Введение к работе
Актуальность темы. Одной из проблем современного точного машиностроения и приборостроения является самопроизвольное изменение размеров элементов конструкций в процессе изготовления и эксплуатации, обусловленное различными отклонениями в технологическом процессе. Методы оценки стабильности фазового и структурного состояния материала изделия, основанные на определении прецизионного предела упругости (с допуском менее МО'5), малопригодны для сплошного операционного и приемочного контроля готовых изделий из-за большой трудоемкости измерения остаточных деформаций деталей сложной конфигурации.
Достаточно перспективным для оценки значений остаточных деформаций, возникающих в нагружаемых изделиях, выглядит метод, основанный на явлении излучения деформируемым телом упругих колебаний или акустической эмиссии (АЭ). Этот метод часто является единственно возможным методом в тех отраслях промышленности, в которых опасным дефектом считается локальное пластическое течение. Для осуществления такого контроля необходимо иметь корреляционные связи между механическими характеристиками металлов и параметрами АЭ в различных условиях испытаний, а также знать акустико-эмиссионные свойства испытуемого металла. В настоящее время накоплены значительный объем данных по акустико-эмиссионным свойствам различных металлов. Однако часто эти данные несопоставимы друг с другом из-за того, что они получены в различных условиях испытаний. На их основе довольно затруднительно прогнозировать характер АЭ при деформировании изделий, поскольку нет количественной связи между параметрами АЭ и микроструктурными проявлениями пластической деформации. Это приводит к необходимости проведения большого количества дополнительных испытаний для корректировки
условий разбраковки изделий в случае изменения типа изделий, его размеров, направления приложения нагрузки и других условий испытаний. В результате значительно удлиняются сроки внедрения акустико-эмиссионного метода, снижает надежность и увеличивает себестоимость контроля. Поэтому необходимы исследования по оценке условий и границ воспроизводимости измерения механических и других свойств деформируемых металлов по численным значениям параметров сигналов АЭ.
Цель диссертационной работы - установление количественной связи акустико-эмиссионных свойств с механическими свойствами и изменениями структуры различных поликристаллов при пластической деформации.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- создать математическую модель АЭ при пластической
деформации;
провести экспериментальную проверку основных выводов и следствий математической модели;
выявить основной источник АЭ при пластической деформации поликристаллов путем исследования взаимосвязи между параметрами акустического излучения и изменениями структуры поверхности и кристаллической решетки;
- исследовать влияние термической обработки на акустико-
эмиссионные свойства конструкционных сталей;
- разработать акустико-эмиссионный метод контроля размерной
стабильности изделий.
Научная новизна. При решении поставленных задач получены следующие новые результаты:
-
Теоретически получены простые выражения для описания зависимости плотности потока энергии сигналов АЭ от остаточной деформации.
-
Теоретически обоснованы существующие закономерности и установлены ранее неизвестные особенности АЭ при пластической деформации металлов, а именно: наличие двух типов источников АЭ в термически упрочненной углеродистой стали; линейная связь между числом образовавшихся полос скольжения и выделившейся энергией АЭ; колоколообраз-ная зависимость максимального значения плотности потока энергии сигналов АЭ от диаметра цилиндрических образцов; увеличение максимального значения плотности потока энергии сигналов АЭ с увеличением температуры отпуска в закаленной углеродистой стали.
-
Впервые экспериментально доказано, что основным источником АЭ при пластической деформации металлов является процесс образования следов скольжения.
-
Выявлены ранее неизвестные закономерности изменения кристаллической структуры аустенитной стали при пластической деформации.
-
Установлены основные требования, в рамках которых применим акустико-эмиссионный метод контроля размерной стабильности.
Практическая ценность работы заключается в том, что на основании результатов проведенных исследований бьша разработана методика контроля размерной стабильности, внедренная на одном предприятии, а также предложены константы, позволяющие численно охарактеризовать акустико-эмиссионную способность материала. Представленные в работе результаты позволяют глубже понять процессы, происходящие в деформируемом металле, и дают возможность шире применять акустико-эмиссионный метод как для исследования кинетики процессов пластической деформации, так и для контроля качества изделий.
Апробация работы. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на 1-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Акустическая эмиссия материалов и конструкций" (г.Ростов-на-Дону, 1984 г.), на IX Всесоюзной научно-технической конференции по неразрушающим методам контроля (г.Минск, 1981 г.), на двух Всесоюзных научно-технических конференциях "Использование современных методов в неразрушающих исследованиях" (г.Хабаровск, 1981, 1984 гг.), на региональных конференциях (г.Хабаровск, 1980, 1983 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 153 листах машинописного текста, иллюстрируется 26 рисунками и 8 таблицами, состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (ПО наименований) и приложения.
