Акустическая эмиссия при усталостных испытаниях

С точки зрения механики усталостного роста трещины можно выделить следующие три механизма, ответственных за возникновение АЭ:

· процесс пластического течения на фронте трещины;

· микроразрушение в области интенсивной пластической деформации у кончика трещины;

· «отдирание» частично схватывающихся поверхностей трещины при циклическом нагруженни.

Регистрация АЭ при усталости сопряжена с рядом трудностей, обусловленных спецификой методов испытаний. При испытаниях на усталость, особенно при нагружении с вращением, затруднительна установка датчиков и обеспечение качественного пьезоконтакта. Кроме помех, связанных с работой нагружающих устройств и затрудняющих выделение и регистрацию АЭ существенный, вклад в уровень и спектр шумов вносят трение и контактные напряжения в захватах, а также берегов трещины, в особенности при знакопеременном нагружении.

Необходимо отметить, что при значительном многообразии представлений о зарождении и развитии трещины в условиях мало- и многоцикловой усталости формирование зоны пластической деформации и прирост трещины связываются с областью максимальной нагрузки цикла. В связи с этим АЭ по первому и второму механизму должна возникать вблизи максимальной нагрузки цикла, а АЭ по третьему механизму — вблизи минимальной нагрузки цикла.

Накопление повреждений при усталости исследовали в условиях высокотемпературного ультразвукового нагружения на титане, титановом сплаве, латуни и сплавах на основе никеля. Совместная регистрация АЭ и параметров внутреннего трения позволила выделить две области пластической деформации, подготовляющих зарождение микротрещин. Установлено, что микротрещины, порожденные полосами скольжения, вызывают образование макротрещин. АЭ оказалась тесно связана с внутренним трением и стадиями усталостного разрушения.

Так же, как и при других видах нагружения, АЭ изменяется при изменении температуры циклического нагружения. Исследование АЭ и амплитудного распределения сигналов АЭ, а нержавеющей аустеинтной стали в интервале 20−600 °С позволило установить ряд закономерностей. Максимум АЭ взрывного типа наблюдался при реверсе напряжения от цикла сжатия к растяжению. Заметное увеличение суммарного счета событий АЭ за цикл изменения напряжения происходило при увеличении температуры испытания. При этом в амплитудном распределении увеличивалось число событий АЭ, имеющих большую амплитуду.

Полученные результаты подтверждают высказанные ранее соображения о том, что источниками АЭ являются как повторяющаяся текучесть у вершины трещины, так и частичное схватывание поверхности трещины при реверсе напряжения, особенно при высоких температурах. Влияние структурного состояния на механизмы АЭ при усталости изучали на сталях с ферритной, ферритно-перлитной и перлитной структурой. В ферритных и ферритно-перлитных сталях па ранних стадиях зарождения трещин сигналы АЭ отсутствуют и появляются лишь при развитой макротекучести. В перлитных сталях АЭ появляется раньше микроскопически различимых признаков трещин. В ферритных и ферритно-перлитных сталях источником АЭ является не столько пластическое течение, сколько трение поверхностей трещины. В перлитной стали акустические сигналы большой мощности вызываются взрывообразным разрушением хрупких структурных составляющих.

Дата добавления: 2017-01-14