RU1797035C

RU1797035C - Method of analysis of structures of materials

Info

Publication number: RU1797035C
Application number: SU914900898A
Authority: RU
Inventors: Николай Павлович Алешин; Надежда Николаевна Волкова; Александр Васильевич Муллин
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1993-02-23

Abstract

Изобретение касаетс исследовани свойств материалов ультразвуковых.колеба- ний и предназначено дл контрол структуры металлов с большей степенью структурной неоднородности. Цель изобретени : повышение достоверности контрол металлов со структурной неоднородностью. Цель достигаетс тем, что ультразвуковые колебани ввод т в контролируемый металл на резонансной частоте преобразовател , измер ют частоту, соответствующую максимальной амплитуде прин того сигнала, определ ют разность этой частоты и резонансной частоты преобразовател и по ней, с учетом тарированных зависимостей, суд т о величине з ерна контролируемого материала. 1 ил.The invention relates to the study of the properties of materials of ultrasonic vibrations and is intended to control the structure of metals with a greater degree of structural heterogeneity. The purpose of the invention: improving the reliability of control metals with structural heterogeneity. The goal is achieved in that ultrasonic vibrations are introduced into the metal being monitored at the resonant frequency of the transducer, the frequency corresponding to the maximum amplitude of the received signal is measured, the difference between this frequency and the resonant frequency of the transducer is determined and, based on calibrated dependences, the value grain of controlled material. 1 ill.

Description

Изобретение касаетс исследовани свойств материалов с помощью ультразвуковых (УЗ) колебаний, а именно к определению структуры материалов и предназначено дл контрол материалов с большой степенью структурной неоднородности, например , изделий из аустенитных сталей.The invention relates to the study of the properties of materials by means of ultrasonic (ultrasound) vibrations, in particular to the determination of the structure of materials, and is intended to control materials with a high degree of structural heterogeneity, for example, austenitic steel products.

Известен способ контрол структуры материала по затуханию ультразвука, основанный на зависимости величины интенсивности УЗ-колебаний от среднего размера зерна, а именно основанный на сравнении отношени амплитуд эхо-сигналов, получаемых на эталонных образцах при различных частотах с отношением амплитуд эхо-сигналов , получаемых на тех же частотах на испытуемых издели х.A known method of controlling the structure of the material by attenuation of ultrasound, based on the dependence of the intensity of ultrasonic vibrations on the average grain size, namely, based on a comparison of the ratio of the amplitudes of the echo signals obtained on the reference samples at different frequencies with the ratio of the amplitudes of the echo signals received on those the same frequencies on the tested products x.

Наиболее перспективным вл етс способ контрол структуры путем исследовани спектральных характеристик прошедших УЗThe most promising is the method of controlling the structure by studying the spectral characteristics of past ultrasound

колебаний, дающий наиболее достоверную информацию о структуре.oscillations, giving the most reliable information about the structure.

Известен способ контрол структуры материала, основанный на спектральном исследовании донного сигнала. В исследуемый материал ввод т широкополосный импульс У3-колебаний,этим же преобразователем принимают эхо-сигнал и с помощью дефектоскопа-спектроскопа определ ют изменение спектра донного сигнала, обусловленное разным затуханием различных частотных составл ющих широкополосного импульса.A known method of controlling the structure of the material, based on spectral study of the bottom signal. A broadband pulse of U3 vibrations is introduced into the test material, an echo signal is received by the same transducer, and a change in the spectrum of the bottom signal due to different attenuation of different frequency components of the broadband pulse is detected using a flaw detector-spectroscope.

Основным недостатком указанного способа вл етс то, что преобразователь с широкой полосой импульса излучени имеет низкую интенсивность УЗ-колебаний. и не может быть применим дл контрол материалов с большой степенью структурной неоднородности из-за большого рассто ни УЗ-пучка в крупнозернистой структуре.The main disadvantage of this method is that the transducer with a wide band of the radiation pulse has a low intensity of ultrasonic vibrations. and cannot be used to control materials with a high degree of structural heterogeneity due to the large distance of the ultrasound beam in the coarse-grained structure.

xi оxi o

XIXi

CJCj

с with

Целью изобретени вл етс повышение достоверности контрол металлов со структурной неоднородностью.The aim of the invention is to increase the reliability of control of metals with structural heterogeneity.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе контрол структуры материалов, включающем введение в контролируемый материал ультразвуковых колебаний и проведение спектрального анализа прин того сигнала, ультразвуковые колебани ввод т на резонансной частоте преобразовател , измер ют частоту, соответствующую максимальной частоте прин того сигнала, определ ют разность этой частоты и резонансной частоты преобразовател и по ней, с учетом тарированных зависимостей, суд т о величие зерна контролируемого материала.This goal is achieved in that in a method for controlling the structure of materials, including introducing ultrasonic vibrations into the controlled material and performing spectral analysis of the received signal, ultrasonic vibrations are introduced at the resonant frequency of the transducer, the frequency corresponding to the maximum frequency of the received signal is measured, the difference is determined of this frequency and the resonant frequency of the converter and according to it, taking into account calibrated dependencies, the magnitude of the grain of the controlled material is judged.

Способ позвол ет определ ть величину зерна в широком диапазоне от 300-1000 мкм.The method allows to determine the grain size in a wide range from 300-1000 microns.

На чертеже приведена структурна схема устройства, реализующего предлагаемый способ.The drawing shows a structural diagram of a device that implements the proposed method.

Устройство содержит излучающий преобразователь 1, который вл етс резонансным , приемный преобразователь 2 (широкополосный), усилитель 3, дефектоскоп 4 и анализатор 5 спектра. Приемный преобразователь 2 выбирают с минимальным значением осцилл ции амплитуды.The device comprises a radiating transducer 1, which is resonant, a receiving transducer 2 (broadband), an amplifier 3, a flaw detector 4, and a spectrum analyzer 5. The receiving transducer 2 is selected with a minimum amplitude oscillation value.

Изобретение выполн етс следующим образом.The invention is carried out as follows.

Предварительно изготавливают образцы с различной структурой, определ ют дл каждого образца средний диаметр зерна. Далее в каждом образце возбуждают преобразователем 1 ультразвуковые импульсы на резонансной частоте преобразовател , регистрируют приемным преобразователем 2 прошедшие через образец ультразвуковые импульсы, которые усилива сь в усилителе 3, поступают далее в дефектоскоп 4 и анализатор 5 спектра. Измер ют максимальную амплитуду прошедшего сигнала в дефектоскопе 4 и при этой амплитуде измер ют частоту приема прошедшего сигнала в анализаторе 6. Затем определ ют разницуSamples with different structures are pre-made, and the average grain diameter is determined for each sample. Next, in each sample, ultrasonic pulses are excited by the transducer 1 at the resonant frequency of the transducer, and ultrasonic pulses transmitted through the sample are recorded by the receiving transducer 2 and amplified in the amplifier 3, then enter the flaw detector 4 and the spectrum analyzer 5. The maximum amplitude of the transmitted signal is measured in the flaw detector 4 and, at this amplitude, the frequency of reception of the transmitted signal in the analyzer 6 is measured. Then, the difference

между частотой излучени ТИзл и частотой приема fnp ультразвуковых импульсов Af 1изп - fnp. Стро т зависимость между разницей частот ( - fnp.) и средним диаметром зерна. Далее в исследуемый материал ввод т ультразвуковые импульсы на резонансной частоте преобразовател 1, принимают прошедшие сигналы преобразователем 2, усиливают и при максимальной амплитуде прошедшего сигнала измер ют частоту приема ультразвуковых импульсов. Затем определ ют разницу между частотой излучени и приема, по которой в соответствии с ранее полученной зависимостью суд т о размере зерна.between the radiation frequency Tl and the frequency of reception fnp of ultrasonic pulses Af 1 isp - fnp. A relationship is built between the frequency difference (- fnp.) And the average grain diameter. Then, ultrasonic pulses are introduced into the test material at the resonant frequency of the transducer 1, the transmitted signals are received by the transducer 2, amplified, and at the maximum amplitude of the transmitted signal, the frequency of receiving ultrasonic pulses is measured. Then, the difference between the radiation and reception frequencies is determined, according to which, according to the previously obtained dependence, the grain size is judged.

П р и м е р. Из аустенитной стали - 12Х18Н10Т были изготовлены образцы со средним значением размера зерна 300. 500 и 800 мкм. Значени A f соответственно составили 0,08; 0,3; 0,8 МГц. Была построена градуировочна крива . Далее определ ли размер зерна в сварном шве и основном материале (сталь 12Х18Н10Т). Разница частот Af на основном материале и шве составила соответственно О и 0,8 МГц, что вPRI me R. Samples with an average grain size of 300.500 and 800 microns were made from austenitic steel 12X18H10T. The values of A f respectively amounted to 0.08; 0.3; 0.8 MHz A calibration curve was built. Next, the grain size in the weld and the base material (steel 12X18H10T) was determined. The frequency difference Af on the main material and the seam was O and 0.8 MHz, respectively, which

соответствии с градуировочной кривой соответствует размеру зерна 200 и 800 мкм.according to the calibration curve corresponds to a grain size of 200 and 800 microns.

Claims

The claims

A method of controlling the structure of materials, which consists in the fact that the controlled material is introduced, ultrasonic vibrations are introduced using a transducer, a spectral analysis of the received signal is carried out, the results of which determine the structure of the controlled material, which is distinguishing. so that in order to increase the reliability of control of metals with structural heterogeneity, ultrasonic vibrations are introduced at the resonant frequency of the transducer, the frequency corresponding to the maximum amplitude of the received signal is measured. The difference of this frequency and the resonant frequency of the transducer is determined from it and taking into account calibrated dependencies, the size of the grain of the controlled material is judged.

Ml

2

A