в виде расчлененных по длине стальных стержней, каждый из которых имеет прослойку из пьезоэлементов, например из титаната бария, подключенных соответственно к генератору звуковой чистоты и индикатору измерений. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является отсутствие возможности варьировать частоту собственных колебаний устройства.
Задача предлагаемого изобретения заключается в обеспечении возможности проведения неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции и элементов конструкции, к которым нет доступа, и создании новой конструкции устройства, позволяющей осуществить проведение данной неразрушающей дефектоскопии.
Для решения поставленной задачи предлагается способ неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции, который позволяет устранить недостатки наиболее близкого аналога и обеспечить следующий технический результат:
- проведение неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции;
- осуществление неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции, находящихся в сборке, к которым нет доступа.
Указанный технический результат достигается следующим образом. Элемент конструкции, к которому есть доступ, нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают его перемещения. Измеряют параметры процесса перемещения элемента конструкции, к которому есть доступ. Затем сравнивают с такими же параметрами элемента конструкции, уровень дефектов которой принимают за допустимый. Причем перед нагружением элемента конструкции, к которому есть доступ, устанавливают жесткую связь, обеспечивающую общий резонанс, с элементом конструкции, к которому нет доступа.
В отличие от наиболее близкого аналога указанный способ позволяет провести неразрушающий контроль элемента конструкции, к которому нет доступа.
При этом устройство для проведения неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции выполнено в виде возбудителя и приемника свободных колебаний, каждый из которых имеет пьезоэлемент, подключенный к генератору колебаний или индикатору измерений. Возбудитель и приемник свободных колебаний состоят из расчлененных по длине стальных стержней. При этом возбудитель и приемник свободных колебаний выполнены разборными и имеют комплект съемных элементов, которые имеют широкий диапазон рабочих частот.
Существенность отличий в части предлагаемого устройства от наиболее близкого аналога определяется добавлением в конструкцию устройства комплекта съемных элементов, которые имеют широкий диапазон рабочих частот, позволяющих подстраивать собственные частоты свободных колебаний возбудителя и приемника к собственным частотам контролируемого элемента конструкции, к которому нет доступа.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), на котором показано устройство для проведения неразрушающего контроля скрытых дефектов в элементах конструкции, к которым нет доступа.
На фиг. 1 показано устройство, содержащее расчлененный по длине стальной стержень 1, съемный элемент 2, пьезоэлемент 3.
Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в элементах конструкции, к которым нет доступа, и работа предлагаемого устройства осуществляются следующим образом.
К прибору, фиксирующему частоту собственных колебаний, раздельно подключают возбудитель и приемник свободных колебаний (описанных в п. 2 формулы). Сначала возбудитель свободных колебаний устанавливают на контролируемый внутренний элемент конструкции, а приемник свободных колебаний устанавливают на внешний, доступный для контроля, элемент конструкции. Приемник свободных колебаний устанавливают в точках, динамически связанных с внутренним контролируемым элементом конструкции, т.е. в тех точках, в которых наблюдают максимальную амплитуду формы собственных колебаний, имеющей точки максимальной амплитуды на внутреннем контролируемом элементе. Фиксируется частота собственных колебаний.
Далее приемник и возбудитель свободных колебаний меняют местами и фиксируют частоту собственных колебаний. Значения частоты собственных колебаний в обоих случаях должны совпадать. Если амплитуда колебаний недостаточно большая и отличается по частоте от частоты собственных колебаний возбудителя свободных колебаний, то подбирают съемный элемент 2 и расчлененные по длине стальные стержни 1 возбудителя и приемника свободных колебаний так, чтобы величина частоты собственных колебаний возбудителя и приемника свободных колебаний была максимально близка к измеряемой частоте свободных колебаний. После данных измерений контролируемые элементы конструкции устанавливают на свои места в конструкции. На внешнем элементе конструкции определяют две точки, имеющие максимальную амплитуду найденной частоты собственных колебаний. В одну из них устанавливают возбудитель свободных колебаний, в другую приемник свободных колебаний и контролируют величину частоты собственных колебаний, а через нее состояние внутреннего контролируемого элемента конструкции. После того, как конструкция собрана возможно некоторое изменение контролируемой величины частоты свободных колебаний. Если эти изменения значительны, необходимо повторить процесс подбора частоты свободных колебаний возбудителя и приемника свободных колебаний.
Таким образом, рассмотренный способ позволяет обеспечить возможность проведения неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции и элементов конструкции, к которым нет доступа. А также создана новая конструкция устройства, позволяющая осуществить проведение данной неразрушающей дефектоскопии.