RU2231055C1 - Устройство для ультразвукового контроля прочностных характеристик материала движущегося листового проката - Google Patents
Устройство для ультразвукового контроля прочностных характеристик материала движущегося листового проката Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231055C1 RU2231055C1 RU2003107521/28A RU2003107521A RU2231055C1 RU 2231055 C1 RU2231055 C1 RU 2231055C1 RU 2003107521/28 A RU2003107521/28 A RU 2003107521/28A RU 2003107521 A RU2003107521 A RU 2003107521A RU 2231055 C1 RU2231055 C1 RU 2231055C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- indicator
- strength characteristics
- frequency
- electromagnetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к методам исследования внутреннего строения материала с помощью ультразвуковых волн. Устройство для ультразвукового контроля прочностных характеристик материалов в динамическом режиме содержит генератор высокочастотных электрических колебаний, два электромагнитно-акустических преобразователя, каждый из которых состоит из плоской катушки индуктивности, расположенной параллельно поверхности изделия, и магнитной системы, последовательно соединенных усилителя высокой частоты, детектора, видеоусилителя, индикатора и генератора развертки, причем второй вход индикатора подключен к генератору развертки, соединенному с генератором высокочастотных электрических колебаний. Оба электромагнитно-акустических преобразователя установлены с одной стороны контролируемого изделия, причем направление поляризации одного электромагнитно-акустического преобразователя совпадает с направлением прокатки, а второго - перпендикулярно ему, и дополнительно к выходу видеоусилителя подключена последовательная цепь из измерителя временных интервалов, делителя указанных временных интервалов и регистратора. Данное изобретение позволяет определять прочностные характеристики материала листового проката неизвестной толщины в динамическом режиме. 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к методам исследования внутреннего строения материала с помощью ультразвуковых волн. Главным образом оно может быть использовано для контроля прочностных характеристик металлопроката (предела прочности и предела текучести) в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Основным способом определения прочностных характеристик материалов (предела прочности и предела текучести) является разрушающие испытания [1], основанные на разрыве специальных образцов круглого, квадратного или иного сечения и регистрации кривой напряжение - деформация.
Недостатком такого способа определения прочностных характеристик является трудоемкость и дороговизна измерений и необходимость их выполнения на специальных образцах, изготовленных из материала изделия.
Известны акустические методы измерения прочностных характеристик материалов [2], основанные на измерении скорости распространения ультразвуковых волн и использовании установленных корреляционных зависимостей между прочностными характеристиками материала и скоростью распространения ультразвука. Такие корреляционные зависимости между пределом прочности и скоростью распространения продольной волны известны для чугуна [3] и некоторых марок стали [4]. Недостатком такого способа является невозможность его использования для контроля прочностных характеристик материала листового проката.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для измерения скоростей распространения упругих волн и акустической анизотропии в пластинах [5].
В состав известного устройства входит генератор высокочастотных электрических колебаний, два электромагнитно-акустических преобразователя (ЭМАП), каждый их которых состоит из плоской катушки индуктивности, расположенной параллельно поверхности изделия, и магнитной системы, последовательно соединенных усилителя высокой частоты, детектора, видеоусилителя, индикатора и генератора развертки, причем генератор высокочастотных электрических колебаний соединен с излучающей катушкой индуктивности первого ЭМАП, а приемная катушка индуктивности второго ЭМАП соединена со входом усилителя высокой частоты, а генератор развертки подключен к индикатору и генератору высокочастотных электрических колебаний (фиг.3).
Недостатком известного устройства является невозможность измерения прочностных характеристик материала листового проката в
динамическом режиме, так как его толщина неизвестна.
Задачей, решаемой изобретением, является разработка устройства, позволяющего не только, как известное устройство, измерять скорость распространения ультразвуковой волны в пластине известной толщины, но и определять прочностные характеристики материала листового проката неизвестной толщины в динамическом режиме. Задача определения прочностных характеристик решается с учетом известных корреляционных зависимостей прочностных характеристик со скоростью распространения поперечной волны в материале листового проката.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство, как и известное, содержит генератор высокочастотных электрических колебаний, два электромагнитно-акустических преобразователя (ЭМАП), каждый их которых состоит из плоской катушки индуктивности, расположенной параллельно поверхности изделия, и магнитной системы, последовательного соединения усилителя высокой частоты, детектора, видеоусилителя, индикатора и генератора развертки. Но в отличии от известного устройства в предлагаемом измерителе электромагнитно-акустические преобразователи установлены с одной стороны изделия, причем направление поляризации сдвиговых волн, излучаемых одним преобразователем, лежит в направлении прокатки листа, а вторым - перпендикулярно направлению прокатки, и дополнительно к выходу видеоусилителя подключены последовательно соединенные измеритель временных интервалов, делитель указанных временных интервалов и регистратор пределов прочности и предела текучести материала.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема измерителя, а на фиг.2 - временные диаграммы.
Предлагаемое устройство состоит из генератора высокочастотных электрических колебаний 1, двух электромагнитно-акустических преобразователей, каждый их которых состоит из плоской катушки индуктивности 2 и 3, расположенные параллельно поверхности листа 4, и магнитной системы 5, последовательного соединения усилителя высокой частоты 6, детектора 7, видеоусилителя 8 и индикатора 9, генератора развертки 10, измерителя временных интервалов 11, делителя 12 и регистратора пределов прочности и предела текучести материала 13, причем выход генератора высокочастотных электрических колебаний 1 и вход усилителя высокой частоты 6 соединены одновременно с катушками индуктивности 2 и 3, а второй вход индикатора 9 подключен к генератору развертки 10, соединенному с генератором высокочастотных электрических колебаний 1, измеритель временных интервалов 11 входом подключен к видеоусилителю 8 и индикатору 9, а выходом - к последовательной цепи из делителя временных интервалов 12 и регистратора 13.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Генератор высокочастотных электрических колебаний 1 подает импульс тока одновременно на обе катушки индуктивности 2 и 3 электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП). Катушки индуктивности 2 и 3 (сечение рабочих витков которых показано на фиг.1) и их магнитные системы 5 выполнены таким образом, что при взаимодействии магнитных полей вихревых токов, индуцируемых катушками в поверхностном слое металла листа 4, с магнитными полями постоянных магнитов 5 возбуждаются нормально к поверхности сдвиговые колебания со смещением частиц среды вдоль и поперек направления прокатки (указано на фиг.1 стрелкой и крестиком). Известно [6], что материал горячекатаного листового проката представляет собой ортотропно-анизотропную среду, причем скорость распространения сдвиговых колебаний в направлении толщины листа зависит от их поляризации, а максимальное различие наблюдается для волн, поляризованных в направлениях вдоль и поперек прокатки. Импульсы сдвиговых упругих волн, возбужденных каждым ЭМАП, распространяются перпендикулярно грани листа, отражаются от противоположной поверхности, возвращаются к передней грани и преобразуются катушками 2 и 3 в электрические сигналы, которые усиливаются усилителем 6 по высокой частоте, детектируются детектором 7, их огибающая дополнительно усиливается видео-усилителем 8 и поступает на индикатор 9 с разверткой типа “А”, создаваемой генератором развертки 10. Временная зависимость регистрируемых сигналов при отсутствии дефектов в изделии представлена на фиг.2. Здесь ЗИ - зондирующий импульс, 1 - донный сигнал сдвиговой волны с поляризацией вдоль прокатки, 2 - донный сигнал сдвиговой волны с поляризацией перпендикулярно направлению прокатки.
Измеритель временных интервалов 11 измеряет время от каждой посылки до приема первого (t1) и второго (t2) донных импульсов, причем
где Vt1 и Vt2 - скорости распространения сдвиговых волн с поляризациями вдоль и поперек прокатки, а Hх - неизвестная толщина листа в точке прозвучивания. Из соотношений (1) следует, что
Делитель 12 вычисляет отношение временных интервалов, сравнивает величину этого отношения с известными корреляционными зависимостями между пределом прочности, пределом текучести и соотношением скоростей сдвиговых волн в материале листа с поляризацией вдоль и поперек прокатки и отмечает значения предела прочности и предела текучести на регистраторе 13.
Аналоговые электронные устройства 1, 6, 7, 8, 9 и 10 являются стандартными для ультразвуковых дефектоскопов. Измеритель временных интервалов 11 может быть выполнен с помощью счетчиков импульсов высокочастотного генератора, как это сделано в [7], а делитель и регистратор проще всего выполнить с помощью ЭВМ. Электромагнитно-акустический преобразователь с возбуждением и приемом поляризованных сдвиговых волн можно изготовить в совмещенном варианте с общей катушкой индуктивности аналогично [8], или в раздельно-совмещенном варианте с раздельными излучающей и приемной катушками индуктивности согласно [9].
Предложенное устройство опробовано в работе совместно с автоматизированной установкой для контроля листового проката из трубных марок сталей Х65, 17Г1СУ, 10Г2ФБЮ в цехе ОАО "Северсталь", г.Колпино. Для этих марок сталей получена близкая к линейной зависимость прочностных характеристик (предела прочности и предела текучести), определенных штатным методом разрывных испытаний [1] и соотношением скоростей распространения поперечных волн с поляризацией вдоль и поперек прокатки.
Литература
1. Шулаев И.Л. Контроль в производстве черных металлов. М.: Металлургия, 1978.
2. Ботаки А.А., Ульянов В.Л., Шарко А.В. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1983.
3. Воронкова Л.В. Ультразвуковой контроль чугунных отливок. М.: МГТУ, 1998.
4. Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров К.Н. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск: Наука, 1996.
5. Никифоренко Ж.Г. Измеритель свойств листового проката. Дефектоскопия, 1973, №6, с.86-95.
6. Амбарцумян С.А. Теория анизотропных пластин. М.: Наука, 1967.
7. Аббакумов К.Е., Добротин Д.Д., Паврос С.К., Топунов А.В. Устройство для измерения толщины движущихся изделий. АС СССР, №1481595, БИ №19, 1989 (23.05.89).
8. Неразрушающий контроль, под. ред. В.В.Сухорукова. Т. 2. Акустические методы контроля /И.Н.Ермолов, Н.П.Алешин, А.И.Потапов/ М.: Высшая школа, 1991.
9. Суркова Н.В. Электромагнитно-акустический дефектоскоп. АС СССР №1511675, Кл. G 01 a 29/04, Опубл. 30.09.1989, БИ №6.
Claims (1)
- Устройство для ультразвукового контроля прочностных характеристик материалов в динамическом режиме, содержащее генератор высокочастотных электрических колебаний, два электромагнитно-акустических преобразователя, каждый из которых состоит из плоской катушки индуктивности, расположенной параллельно поверхности изделия, и магнитной системы, последовательно соединенных усилителя высокой частоты, детектора, видеоусилителя, индикатора и генератора развертки, причем второй вход индикатора подключен к генератору развертки, соединенному с генератором высокочастотных электрических колебаний, отличающееся тем, что оба электромагнитно-акустических преобразователя установлены с одной стороны контролируемого изделия, причем направление поляризации одного электромагнитно-акустического преобразователя совпадает с направлением прокатки, а второго - перпендикулярно ему, и дополнительно к выходу видеоусилителя подключена последовательная цепь из измерителя временных интервалов, делителя указанных временных интервалов и регистратора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003107521/28A RU2231055C1 (ru) | 2003-03-18 | 2003-03-18 | Устройство для ультразвукового контроля прочностных характеристик материала движущегося листового проката |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003107521/28A RU2231055C1 (ru) | 2003-03-18 | 2003-03-18 | Устройство для ультразвукового контроля прочностных характеристик материала движущегося листового проката |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2231055C1 true RU2231055C1 (ru) | 2004-06-20 |
| RU2003107521A RU2003107521A (ru) | 2004-09-10 |
Family
ID=32846879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003107521/28A RU2231055C1 (ru) | 2003-03-18 | 2003-03-18 | Устройство для ультразвукового контроля прочностных характеристик материала движущегося листового проката |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2231055C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507514C1 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ оценки поврежденности материала конструкций |
| RU2671421C1 (ru) * | 2017-10-09 | 2018-10-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Способ неразрушающего контроля поврежденности металлов |
| RU2690074C2 (ru) * | 2017-10-05 | 2019-05-30 | Андрей Васильевич Кириков | Устройство для определения однородности механических свойств изделий их металла и обнаружения в них зон с аномальной твердостью |
| RU2803019C1 (ru) * | 2023-05-11 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Способ ультразвукового контроля поврежденности материалов при различных видах механического разрушения |
-
2003
- 2003-03-18 RU RU2003107521/28A patent/RU2231055C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НИКИФОРЕНКО Ж.Г. Измеритель свойств листового проката. Дефектоскопия, 1973, №6. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507514C1 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ оценки поврежденности материала конструкций |
| RU2690074C2 (ru) * | 2017-10-05 | 2019-05-30 | Андрей Васильевич Кириков | Устройство для определения однородности механических свойств изделий их металла и обнаружения в них зон с аномальной твердостью |
| RU2671421C1 (ru) * | 2017-10-09 | 2018-10-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Способ неразрушающего контроля поврежденности металлов |
| RU2803019C1 (ru) * | 2023-05-11 | 2023-09-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Способ ультразвукового контроля поврежденности материалов при различных видах механического разрушения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dixon et al. | High accuracy non-contact ultrasonic thickness gauging of aluminium sheet using electromagnetic acoustic transducers | |
| US4307616A (en) | Signal processing technique for ultrasonic inspection | |
| CN110108402A (zh) | 一种用于金属薄板中应力分布测量的非线性Lamb波混频方法 | |
| Cho et al. | Megahertz-range guided pure torsional wave transduction and experiments using a magnetostrictive transducer | |
| Liu et al. | Adhesive debonding inspection with a small EMAT in resonant mode | |
| KR100561215B1 (ko) | 탄성 초음파를 발생 및 측정할 수 있는 자기변형트랜스듀서와 이를 이용한 구조진단 장치 | |
| JP4117366B2 (ja) | 電磁超音波探傷・計測方法及び装置 | |
| Niese et al. | Wall thickness measurement sensor for pipeline inspection using EMAT technology in combination with pulsed eddy current and MFL | |
| US4309905A (en) | Method for detecting non-uniformities of magnetic materials and device for effecting same | |
| Ho et al. | Application of pulse compression signal processing techniques to electromagnetic acoustic transducers for noncontact thickness measurements and imaging | |
| JP3299505B2 (ja) | 磁歪効果を用いる超音波探傷方法 | |
| RU2231055C1 (ru) | Устройство для ультразвукового контроля прочностных характеристик материала движущегося листового проката | |
| Murayama | Study of driving mechanism on electromagnetic acoustic transducer for Lamb wave using magnetostrictive effect and application in drawability evaluation of thin steel sheets | |
| Murav’ev et al. | Acoustic assessment of the internal stress and mechanical properties of differentially hardened rail | |
| Hirao et al. | Characterization of formability in cold-rolled steel sheets using electromagnetic acoustic tranducers | |
| Li et al. | Third harmonic generation of shear horizontal guided waves propagation in plate-like structures | |
| Aliouane et al. | Electromagnetic acoustic transducers (EMATs) design evaluation of their performances | |
| JPH06347449A (ja) | 金属薄板の結晶粒径評価法 | |
| JP4378019B2 (ja) | 超音波による金属の材質劣化検出方法 | |
| Legg et al. | Flaw detection in metals using electromagnetic sound generation | |
| Ribichini et al. | Evaluation of electromagnetic acoustic transducer performance on steel materials | |
| RU2343475C1 (ru) | Электромагнитно-акустический преобразователь | |
| JP3058626B2 (ja) | 金属の非破壊検査方法 | |
| RU2350943C1 (ru) | Магнитная система электромагнитно-акустического преобразователя | |
| Kosaka et al. | Pipe wall thickness measurement by electro-magnetic acoustic transducer using band exciting method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050319 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070125 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080828 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090810 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150130 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190319 |