Вопросы для самопроверки

1. На каких физических принципах основаны современные методы неразрушающего контроля физико-механических характеристик материалов и изделий?

2. Какие основные методы неразрушающего контроля используются при НКФМХ?

3. На каких принципах действия основана работа приборов акустического контроля, использующих методы свободных и вынужденных колебаний?

3.2.5. Основные области применения методов нкфмх и см

Неразрушающие методы определения физико-механических свойств и структуры находят широкое применение для контроля изделий из самых разных материалов. Основные области применения конкретных видов контроля даны в разделах, посвященных этим видам контроля. В данном разделе остановимся на более детальном рассмотрении наиболее распространенных областей применения НКФМХ и СМ для изделий из определенных видов материалов.

Отметим сначала общие для всех видов контроля моменты. Большинство методов НКФМХ являются косвенными, т. е. они основаны на корреляционной связи акустических, электрических, магнитных, тепловых и др. свойств материалов с теми характеристиками, которые требуется знать при эксплуата-ции изделий и прямое определение которых либо трудоемко, либо связано с разрушением изделия (прочность, твердость, стойкость, плотность, пористость и т. п.). Поскольку в большинстве случаев вид корреляционной связи зависит от многих технологических параметров, как правило, не удается использовать одну и ту же полученную однажды корреляционную зависимость для одной разновидности материала, например марки бетона, для других разновидностей этого же материала (других марок бетона). Поэтому важное значение имеет выбор измеряемого при НК параметра и правильный порядок получения статистических данных для построения корреляционной зависимости этого параметра с требуемой физико-механической характеристикой.

При выборе параметра надо стараться взять такой параметр, который наиболее сильно меняется при изменении требуемой характеристики. Например, при измерении влажности электрическими методами измеряют относительную диэлектрическую проницаемость ε_г и/или тангенс угла диэлект-рических потерь tg δ, поскольку их значения в воде сильно отличаются от значений для большинства твердых материалов, даже незначительное изменение влажности вызывает достаточно большое изменение этих величин. Конечно, желательно выбрать такой параметр, который не зависит от других физико-механических свойств, что трудно осуществить на практике, или, по крайней мере, такой параметр, влияние на который других свойств можно учесть (например, при определении влажности по ε_г и tg δ надо, чтобы пористость материала оставалась постоянной).

При наборе статистических данных надо стремиться к тому, чтобы охватить как можно более широкий диапазон изменения требуемой характеристики. Поскольку обычно при массовом производстве отклоне-ние какой-либо величины от номинального значения носит случайный характер и определяется нормальным законом распределения, для получения минималь-ных и максимальных значений контролируемой характеристики требуется проведение измерений на достаточно большом количестве изделий. Для сокращения объема работ при наборе статистических данных рекомендуется сначала провести измерение неразрушающим методом выбранного параметра в большом количестве изделий и разделить эти изделия на группы по величине выбранного параметра. Затем отобрать из каждой группы по несколько изделий, на них провести измерения требуемой физико-механической характе-ристики и затем провести статистическую обработку этих данных для получения корреляционной зависимости.

Следует учесть, что, поскольку связь между измеряемым параметром и требуемой характеристикой носит корреляционный характер, значения требуе-мой характеристики, полученные с использованием корреляционных зависи-мостей, не всегда совпадают с результатами разрушающих испытаний. Если выразиться точнее, то следует сказать, что эти значения совпадают с некоторой погрешностью, зависящей от коэффициента корреляции R (коэффициента, показывающего, насколько тесно связаны рассматриваемые характеристики, чем выше значение R, тем меньше погрешность). В ряде случаев качество изделий и соответствие его заданному технологическому процессу определяют непосредственно по величине измеряемого при НК параметра, например при использовании акустического контроля по значению скорости распространения акустических колебаний, не производя определение требуемой характеристики, например прочности или твердости, по корреляционной зависимости. Такой метод иногда дает более точное представление о качестве изделий и соответствии его свойств требуемым значениям, поскольку коэффициент корреляции может быть невысоким из-за низкой точности и невозможности повторного определения характеристик материала разрушающими методами, неоднородности свойств внутри изделия и т. п.