RU2111485C1

RU2111485C1 - Method for non-destructive flaw detection

Info

Publication number: RU2111485C1
Application number: RU94015760A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Ваньков; И.В. Ившин; А.В. Кочергин; Д.Н. Первухин
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Антарес"
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1998-05-20
Also published as: RU94015760A

Abstract

FIELD: non-destructive flaw detection, in particular, checking articles of variable width and complex shape using oscillation characteristics. SUBSTANCE: method involves excitation of elastic vibrations in same point with constant force and duration of action, receiving natural oscillations of article in two different points and measuring amplitudes of these oscillations for natural frequencies. Flaws in article are judged by ratio of amplitudes. If article has no flaws, excitation in same point with constant force and duration results in constant ratio of amplitudes of natural oscillations. If this ratio varies, article has a flaw. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для диагностики изделий переменной толщины сложной геометрии по параметрам их колебаний. The invention relates to non-destructive testing and can be used to diagnose products of variable thickness of complex geometry according to the parameters of their vibrations.

Известен способ контроля дефектности изделия, заключающийся в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебания, изменяют частоту вынужденных колебаний до возникновения резонансных колебаний в изделии, измеряют параметры резонансных колебаний, в качестве которых регистрируют верхнюю и нижнюю частоты, соответствующие заданной амплитуде отклика. Определяют отношение этих частот. Дополнительно проводят аналогичные прозвучивания в N точках и определяют отношение верхней и нижней частот каждого из N измерений, а о дефектности изделия судят по разности максимального и минимального этих отношений [1]. A known method for controlling the defectiveness of an article is that forced oscillations are excited in the article, the frequency of the forced oscillations is changed until resonance oscillations occur in the article, the parameters of resonance oscillations are measured, which record the upper and lower frequencies corresponding to a given response amplitude. The ratio of these frequencies is determined. Additionally, similar soundings are carried out at N points and the ratio of the upper and lower frequencies of each of the N measurements is determined, and the defectiveness of the product is judged by the difference between the maximum and minimum of these relations [1].

Недостатками данного способа являются невысокая точность из-за погрешностей измерений, зависимость от условий проведения эксперимента, невозможность дефектов для изделий переменной толщины и сложной геометрии. The disadvantages of this method are the low accuracy due to measurement errors, the dependence on the conditions of the experiment, the impossibility of defects for products of variable thickness and complex geometry.

Наиболее близким по своей сущности является способ контроля дефектности изделия, заключающийся в том, что в контролируемом и эталонном изделиях ударом возбуждают упругие колебания, принимают собственные колебания этих изделий, измеряют параметры колебаний и с учетом этих параметров определяют дефектность изделия, возбуждения упругих колебаний в обоих изделиях осуществляют одновременно, регистрируют колебания обоих изделий, измеряют период биений результирующего колебания, а дефектность изделия определяют по уменьшению измеряемого периода биений относительно эталонного периода биений [2]. The closest in essence is the method of controlling the defectiveness of the product, which consists in the fact that in the controlled and reference products the shock excites elastic vibrations, take the natural vibrations of these products, measure the vibration parameters and, taking into account these parameters, determine the defectiveness of the product, the excitation of elastic vibrations in both products carry out simultaneously, register the fluctuations of both products, measure the period of beats of the resulting oscillations, and the defectiveness of the product is determined by the decrease in the measured the beat period relative to the reference beat period [2].

Недостатком этого способа является невысокая точность измерений из-за погрешностей проведения эксперимента и условий применения способа и, кроме того, необходимость в эталонном изделии. The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurements due to the errors of the experiment and the conditions of application of the method and, in addition, the need for a reference product.

Задача изобретения - повышение точности и надежности контроля технического состояния изделия. The objective of the invention is to improve the accuracy and reliability of monitoring the technical condition of the product.

Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.

В известном способе контроля дефектности изделия, заключающемся в том, что в контролируемом изделии ударом возбуждают упругие колебания, принимают собственные колебания изделий, измеряют параметры этих колебаний и с учетом этих параметров определяют дефектность изделия, согласно изобретению колебания возбуждают в одной и той же точке контролируемого изделия с постоянной силой и длительностью воздействия, принимают - в двух различных точках и измеряют амплитуды колебаний в этих точках на собственных частотах, а по величине отношений амплитуд определяют дефектность изделия. In the known method for controlling the defectiveness of an article, which consists in the fact that elastic oscillations are excited by a shock in a controlled article, take the natural oscillations of the articles, measure the parameters of these vibrations and, taking into account these parameters, determine the defectiveness of the article, according to the invention, the vibrations are excited at the same point of the controlled article with constant strength and duration of exposure, take - at two different points and measure the oscillation amplitudes at these points at natural frequencies, and by the magnitude of the relations a plitud determine the defective product.

Способ контроля дефектности изделия реализуется с помощью устройства, изображенного на чертеже. The method of controlling the defectiveness of the product is implemented using the device shown in the drawing.

Устройство содержит узел крепления контролируемого изделия 1, электроударник 2, два конденсаторных микрофона 3 с усилителями 4, аналого-цифровой преобразователь 5, ЭВМ 6. В контролируемом изделии 7, подвешенном с помощью узла крепления, электроударником 2 возбуждают упругие колебания, конденсаторные микрофоны 3, расположенные у поверхности изделия в различных точках, воспринимают колебания. Принятые сигналы поступают в АЦП, где преобразуются в цифровой код, затем с помощью ЭВМ известными методами измеряются и сравниваются амплитуды этих колебаний на собственных частотах. Отношение амплитуд колебаний в двух различных точках изделия постоянно, если оно исправно, и возбуждение колебаний ударом производится в одной и той же точке, с одним и тем же усилием и длительностью воздействия. При измерении условий, например, наличии в контролируемом изделии дефекта, изменяются параметры колебательного процесса, что приводит к измерению отношения амплитуд на собственных частотах колебаний в этих точках и свидетельствует о наличии дефекта. The device comprises a mounting unit for the monitored product 1, an electric hammer 2, two condenser microphones 3 with amplifiers 4, an analog-to-digital converter 5, a computer 6. In the controlled product 7, suspended using a mounting unit, an electric hammer 2 excites elastic vibrations, condenser microphones 3 located at the surface of the product at various points, perceive vibrations. The received signals are transmitted to the ADC, where they are converted into a digital code, then using the computer using known methods, the amplitudes of these oscillations are measured and compared at natural frequencies. The ratio of the amplitudes of the oscillations at two different points of the product is constant, if it is serviceable, and the excitation of vibrations by impact is made at the same point, with the same force and duration of exposure. When measuring conditions, for example, the presence of a defect in a controlled product, the parameters of the oscillatory process change, which leads to a measurement of the ratio of amplitudes at the natural frequencies of vibrations at these points and indicates the presence of a defect.

Проведены лабораторные испытания предлагаемого способа. В качестве контролируемых изделий переменной толщины сложной геометрии исследовались рабочие лопатки ступени 1 турбины авиационного двигателя НК-82-У. Всего исследовалось 20 исправных лопаток и 6 лопаток, имеющих трещины на выходной кромке пера длиной от 4 до 8 мм. Использовался электроударник, наносящий удар с постоянной силой и временем воздействия по определенной точке на пере лопаток. В качестве приемных устройств использовались два полудюймовых микрофона фирмы "Брюль и Кьер", для анализа отношений амплитуд колебаний на собственных частотах применялась ПЭВМ IBM PC/AT. Удар наносился по центру пера лопатки, колебания регистрировались в двух точках пера лопатки, расположенных у основания бандажа и у основания замка. Сравнение колебаний осуществлялось с использованием статистики амплитуд

,
где a₁ - амплитуда на i-й частоте в первой точке;
a₂ - амплитуда на i-й частоте во второй точке.Laboratory tests of the proposed method. As controlled products of variable thickness of complex geometry, the working blades of the stage 1 turbine of the NK-82-U aircraft engine were investigated. In total, 20 serviceable blades and 6 blades having cracks on the output edge of the pen with a length of 4 to 8 mm were examined. An electric hammer was used that strikes with constant force and exposure time at a certain point on the shoulder blade. Two half-inch microphones of the Bruhl & Kier firm were used as receiving devices, and an IBM PC / AT PC was used to analyze the relations of vibration amplitudes at natural frequencies. The blow was struck in the center of the feather of the scapula, oscillations were recorded at two points of the feather of the scapula located at the base of the bandage and at the base of the castle. Comparison of oscillations was carried out using amplitude statistics

,
where a ₁ is the amplitude at the i-th frequency at the first point;
a ₂ is the amplitude at the i-th frequency at the second point.

Анализ результатов экспериментов показал, что статистика амплитуд 20 исправных изделий на порядок выше статистики амплитуд дефектных изделий. An analysis of the experimental results showed that the statistics of amplitudes of 20 serviceable products is an order of magnitude higher than the statistics of amplitudes of defective products.

Таким образом, экспериментально доказано, что предлагаемый способ контроля дефектности изделий позволяет точно и надежно определять дефекты типа трещины в изделиях переменной толщины и сложной геометрии. Thus, it has been experimentally proved that the proposed method for controlling the defectiveness of products allows accurate and reliable determination of defects such as cracks in products of variable thickness and complex geometry.

Claims

A method for controlling the defectiveness of an article, which consists in the fact that elastic oscillations are excited by a shock in a controlled article, take its own oscillations, measure the parameters of these oscillations and, taking these parameters into account, determine the defectiveness of the article, characterized in that the oscillations are excited at the same point of the inspected article with constant force and duration of exposure, they are taken at two different points and the oscillation amplitudes are measured at these points at natural frequencies, and determined by the magnitude of the ratio of amplitudes They account for product defects.