Actual Problems in Machine Building 2019 Vol. 6 No. 1-4

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 6. № 1-4. 2019 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 61 Методика экспериментального исследования Ультразвуковой контроль заключаются в возбуждении в металле упругого импульса, приеме его после прохождения через исследуемую среду. Известны ультразвуковые технологии по контролю за структурой металла с использованием объемных волн [6, 7]. Однако в процессе эксплуатации изменение структурного состояния, накопление поврежденности, первоначально происходит преимущественно в поверхностных слоях, а затем распространяется в толщу металла. Поэтому применение поверхностных упругих волн Релея позволяет более адекватно контролировать техническое состояние металла. На базе волн Рэлея для мониторинга металла в условиях производства разработан макет прибора [8], представленный на рис. 1. Рис. 1. Макет прибора на базе волн Рэлея. Изменение структурного состояния металла, накопление поврежденности происходит до появления реально существующей несплошности в металле. Следовательно, классическая ультразвуковая дефектоскопия [9], основанная на эффекте отражении волн от дефекта, не годится. В ряде работе [10] , что нелинейные свойства металл во многом обуславливаются его внутренней структурой. В то же время известно [11], что нелинейность упругой среды при распространении в ней зондирующего сигнала обогащает его спектральный состав на частотах, кратных основной частоте. Тогда в качестве идентификационного признака марки металла можно использовать уровень спектральной составляющей в зондирующей упругой волне на удвоенной частоте исходного сигнала [12]. В разработанном макете прибора зондирующий сигнал создавался парой клиновых преобразователей на одной фиксированной частоте (тональный сигнал ультразвуковых поверхностных волн). Акустическая нелинейность контролировалась путем измерения отношений амплитуд первой и второй гармоник (соответственно 1 МГц и 2 МГц). На идентичных образцах из пяти марок сталей с помощью данной технологии были измерены показатель нелинейности. Результаты приведены в таблице. Таблица 1 Самоорганизация Ак Ст20 12Х17Г9АН4 12Х18Н10Т 08Х17Н5М3 20Х13Н4Г9 0% 0,10 0,11 0,11 0,16 0,23 2% 0,15 0,09 0,14 0,25 0,15