RU2245545C2 - Method for acoustic-emissive prediction of parameter of continuous hardness of metal - Google Patents

Method for acoustic-emissive prediction of parameter of continuous hardness of metal Download PDF

Info

Publication number
RU2245545C2
RU2245545C2 RU2001122744/28A RU2001122744A RU2245545C2 RU 2245545 C2 RU2245545 C2 RU 2245545C2 RU 2001122744/28 A RU2001122744/28 A RU 2001122744/28A RU 2001122744 A RU2001122744 A RU 2001122744A RU 2245545 C2 RU2245545 C2 RU 2245545C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic emission
control samples
parameters
complex parameter
parameter
Prior art date
Application number
RU2001122744/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001122744A (en
Inventor
Н.А. Семашко (RU)
Н.А. Семашко
Р.А. Физулаков (RU)
Р.А. Физулаков
В.С. Черкас (RU)
В.С. Черкас
А.И. Костин (RU)
А.И. Костин
В.И. Муравьев (RU)
В.И. Муравьев
Б.Н. Марьин (RU)
Б.Н. Марьин
В.Н. Войтов (RU)
В.Н. Войтов
Original Assignee
Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение filed Critical Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение
Priority to RU2001122744/28A priority Critical patent/RU2245545C2/en
Publication of RU2001122744A publication Critical patent/RU2001122744A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2245545C2 publication Critical patent/RU2245545C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: acoustic control methods.
SUBSTANCE: method includes measuring parameters of acoustic emission of control samples from examined metal during loading thereof. Control samples are subjected to prior one-axis load, following heating to 600°C, during which parameters of acoustic emission are measured: pulse count speed
Figure 00000038
, pulse/sec, energy collection speed
Figure 00000039
, mW2/sec and signals length collection speed
Figure 00000040
, ms/sec, and relation of these from temperature is built, last peak of acoustic emission activity is determined from dependence
Figure 00000041
= f (T), in maximum point of this peak complex parameter K =
Figure 00000042
Figure 00000043
/
Figure 00000044
2 is calculated, then control samples are loaded to given load and exposed during this load with determining of time till destruction tR, correlation curve "complex parameter K - time till destruction tR" is built, which is used to determine time till destruction of researched material, by measuring same parameters of acoustic emission for it under similar conditions to control samples, during heating of it to same temperature, and by calculating complex parameter K in similar fashion.
EFFECT: higher productiveness.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области акустических методов контроля и прогноза характеристик механических свойств металлов и может быть использовано, в частности, для оценки параметра длительной прочности жаропрочных сталей и сплавов.The invention relates to the field of acoustic methods for monitoring and predicting the characteristics of the mechanical properties of metals and can be used, in particular, to assess the long-term strength parameter of heat-resistant steels and alloys.

Для определения жаропрочных параметров материала проводят испытания на ползучесть и длительную прочность, как правило, в условиях повышенных температур. Известен (Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1986. с 384...392.) способ определения длительной прочности металла, заключающийся в том, что образец нагревают до температуры испытания, нагружают (обычно на растяжение) до требуемой нагрузки и определяют время до разрушения при данной нагрузке и температуре, которое и является параметром длительной прочности tR. Недостатком данного метода являются большие затраты времени на испытание (более 50 ч).To determine the heat-resistant parameters of the material, creep tests and long-term strength tests are carried out, as a rule, at elevated temperatures. There is a known (Gulyaev A.P. Metallurgy. Textbook for high schools. M .: Metallurgy, 1986. p. 384 ... 392.) A method for determining the long-term strength of a metal, which consists in the fact that the sample is heated to the test temperature, loaded (usually tensile ) to the required load and determine the time to failure at a given load and temperature, which is a parameter of long-term strength t R. The disadvantage of this method is the high time spent on testing (more than 50 hours).

Наиболее близким, по используемому акустико-эмиссионному методу исследования, к заявляемому объекту является способ акустико-эмиссионного определения механических свойств металла в изделиях (А.с. № 2149395 C1, 7 G 01 N 99/14, G 01 B 17/04), включающий измерение параметров акустической эмиссии в процессе деформирования изделия и образца из металла, адекватного металлу изделия, причем деформирование изделия осуществляется путем вдавливания индентора. Но в данном решении параметр длительной прочности определить не представляется возможным.The closest, according to the used acoustic emission research method, to the claimed object is a method of acoustic emission determination of the mechanical properties of metal in products (A.S. No. 2149395 C1, 7 G 01 N 99/14, G 01 B 17/04), including measuring the parameters of acoustic emission in the process of deformation of the product and a sample of metal adequate to the metal of the product, moreover, the deformation of the product is carried out by pressing an indenter. But in this solution, the parameter of long-term strength is not possible to determine.

Задачей изобретения является повышение производительности при испытании материалов на длительную прочность за счет сокращения времени испытаний путем обеспечения возможности прогнозировать параметр длительной прочности tR еще на этапе нагрева предварительно нагруженного материала.The objective of the invention is to increase productivity when testing materials for long-term strength by reducing test time by making it possible to predict the long-term strength parameter t R even at the stage of heating the pre-loaded material.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе акустико-эмиссионного прогнозирования параметра длительной прочности металла, включающем измерение в процессе нагружения параметров акустической эмиссии на контрольных образцах, в отличие от прототипа, контрольные образцы подвергают предварительной растягивающей одноосной нагрузке, последующему нагреву до эффективной температуры, в процессе которого измеряют скорость счета импульсов

Figure 00000009
, имп./с., скорость накопления энергии
Figure 00000010
, мВ2/с, скорость накопления длительности
Figure 00000011
, мс/с; дальнейшему растяжению до рабочих нагрузок материала и выдержке с определением времени tR до разрушения. По зависимости
Figure 00000012
=f(T) определяют последний всплеск активности акустической эмиссии перед спадом, в точке максимума этого всплеска рассчитывают комплексный параметр К по формуле К=
Figure 00000013
Figure 00000014
/
Figure 00000015
2 и строят корреляционную зависимость “комплексный параметр К - время до разрушения tR контрольных образцов”, по которой определяют время до разрушения исследуемого материала из условия: чем больше параметр К, тем меньше время до разрушения.The essence of the invention lies in the fact that in the method of acoustic emission prediction of the parameter of long-term strength of the metal, which includes measuring during loading the parameters of acoustic emission on control samples, in contrast to the prototype, control samples are subjected to preliminary tensile uniaxial loading, followed by heating to an effective temperature, in the process of which the pulse count rate is measured
Figure 00000009
, imp./s., energy storage rate
Figure 00000010
, mV 2 / s, duration accumulation rate
Figure 00000011
, ms / s; further stretching to the working loads of the material and holding with the determination of the time t R to failure. According to
Figure 00000012
= f (T) determine the last burst of acoustic emission activity before the recession, at the maximum point of this burst, the complex parameter K is calculated by the formula K =
Figure 00000013
Figure 00000014
/
Figure 00000015
2 and build the correlation dependence “complex parameter K - time to failure t R of control samples”, which determines the time to failure of the material under study from the condition: the larger the parameter K, the less time to failure.

Таким образом, заявляемый объект, как и прототип, включает в себя измерение параметров акустической эмиссии в процессе нагружения контрольных образцов, выполненных из металла, адекватного металлу изделия. Однако заявляемый способ отличается тем, что нагружение осуществляется не вдавливанием индентора, а путем нагрева, предварительно подвергнутого одноосному растяжению, металла, а измерение параметров акустической эмиссии производят не в процессе механического, а в процессе термического нагружения. Кроме того, отличие состоит в том, что в качестве диагностического параметра акустической эмиссии используют комплексный параметр К, в то время как в прототипе измеряют такие стандартные параметры, как число импульсов акустической эмиссии, амплитуду импульсов акустической эмиссии, число импульсов акустической эмиссии в единицу времени и суммарное число импульсов акустической эмиссии, которые по отдельности не дают корреляционной зависимости с длительной прочностью.Thus, the claimed object, like the prototype, includes measuring the parameters of acoustic emission during loading of control samples made of metal adequate to the metal of the product. However, the inventive method is characterized in that the loading is carried out not by indentation of the indenter, but by heating, previously subjected to uniaxial tension, of the metal, and the measurement of acoustic emission parameters is carried out not in the process of mechanical, but in the process of thermal loading. In addition, the difference is that the complex parameter K is used as a diagnostic parameter for acoustic emission, while the prototype measures standard parameters such as the number of acoustic emission pulses, the amplitude of acoustic emission pulses, the number of acoustic emission pulses per unit time, and the total number of acoustic emission pulses, which individually do not give a correlation dependence with long-term strength.

Причинно-следственная связь, между желаемым техническим результатом и заявляемыми признаками, заключаются в следующем.The causal relationship between the desired technical result and the claimed features are as follows.

Длительную прочность tR металла оценивают по величине комплексного параметра К в соответствии с корреляционной кривой, полученной при испытании контрольных образцов.The long-term strength t R of the metal is evaluated by the value of the complex parameter K in accordance with the correlation curve obtained when testing control samples.

Контрольные образцы из металла, адекватного исследуемому металлу, подвергают предварительному растяжению и нагревают до эффективной температуры. В процессе нагрева измеряют комплекс акустико-эмиссионных параметров включающих: скорость счета

Figure 00000016
, скорость накопления энергии
Figure 00000017
и скорость накопления длительности
Figure 00000018
и строят зависимости этих параметров от температуры. После выхода на уровень эффективной температуры, контрольные образцы подвергают дальнейшему растяжению до рабочих нагрузок, для данного материала, и выдержке с определением времени tR до разрушения. На зависимости
Figure 00000019
=f(Т) определяют последний всплеск активности перед спадом, в точке максимума этого всплеска рассчитывают комплексный параметр К по формуле К=
Figure 00000020
Figure 00000021
/
Figure 00000022
2 и строят корреляционную зависимость “комплексный параметр К - время до разрушения tR”.Control samples from a metal adequate to the metal under investigation are subjected to preliminary stretching and heated to an effective temperature. In the process of heating, a set of acoustic emission parameters is measured including: count rate
Figure 00000016
energy storage rate
Figure 00000017
and duration accumulation rate
Figure 00000018
and build the dependence of these parameters on temperature. After reaching the level of effective temperature, the control samples are subjected to further stretching to working loads, for a given material, and holding to determine the time t R to failure. On addiction
Figure 00000019
= f (T) determine the last burst of activity before the decline, at the maximum point of this burst calculate the complex parameter K by the formula K =
Figure 00000020
Figure 00000021
/
Figure 00000022
2 and build the correlation dependence “complex parameter K - time to failure t R ”.

На фиг.1 представлена зависимость скорости счета акустической эмиссии

Figure 00000023
, скорости накопления энергии импульсов акустической эмиссии
Figure 00000024
, скорости накопления длительности импульсов акустической эмиссии
Figure 00000025
от температуры, полученная при нагреве образца жаропрочной аустенитной стали после ее предварительного одноосного растяжения. На фиг.2 представлена корреляционная зависимость между комплексным параметром К и длительной прочностью tR жаропрочной стали 10Х11Н23Т3МР.Figure 1 shows the dependence of the acoustic emission count rate
Figure 00000023
, energy storage rates of acoustic emission pulses
Figure 00000024
, the rate of accumulation of the duration of acoustic emission pulses
Figure 00000025
temperature obtained by heating a sample of heat-resistant austenitic steel after its preliminary uniaxial tension. Figure 2 shows the correlation between the complex parameter K and the long-term strength t R of heat-resistant steel 10X11N23T3MR.

Пример конкретного выполнения. Предлагаемый способ был реализован при оценке длительной прочности жаропрочной стали марки 10Х11Н23ТЗМР, с использованием стандартной машины АИМА-5.An example of a specific implementation. The proposed method was implemented in assessing the long-term strength of heat-resistant steel grade 10X11N23TZMR, using a standard machine AIMA-5.

Контрольные образцы цилиндрической формы помещают в захваты машины, которые находятся внутри электронагревателя. Затем образцы подвергают предварительному одноосному растяжению под нагрузкой 25 МПа и нагревают до эффективной температуры испытаний 600°С со скоростью 6-8°С/мин. В процессе нагрева измеряют комплекс параметров акустической эмиссии: скорость счета

Figure 00000026
, скорость накопления энергии
Figure 00000027
и скорость накопления длительности
Figure 00000028
и строят зависимости этих параметров от температуры (фиг.1). Как видно из фиг.1 на зависимости скорости счета
Figure 00000029
от температуры имеется ярко выраженный всплеск перед спадом этого параметра. В точке максимума этого всплеска рассчитывается комплексный параметр К по формуле К=
Figure 00000030
Figure 00000031
/
Figure 00000032
2. Затем контрольные образцы плавно нагружают одноосным растяжением до напряжения 560 МПа в соответствии со стандартными условиями испытаний. Далее, контрольные образцы выдерживают при этой нагрузке до разрушения, фиксируя время до разрушения tR, которое является параметром длительной прочности. Между параметром длительной прочности tR и комплексным параметром К строят корреляционную зависимость, которая для стали 10Х11Н23Т3МР показана на фиг.2. Как видно из фиг.2, полученные экспериментальные точки для контрольных образцов аппроксимируются плавной кривой с погрешностью, не превышающей 5%. Длительную прочность tR, образцов из исследуемого металла, оценивают по величине экспериментально полученного комплексного параметра К в соответствии с корреляционной кривой.Control samples of a cylindrical shape are placed in the machine grips, which are located inside the electric heater. Then the samples are subjected to preliminary uniaxial tension under a load of 25 MPa and heated to an effective test temperature of 600 ° C at a speed of 6-8 ° C / min. In the process of heating, a set of acoustic emission parameters is measured: count rate
Figure 00000026
energy storage rate
Figure 00000027
and duration accumulation rate
Figure 00000028
and build the dependence of these parameters on temperature (figure 1). As can be seen from figure 1 on the dependence of the count rate
Figure 00000029
temperature there is a pronounced surge before the decline of this parameter. At the maximum point of this burst, the complex parameter K is calculated by the formula K =
Figure 00000030
Figure 00000031
/
Figure 00000032
2 . Then the control samples are smoothly loaded with uniaxial tension to a stress of 560 MPa in accordance with standard test conditions. Further, control samples can withstand this load until failure, fixing the time to failure t R , which is a parameter of long-term strength. A correlation dependence is constructed between the long-term strength parameter t R and the complex parameter K, which is shown in FIG. 2 for 10X11H23T3MR steel. As can be seen from figure 2, the obtained experimental points for the control samples are approximated by a smooth curve with an error not exceeding 5%. The long-term strength t R , of samples from the metal under study, is estimated by the value of the experimentally obtained complex parameter K in accordance with the correlation curve.

Для экспериментального получения комплексного параметра К необходимо затратить около двух часов. Это время необходимо для выхода установки на уровень эффективной температуры. Далее длительная прочность оценивается по корреляционной кривой. Если учесть, что минимальное время испытаний составляет 52 часа, то предлагаемый способ позволяет повысить производительность испытаний в условиях заводской лаборатории в 26 раз.To experimentally obtain the complex parameter K, it takes about two hours. This time is necessary for the unit to reach the effective temperature level. Further, long-term strength is estimated by the correlation curve. Given that the minimum test time is 52 hours, the proposed method allows to increase the test performance in a factory laboratory by 26 times.

Claims (1)

Способ акустико-эмиссионного прогнозирования длительной прочности металла, включающий измерение параметров акустической эмиссии контрольных образцов из исследуемого металла в процессе их нагружения, отличающийся тем, что контрольные образцы подвергают предварительной одноосной нагрузке, последующему нагреву до 600°С, в процессе которого измеряют параметры акустической эмиссии: скорость счета импульсов
Figure 00000033
, имп/с, скорость накопления энергии
Figure 00000034
, мB2/c, и скорость накопления длительности сигналов
Figure 00000035
, мс/с, и строят зависимость этих параметров от температуры, по зависимости скорости счета импульсов акустической эмиссии от температуры
Figure 00000036
=f(Т) определяют последний всплеск активности акустической эмиссии перед спадом, в точке максимума этого всплеска рассчитывают по формуле комплексный параметр К=
Figure 00000037
, затем контрольные образцы нагружают до заданной нагрузки и выдерживают их при этой нагрузке с определением времени до разрушения tR, строят корреляционную кривую “комплексный параметр К - время до разрушения tR”, по которой определяют время до разрушения исследуемого металла, измерив для него при аналогичных условиях те же параметры акустической эмиссии, что и для контрольных образцов, в процессе нагрева его до той же самой температуры, и рассчитав аналогично комплексный параметр К.A method of acoustic emission forecasting the long-term strength of a metal, including measuring the acoustic emission parameters of control samples from the metal under study during their loading, characterized in that the control samples are subjected to preliminary uniaxial loading, subsequent heating to 600 ° C, during which the acoustic emission parameters are measured: pulse count rate
Figure 00000033
, imp / s, energy storage rate
Figure 00000034
, mB 2 / s, and the accumulation rate of the duration of the signals
Figure 00000035
, ms / s, and build the dependence of these parameters on temperature, according to the dependence of the count rate of acoustic emission pulses on temperature
Figure 00000036
= f (T) determine the last burst of acoustic emission activity before the recession, at the maximum point of this burst, the complex parameter K =
Figure 00000037
, then control samples are loaded to a given load and maintained at this load with the determination of the time to failure t R , the correlation curve “complex parameter K - time to failure t R ” is built, which determines the time to failure of the metal under study, measuring for it at under similar conditions, the same parameters of acoustic emission as for control samples, in the process of heating it to the same temperature, and calculating in a similar way the complex parameter K.
RU2001122744/28A 2001-08-13 2001-08-13 Method for acoustic-emissive prediction of parameter of continuous hardness of metal RU2245545C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001122744/28A RU2245545C2 (en) 2001-08-13 2001-08-13 Method for acoustic-emissive prediction of parameter of continuous hardness of metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001122744/28A RU2245545C2 (en) 2001-08-13 2001-08-13 Method for acoustic-emissive prediction of parameter of continuous hardness of metal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001122744A RU2001122744A (en) 2003-08-10
RU2245545C2 true RU2245545C2 (en) 2005-01-27

Family

ID=35139291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001122744/28A RU2245545C2 (en) 2001-08-13 2001-08-13 Method for acoustic-emissive prediction of parameter of continuous hardness of metal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2245545C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618760C1 (en) * 2015-11-16 2017-05-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина", ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" Acoustic-emission method for early detecting damages in deformable aluminium alloys
RU2698518C1 (en) * 2018-11-12 2019-08-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" Method of suppressing mechanical instability of aluminum alloy
CN113866278A (en) * 2021-09-26 2021-12-31 江西理工大学 Rock long-term strength determination method based on dominant acoustic emission seismic source energy characteristics

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618760C1 (en) * 2015-11-16 2017-05-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина", ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" Acoustic-emission method for early detecting damages in deformable aluminium alloys
RU2698518C1 (en) * 2018-11-12 2019-08-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" Method of suppressing mechanical instability of aluminum alloy
CN113866278A (en) * 2021-09-26 2021-12-31 江西理工大学 Rock long-term strength determination method based on dominant acoustic emission seismic source energy characteristics
CN113866278B (en) * 2021-09-26 2023-12-29 江西理工大学 Rock long-term strength determination method based on dominant acoustic emission source energy characteristics

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pejkowski et al. Stress-strain response and fatigue life of four metallic materials under asynchronous loadings: Experimental observations
CN107389445B (en) Method for evaluating reheat crack sensitivity of material through stress relaxation test
Hyde et al. Some considerations on specimen types for small sample creep tests
RU2245545C2 (en) Method for acoustic-emissive prediction of parameter of continuous hardness of metal
Day et al. Microstructural assessment of fractional life approach to low-cycle fatigue at high temperatures
JP2010223939A (en) Method for estimating range of breaking stress
Sharma et al. Application of automated ball indentation for property measurement of degraded Zr2. 5Nb
JP6543019B2 (en) Evaluation method of corrosion fatigue life of steel
Celli et al. Investigation of Self-Heating During Ultrasonic Fatigue Testing and Effect on Very High Cycle Fatigue Behavior of Titanium 6Al-4V
RU2555202C1 (en) Method of life time estimation of pit items of power equipment
RU2619480C1 (en) Method of metal fatigue life forecasting
Krempl et al. Effect of Creep-Rupture Ductility and Hold Time on the 1000 F Strain-Fatigue Behavior of a 1Cr-1Mo-0.25 V Steel
Lipski Determination of the SN curve and the fatigue limit by means of the thermographic method for ductile cast iron
Jaske et al. Long-life fatigue of type 316 stainless steel at temperatures up to 593 C
Priddle The influence of test variables on the fatigue crack growth threshold
RU2686877C1 (en) Method for determination of endurance limit of steel parts and samples
RU2461808C2 (en) Method of determining parameters of endurance curve of metals
Karthik et al. Small specimen test techniques for estimating the tensile property degradation of mod 9Cr-1Mo steel on thermal aging
RU2354957C1 (en) Method of evaluating tendency of alloys to stress-corrosion cracking
RU2238535C2 (en) Method of determining resistance of material to damaging
JPH10170416A (en) Method for evaluating creep life of high-temperature device material
WO2003054521A2 (en) Method for tasting structural materials fatigue
Okrajni et al. The attempt of the low-cycle fatigue life description of chosen creep-resistant steels under mechanical and thermal interactions
Lindgren et al. Effect of mean stress on residual stress relaxation in steel specimens
Prakash et al. Investigation of material fatigue behavior through cyclic ball indentation testing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060814