69. Особенности контроля прочности бетона и структуры чугуна.

Особенности акустического контроля физико-механических характеристик объектов по изменению скорости и затуханию волн (структура металлов, межкристаллитная коррозия).По скорости УЗК. Зависимость прочности от скорости

где В определяют путем испытания на сжатие девяти или более образцов. Корреляция прочность-скорость сохраняется с изменением водоцементного соотношения, вида цемента, песка, срока службы бетона.

При изменении цементно-песчаного соотношения, упругих свойств заполнителя корреляция нарушается и требуется новое определение В.

Контроль выполняют импульсным методом прохождения на продольных волнах или на головных (односторонний доступ).

Ультразвук применяют также для контроля процесса затвердения бетона.

Особенности контроля структуры чугуна.

Чугун - это сплав железа с углеро­дом, в котором доля углерода превышает 4,13 %. Различают белый чугун, в котором углерод входит в химическое соединение с железом (цементит), и чугун, в котором углерод выпадает в виде графита. Чаще всего в промышленности применяют именно такой чугун, но иногда использу­ют также белый чугун, обладающий по­вышенной твердостью.

Контроль структуры чугуна УЗ по­зволяет определить количество и форму графитных включений. В структуре чугу­на может присутствовать графит различ­ных форм. Наиболее высокая прочность у чугуна с мелким шаровидным графитом. Меньше прочность, когда графит имеет хлопьевидную форму (вермикулярный графит), еще меньше при пластинчатом графите (серый чугун).

Структуру чугуна оценивают по ско­рости и затуханию продольных УЗ-волн. Установлено, что в чугуне с выпав­шим графитом скорость УЗ увеличивается с уменьшением содержания графита, уменьшением размеров графитовых вклю­чений, изменением их формы от пластин­чатой к шаровидной, увеличением количе­ства шаровидных графитных включений к общему содержанию графита, увеличени­ем содержания цементита в металличе­ской основе. Предельно высокое значение скорости УЗ приближается к скорости в стали. Затухание УЗ обычно уменьшается, когда скорость увеличивается.

Структура и химический состав чу­гуна определяют его механические свой­ства: прочность (временное сопротивле­ние при растяжении), твердость (исполь­зуют обычно твердость по Бринеллю НВ), модуль нормальной упругости. Во многих случаях практически важен контроль именно этих свойств, а не структурных характеристик, лежащих в их основе. С учетом этого исследовали корреляцион­ные связи акустических и физико-механических свойств.

Модуль нормальной упругости про­порционален квадрату скорости Е = Ас². Коэффициент А опреде­ляют эмпирически, на него влияют плот­ность и коэффициент Пуассона материала. В отношении твердости известно, что с ее увеличением скорость звука возрастает (в стали - наоборот), а затухание уменьшает­ся, однако для каждого вида чугуна эта связь в количественном отношении инди­видуальна.

70. Акустический контроль поверхностных характеристик материалов (шероховатость, поверхностно упрочненные слои).

Контроль шероховатости поверхности

Оценка качества поверхности изделий с помощью ультразвука может осуществляться на основе использования различных эффектов:

- затухание волн Рэлея; затухание будет тем больше, чем больше шероховатость и чем острее гребни и впадины неровностей, оставшихся после обработки;

- изменение акустического импеданса пьезопреобразователя, нагруженного на изделие; увеличение высоты неровностей приводит к повышению толщины слоя жидкости между преобразователем и изделием и, как следствие, к изменению входного импеданса поверхности изделия;

- отражение от поверхности УЗ-волн, падающих из жидкой или газообразной Среды; если неровности поверхности нерегулярные, то наблюдается рассеянное отражение; при регулярном характере неровностей, шаг которых соизмерим с длиной волны, происходит дифракция УЗ-волн; в обоих случаях происходит уменьшение амплитуды сигналов, соответствующих геометрическому отражению лучей, что используется для измерения степени шероховатости.

Скорость распространения поверхностных волн уменьшается с увеличением шероховатости поверхности.

В приборах для контроля шероховатости поверхности могут быть использованы все приведенные эффекты. Наиболее точным является способ, основанный на определении отношения амплитуд отраженных импульсов, несущие частоты которых отличаются например в два раза. Отношение амплитуд в этом случае зависит от шероховатости поверхности.