Электромагнитно-акустическая структуроскопия металлоизделий с особыми свойствами

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-19-00252

НазваниеЭлектромагнитно-акустическая структуроскопия металлоизделий с особыми свойствами

Руководитель Волкова Людмила Владимировна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" , Удмуртская Республика

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-603 - Надежность и отказоустойчивость технических систем. Диагностика технического состояния и испытания

Ключевые слова электромагнитно-акустическое преобразование, структуроскопия, акустоупругость, скорость и затухание ультразвуковых волн, напряженно-деформированное состояние, металлоконструкции

Код ГРНТИ59.45.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основной целью Проекта является развитие теории и практики создания новых высокочувствительных, достоверных методик и приборов ранней оперативной акустической диагностики структурно-неоднородных материалов и элементов конструкций из материалов с особыми магнитными, тепловыми, упругими свойствами, а также изделий изготовленных методами аддитивных технологий. Проблема ранней оперативной диагностики структурного и напряженно-деформировнного состояния является особо актуальной для многих элементов производственных объектов транспорта, нефтяной и газовой промышленности, металлургии, машиностроения, строительства и других отраслей, как на стадии их изготовления, так и эксплуатации. Благодаря использованию волн механической природы целесообразно применение акустических методов для ранней оперативной диагностики материалов и изделий, что позволяет получить наиболее достоверные связи с параметрами структуры, напряженно-деформированного состояния, анизотропии, упругих и прочностных свойств и дефектности. В настоящее время большинство методик акустической диагностики базируется на использовании контактных пьезоэлектрических преобразователей. Высокие требования к геометрическим размерам, плоскопараллельности образца, чистоте обработки поверхности, качеству контакта и др., существенно снижают точность, достоверность и воспроизводимость результатов, что ограничивает применение контактных методов, особенно в задачах акустической структуроскопии. Одним из перспективных подходов к такого рода задачам является использование разрабатываемых в рамках проекта бесконтактных электромагнитно-акустических (ЭМА) преобразователей для диагностики металлоконструкций, а также использование воздуха в качестве переходной акустической среды для диагностики неоднородных неметаллических материалов с высоким затуханием звука и малым акустическим сопротивлением. Использование при контроле бесконтактных преобразователей обеспечивает возможность излучения и приема акустических волн различного типа без применения контактной жидкости или иммерсионной среды, повышает точность, достоверность и воспроизводимость результатов контроля, способствует автоматизации и повышению производительности производственных технологий. Уникальность разрабатываемых технологий структуроскопии, оценки напряженно-деформированного состояния, упругих модулей и анизотропии, основанных на одновременном использовании волн различных типов и поляризаций состоит в высокой точности, обусловленной отсутствием необходимости прецизионного измерения толщины (диаметра) объекта, погрешность определения которых известными методами значительна, а с использованием разрабатываемых технологий косвенная методическая погрешность определения анизотропии акустических свойств не превышает 0,05%, абсолютного значения коэффициента Пуассона – 0,01 %, определения абсолютных значений упругих модулей – 2%, определения механических напряжений – 5 МПа, скорости акустических волн – 1 м/с. Использование систем для возбуждения, регистрации и измерения параметров акустических волн в высокочастотной области (0,5 – 10 МГц), позволит получить новые результаты исследований влияния структурных изменений при усталости и при напряженно-деформированном состоянии на информативные параметры акустических волн, что приведет к созданию новых высокоточных ЭМА-методов структуроскопии. Будет разработана методика оценки линейного и плоского напряженно-деформированного состояния реальных объектов, полученных методом аддитивных технологий за счет совместного использования поперечных ортогонально-поляризованных волн, продольных, головных и рэлеевских волн. С использованием информационно-измерительной для бесконтактного возбуждения, регистрации и измерения параметров акустических волн в неметаллических материалов материалах, будут исследованы акустические свойства стратегически важных материалов, обладающих уникальными свойствами (терморасширенный графит, закрытоячеистый полиэтилен и др.), на основании которых предложены методики акустической структуроскопии и дефектоскопии этих материалов. При разработке новых средств и методик ультразвуковой диагностики требуется исследовать акустические тракты, что позволит определить возможности и эксплуатационные характеристики проектируемых приборов. Планируется исследование акустических трактов при распространении объемных и рэлеевских волн в объектах сложной геометрии (тройники газопроводов), с неоднородной структурой и анизотропией свойств. Указанные исследования планируется проводить с использованием методов конечно-элементного моделирования в программной среде Comsol Multiphysics. Для поиска основных параметров контроля, обоснования браковочных критериев, повышения разрешающей способности и чувствительности разрабатываемых технологий планируется использование современного программного обеспечения для обработки сигналов (спектральный и вейвлет-анализ, вероятностно-статистический анализ, методы обращения свертки сигналов, корреляционный анализ). В рамках проекта планируются исследования и учет методических и случайных факторов, влияющих на результаты измерений для широкого класса структурно-неоднородных материалов и объектов с целью разработки, апробации и внедрения в промышленность достоверных методик структуроскопии с использованием разработанного оборудования. Масштабность и новизна Проекта обусловлена обоснованием возможностей и существенным расширением областей применения разрабатываемых бесконтактных акустических технологий для диагностики структурно-неоднородных материалов и конструкций опасных производственных объектов, где ранее они не применялись.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Стрижак В.А. Acoustic Testing of Composite Rebars Taking into Account Reinforcement Ratio Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 58, No. 10. pp. 891-902 (год публикации - 2022)
10.1134/S1061830922600836

2. Муравьева О.В., Брестер А.Ф., Муравьев В.В. Comparative Sensitivity of Informative Parameters of Electromagnetic-Acoustic Mirror-Shadow Multiple Reflections Method during Bar Stock Testing Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 58, No. 8, pp. 689-704 (год публикации - 2022)
10.1134/S1061830922080083

3. Волкова Л.В., Решетникова А.М., Емельянова М.С. Оценка мешающих факторов при акустическом контроле напряженно-деформированного состояния листового проката Сборник тезисов XXIV Петербургской научно-технической конференции "Инновационные стредства и технологии ультразвукового контроля и диагностики - УЗМД - 2022", с. 105-106 (год публикации - 2022)

4. Волкова Л.В., Муравьева О.В., Колпаков К.В. Сравнительный анализ акустической анизотропии труб и листов c использованием SH- и TH-волн Дефектоскопия, №8, с. 68-70 (год публикации - 2023)
10.31857/S0130308223080092

5. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Владыкин А.Л. Acoustic and Electromagnetic Properties of Maraging Iron–Chromium–Nickel Alloy with Addition of Copper in Mechanical Tension Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 59, No 5, pp. 515-523 (год публикации - 2023)
10.1134/S1061830923700365

6. Муравьева О.В., Мышкин Ю.В., Наговицын А.А. On the Issue of Increasing the Efficiency of a Pass-Through Electromagnetic-Acoustic Longitudinal Wave Transducer Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 59, No. 3, pp. 265-275 (год публикации - 2023)
10.1134/S1061830923700286

7. Стрижак В.А. Стенд для определения зависимости скорости стержневой волны от температуры в металлических прутках Контроль. Диагностика, Т. 26, № 3(297). С. 40-49. (год публикации - 2023)
10.14489/td.2023.03.pp.040-049

8. Муравьева О.В., Пушин Н.П., Торохов К.А. Возможности электромагнитно-акустического метода многократной тени при контроле резьбы насосных штанг Дефектоскопия, №9, с. 58-60 (год публикации - 2023)
10.31857/S0130308223090075

9. Муравьева О. В., Брестер А. Ф., Владыкин А. Л. Закономерности фокусировки поля проходного электромагнитно-акустического преобразователя поперечных волн Контроль. Диагностика., Т. 26, № 9(303), С. 27-41. (год публикации - 2023)
10.14489/td.2023.09.pp.027-041

10. Стрижак В.А., Пряхин А.В. Оптимизация параметров намагничивающего устройства электромагнитно-акустического преобразователя для контроля легированных сталей Приборы и методы измерений, Т. 14, № 2. С. 81-95. (год публикации - 2023)
10.21122/2220-9506-2023-14-2-81-95

11. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Леньков С.В., Владыкин А.Л., Белослудцев К.Ю. Акустическая структуроскопия медных образцов после равноканального углового прессования Деформация и разрушение материалов, № 6. С. 31-38. (год публикации - 2023)
10.31044/1814-4632-2023-6-31-38

12. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Вагапов Т.Р., Макарова В.Е., Степанова Е.А Акустические и электромагнитные свойства заготовок стволов гражданских ружей Интеллектуальные системы в производстве, том 21, №1, с. 59-70 (год публикации - 2023)
10.22213/2410-9304-2023-1-59-70

13. Платунов А.В., Муравьев В.В., Муравьева О.В. Ультразвуковой контроль поверхности катания железнодорожных вагонных колес и бандажей локомотивов с использованием рэлеевских волн Интеллектуальные системы в производстве, том 21, №2, с.41-48 (год публикации - 2023)
10.22213/2410-9304-2023-2-41-48

14. Муравьева О.В., Тененев В.А., Брестер А.Ф., Белослудцев К.Ю. Метод главных компонент при обработке многопараметровых акустических сигналов зеркально-теневого метода контроля проката Автометрия, T. 59, № 5, с. 3-14 (год публикации - 2023)
10.15372/AUT20230501

15. Муравьева О. В., Наговицын А. А., Владыкин А. Л., Белослудцев К. Ю. Влияние механических растягивающих нагрузок на акустические характеристики стали XM-12 Приборостроение в XXI веке - 2022. Интеграция науки, образования и производства : Сборник материалов XVIII Всероссийской научно-технической конференции, Ижевск, 23–25 ноября 2022 года, С. 252-259 (год публикации - 2023)

16. Муравьева О. В.,Муравьев В. В., Варфоломеев П. С. Оценка акустических структурных шумов в образцах из стали 09Г2С, изготовленных селективным лазерным спеканием Приборостроение в XXI веке - 2022. Интеграция науки, образования и производства : Сборник материалов XVIII Всероссийской научно-технической конференции, Ижевск, 23–25 ноября 2022 года, c. 245-251 (год публикации - 2023)

17. Муравьева О. В., Зорин Л. Д., Владыкин А. Л., Белослудцев К.Ю., Кадров А.А. Акустическая структуроскопия пружин горячей навивки Приборостроение в XXI веке - 2022. Интеграция науки, образования и производства : Сборник материалов XVIII Всероссийской научно-технической конференции, Ижевск, 23–25 ноября 2022 года, c. 236-244 (год публикации - 2023)

18. Волкова Л. В., Муравьева О. В., Колпаков К. В., Хозяйкин Г. С. Исследование зависимости скорости распространения SH-волн в условиях цилиндрического изгиба тонкого стального листа Приборостроение в XXI веке - 2022. Интеграция науки, образования и производства : Сборник материалов XVIII Всероссийской научно-технической конференции, Ижевск, 23–25 ноября 2022 года, с. 188-196 (год публикации - 2023)

19. Брестер А.Ф., Белослудцев К.Ю. Использование метода главных компонент при анализе параметров акустических сигналов при неразрушающем контроле прутков Приборостроение в XXI веке - 2022. Интеграция науки, образования и производства : Сборник материалов XVIII Всероссийской научно-технической конференции, Ижевск, 23–25 ноября 2022 года, с. 176-180 (год публикации - 2023)

20. Волкова Л. В., Решетникова А. М., Макарова В. А. Оценка собственной акустической анизотропии металлических листов с использованием ультразвукового метода Приборостроение в XXI веке - 2022. Интеграция науки, образования и производства : Сборник материалов XVIII Всероссийской научно-технической конференции, Ижевск, 23–25 ноября 2022 года, с. 197-203 (год публикации - 2023)

21. Синцов М.А. Исследование чувствительности эхо-метода с применением Рэлеевских волн для контроля внутренней поверхности алюминиевых труб Приборостроение в XXI веке - 2022. Интеграция науки, образования и производства : Сборник материалов XVIII Всероссийской научно-технической конференции, Ижевск, 23–25 ноября 2022 года, с. 273-278 (год публикации - 2023)

22. Муравьева О.В. Возможности электромагнитно-акустического метода многократной тени при контроле цилиндрических объектов Физические методы неразрушающего контроля (Янусовские чтения) : Тезисы докладов XXXIV Уральской конференции с международным участием, Пермь, 20–21 апреля 2023 года, с. 14-16 (год публикации - 2023)

23. Платунов А.В., Муравьев В.В., Муравьева О.В., Никитина П.А. Зеркально-теневой метод ультразвукового контроля осей железнодорожных колесных пар с использованием электромагнитно-акустического способа излучения-приема волн Дефектоскопия, №12, 2023, с. 3-11 (год публикации - 2023)

24. Брестер А.Ф. Информативные параметры акустического зеркальнотеневого метода многократных отражений при контроле пруткового металлопроката малых диаметров автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, 27 с. (год публикации - 2023)

25. Волкова Л. В., Решетникова А. М., Макарова В. А., Егоров Р. Ю. Сравнительный анализ акустической анизотропии труб и листов в использование SH и th волн Физические методы неразрушающего контроля (Янусовские чтения) : Тезисы докладов XXXIV Уральской конференции с международным участием, Пермь, 20–21 апреля 2023 года., с. 109-110 (год публикации - 2023)

26. Муравьев В.В., Хомутов С.А., Синцов М.А. Влияние технологических операций на скорости акустических волн и формирование остаточных напряжений в цилиндрах глубинно-штанговых насосов Сборник статей 9-й Международной научно-технической конференции. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТОВ, сборник: Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов. Сборник статей 9-й Международной научно-технической конференции. Могилев, 2024. С. 125-130. (год публикации - 2024)

27. Владыкин А.Л. Оценка скорости объемных волн в образце из стали 17-4 PH, полученной методом аддитивной технологии «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 118-122 (год публикации - 2024)

28. Волкова Л.В., Макарова В.А., Егров Р.Ю. Оценка акустической анизотропии металлических труб и листов при использовании SH-волн и волн Лэмба «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 129-133 (год публикации - 2024)

29. Муравьева О.В., Шихарев П.А. Оценка неравномерности акустических свойств по длине пружины автомобильной подвески «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 166-169 (год публикации - 2024)

30. Муравьева О.В., Муравьев В.В., Волкова Л.В., Владыкин А.Л., Белослудцев К.Ю. Acoustic properties of 15-5 PH maraging steel after energy deposition Frontier Materials & Technologies, №2, с. 87-100 (год публикации - 2024)
10.18323/2782-4039-2024-2-68-8

31. Муравьева О.В., Тененев В.А., Брестер А.Ф., Белослудцев К.Ю. Principal Components Analysis for Processing Multiparameter Acoustic Signals of the Mirror-Shadow Technique for Bar Stock Control Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, Vol. 59, No. 5, pp. 521–531 (год публикации - 2023)
10.3103/S8756699023050072

32. Муравьева О.В., Шихарев П.А., Мурашов С.А. Распространение нормальных акустических волн в валах центробежных насосов с продольными трещинами осевых отверстий Контроль. Диагностика. , Т. 27, № 1(307). С. 14-29 (год публикации - 2024)
10.14489/td.2024.01.pp.014-029

33. Муравьев В.В., Волкова Л.В., Ворончихин С.Ю., Полянкин Г.А. Оценка неравномерности анизотропии и распределения остаточных напряжений элементах трубопровода Сварка и диагностика: I Всероссийская научно-техническая конференция имени академика РАН Н.П. Алешина (с международным участием) (Москва, 11-13 ноября 2024 года): сборник тезисов, с. 224-227 (год публикации - 2024)

34. Муравьева О.В., Белослудцев К.Ю., Влаыдкин А.Л., Шихарев П.А. Многократный зеркально-теневой метод контроля цилиндрических объектов с использованием проходных электромагнитно-акустических преобразователей Сварка и диагностика: I Всероссийская научно-техническая конференция имени академика РАН Н.П. Алешина (с международным участием) (Москва, 11-13 ноября 2024 года): сборник тезисов, с. 236-238 (год публикации - 2024)

35. Муравьева О.В., Колпаков К.В., Хозяйкин Г.С. Влияние механических напряжений на акустоупругие эффекты для нормальных волн в стальном листе при цилиндрическом изгибе «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 151-155 (год публикации - 2024)

36. Мурашов С.А., Волкова Л.В., Агеев М.А., Безносов А.А. Особенности моделирования распространения упругих волн Лэмба в пластине под действием деформирующей статической нагрузки в среде COMSOL Multiphysics «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 170-178 (год публикации - 2024)

37. Муравьева О.В., Хомутов А.С., Торохов К.А., Владыкин А.Л., Белослудцев К.Ю., Наумов А.Д., Безносов А.А. Методика оценки интегральной неравномерности толщины стенки цилиндра глубинно-штангового насоса акустическим методом «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 161-165 (год публикации - 2024)

38. Синцов М.А. Чувствительность амплитудного теневого метода с использованием рэлеевских волн при структуроскопии и дефектоскопии металлоизделий пруткового и трубного сортамента автореферат диссертации (год публикации - 2024)

39. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Волкова Л.В., Колпаков К.В., Девятериков Д.И., Кравцов Е.А. Anisotropy of acoustic properties in thin-sheet rolled low-carbon manganese steel Russian Journal of Nondestructive Testing, №11, с. 15-29 (год публикации - 2025)

40. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Леньков С.В., Владыкин А.Ю., Белослудцев К.Ю. Acoustic Structuroscopy of Copper Samples after Equal-Channel Angular Pressing Russian Metallurgy (Metally), Vol. 2023, No. 10, pp. 1542–1548 (год публикации - 2023)
10.1134/S0036029523100233

41. Муравьев В.В. , Муравьева О.В., Волкова Л.В., Колпаков К.В., Девятериков Д.И., Кравцов Е.А. Анизотропия акустических свойств в тонколистовом прокате низкоуглеродистой марганцовистой стали Дефектоскопия, №11, 2024, с. 15-29 (год публикации - 2024)
10.31857/S0130308224110021

42. Белослудцев К.Ю. Использование метода главных компонент для раздельного определения глубины и размера дефекта акустическим методом «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 102-106 (год публикации - 2024)

43. Муравьева О.В., Наговицын А.А. О неравномерности акустического поля проходного электромагнитно-акустического преобразователя «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 156-160 (год публикации - 2024)

44. Стрижак В.А., Ашихмин Д.И. Оценка временных затрат программного обеспечения при прозвучивании прутков зеркально-теневым методом на многократных отражениях «Приборостроение в XXI веке – 2023. Интеграция науки, образования и производства» : сборник материалов XIX Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 29 нояб. – 1 дек. 2023 г.). – Ижевск, с. 190-196 (год публикации - 2024)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В ходе исследований были проанализирована зависимость параметров акустических волн — скорости, затухания, амплитуды сигнала, эффективности электромеханического акустического преобразования и акустической анизотропии — от локальных механических напряжений и структурных неоднородностей. Для экспериментов использовались образцы тонких стальных листов из низкоуглеродистой марганцовистой стали 09Г2С толщиной 0,8 мм с выраженной анизотропией, обусловленной текстурой и остаточными напряжениями. Произведены испытания на растяжение плоских образцов для определения условного предела текучести. Текстурные измерения проводились с использованием рентгеновского дифрактометра PANalytical, что позволило оценить остаточные напряжения. Исследования показали, что скорость SH-волны достигает максимумов в направлениях проката и перпендикуляра к нему, минимумы же наблюдаются под углами 45 и 135 градусов (3220 м/с). Индикатриса скорости симметрична относительно основных направлений. Разница в скорости SH-волн между направлениями проката и 45 градусами составляет 120 м/с, что согласуется с данными по объемным волнам в толстых листах. В отличие от SH-волн, индикатриса моды S0 волн Лэмба минимальна в направлении проката и максимальна под углом 45 градусов, с аналогичной разницей в 120 м/с. Также исследовались элементы фасонного проката из стали 50А с разной формой, включая сплошные и полые цилиндры. Для изучения неоднородности акустических свойств использовались различные типы трансдьюсеров, позволяющие регистрировать волны. Определялись упругие модули и коэффициент Пуассона для анализа свойств материалов. Все заготовки демонстрируют уменьшение диаметра от одного края к другому примерно на 0,1 мм. Наибольшие различия в скорости волн зафиксированы в образцах: поперечная – 7 м/с, продольная – 28 м/с, и рэлеевская волна – 22 м/с. Размах значения скоростей и упругих модулей составляет от 0,2 до 1,2%. Анализ показывает неоднородности свойств вдоль заготовок. В работе с образцами из стали 40Х с радиальными трещинами применялся эхо-метод на основе стержневых волн, позволяющий анализировать механический импеданс и выявлять дефекты. Для пружин, прошедших термообработку, проводился анализ неравномерности акустических свойств по длине пружины с использованием продольных и поперечных волн. Контроль на 1500 образцах выявил 408 дефектных. Средняя скорость продольной волны годных образцов составила 5160 м/с, крутильной – 3245 м/с. У дефектных образцов скорость варьировалась от 4940 до 5180 м/с для продольной волны и от 3030 до 3235 м/с для крутильной. Обнаружены три группы дефектов, с наибольшим числом в третьей группе, подтверждающей эффективность комплексного подхода. Отличия в параметрах указывают на влияние характера дефектов на их обнаружение. Исследования пружин автомобильных и железнодорожных конструкций выявили неравномерности акустических свойств, зависящие от метода производства: горячая навивка показала линейные зависимости, холодная – гиперболические. В центральной части пружины скорости волн увеличиваются из-за изменения радиуса. Изделия, изготовленные с применением аддитивных технологий, исследовались на предмет остаточных напряжений. Измерения проводились на образце стали 17-4 PH с квадратным основанием и высотой 150 мм, что позволяло оценить акустическую анизотропию и характеристики объектов 3D-печати. При анализе образцов стали 17-4 PH, производимых методом аддитивного производства, обнаружены значительные изменения акустических свойств с варьированием скоростей от 6 до 10 м/с. Разница скорости поперечных волн составила 20 м/с, продольных - 40 м/с, указывая на анизотропию и неоднородности. Метод акустоупругости использовался для оценки остаточных напряжений в трубах из стали 38CrMoAl после различных операций, таких как отпуск и шлифовка. Измерения проводились с учетом положения трансдьюсера относительно образца. Исследование остаточных напряжений в цилиндрических образцах показало их неравномерность. Минимальные отклонения наблюдались после отпусков, максимальные – после шлифовки, с фиксированием растягивающих и сжимающих напряжений. Установлено, что скорость рэлеевских волн зависит от термообработки и структурного состояния труб: 2990 м/с до отпуска, с увеличением на 25 м/с после него. Коэффициент Пуассона варьируется, особенно в мартенситной структуре. Разработаны методики оценки неравномерности остаточных напряжений и определены нулевые точки для упрощения расчетов. Проведен сравнительный анализ акустического импеданса и конечно-элементного моделирования, что дало четкие результаты по акустическим характеристикам объектов. Результаты подтверждают влияние технологических операций на остаточные напряжения и механические свойства труб. Максимальные отклонения фиксируются после шлифовки, минимальные — после отпуска. Анализ показал, что остаточные напряжения и структуры материалов зависят от производственных процессов, подчеркивая важность контроля для обеспечения качества. В рамках апробации технологий акустической структуроскопии и тензометрии выявлен их потенциал для диагностики металлоконструкций. Сформулированы требования к разработке методик на основе полученных данных, что обеспечит надежность методов контроля. Установлено, что стандартизация и адаптация методик к реальным условиям повысят безопасность на производстве и обеспечат эффективное выявление дефектов. Обратная связь предприятиями-изготовителями поможет улучшить существующие методики и продолжить исследования в данной области. В результате исследований выявлены ключевые факторы, влияющие на распространение ультразвуковых волн: анизотропия, механические напряжения и дефекты, толщина стенки труб, что указывает на важность учета этих факторов при разработке автоматизированных систем диагностики структуроскопии и напряженно-деформированного состояния.

Публикации