Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии

Разработаны технологии неразрушающего контроля качества и определения остаточных напряжений сварных конструкций на основе методов цифровой ширографии и спекл-интерферометрии. Представлены результаты диагностирования качества сварных титановых панелей из сплава ВТ-20, изготовленных с предварительным...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2018
Hauptverfasser:	Лобанов, Л.М., Пивторак, В.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2018
Schriftenreihe:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167564
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии / Л.М. Лобанов, В.А. Пивторак // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 2. — С. 16-23. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167564
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1675642025-02-09T09:58:22Z Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии Оперативний контроль якості і напруженого стану зварних панелей зі сплаву ВТ-20 методами цифрової широ-графії і спекл-інтерферометрії Operational control of the quality and stressed state of welded panels from vt-20 alloy by digital shearography methods Лобанов, Л.М. Пивторак, В.А. Научно-технический раздел Разработаны технологии неразрушающего контроля качества и определения остаточных напряжений сварных конструкций на основе методов цифровой ширографии и спекл-интерферометрии. Представлены результаты диагностирования качества сварных титановых панелей из сплава ВТ-20, изготовленных с предварительным упругим растяжением, и определения остаточных напряжений в элементах сварных панелей. Показана эффективность использования методов цифровой ширографии и спекл-интерферометрии для диагностики качества и определения остаточных напряжений в элементах титановых панелей без демонтажа оснастки для растяжения, что позволяет при необходимости сразу приступить к устранению дефектов. Розроблено технології неруйнівного контролю якості та визначення залишкових напружень зварних конструкцій на основі методів цифрової ширографії і спекл-інтерферометрії. Представлені результати діагностування якості зварних титанових панелей зі сплаву ВТ -20, виготовлених з попереднім пружним розтягуванням, і визначення залишкових напружень в елементах зварних панелей. Показана ефективність використання методів цифрової ширографія і спекл-інтерферометрії для діагностики якості та визначення залишкових напружень в елементах титанових панелей без демонтажу оснащення для розтягування, що дозволяє при необхідності відразу приступити до усунення дефектів. Technologies of nondestructive testing of the quality and determination of residual stresses in welded structures based on the methods of digital shearography and speckle-interferometry were developed. The paper presents the results of diagnostics of the quality of welded titanium panels from VT-20 alloy, made with elastic pre-tension and determination of residual stresses in welded panel elements. The effectiveness of application of the methods of digital shearography and speckle-interferometry is shown for diagnostics of quality and determination of residual stresses in titanium panel elements without dismantling the fixtures for tension application that allows, if required, immediately proceeding to elimination of the defects. 2018 Article Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии / Л.М. Лобанов, В.А. Пивторак // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 2. — С. 16-23. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0235-3474 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.02.02 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167564 621.791.052:621742.17:778.38 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Лобанов, Л.М. Пивторак, В.А. Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Разработаны технологии неразрушающего контроля качества и определения остаточных напряжений сварных конструкций на основе методов цифровой ширографии и спекл-интерферометрии. Представлены результаты диагностирования качества сварных титановых панелей из сплава ВТ-20, изготовленных с предварительным упругим растяжением, и определения остаточных напряжений в элементах сварных панелей. Показана эффективность использования методов цифровой ширографии и спекл-интерферометрии для диагностики качества и определения остаточных напряжений в элементах титановых панелей без демонтажа оснастки для растяжения, что позволяет при необходимости сразу приступить к устранению дефектов.
format	Article
author	Лобанов, Л.М. Пивторак, В.А.
author_facet	Лобанов, Л.М. Пивторак, В.А.
author_sort	Лобанов, Л.М.
title	Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии
title_short	Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии
title_full	Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии
title_fullStr	Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии
title_full_unstemmed	Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии
title_sort	оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава вт-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2018
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167564
citation_txt	Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии / Л.М. Лобанов, В.А. Пивторак // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 2. — С. 16-23. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT lobanovlm operativnyjkontrolʹkačestvainaprâžennogosostoâniâsvarnyhpanelejizsplavavt20metodamicifrovojširografiiispeklinterferometrii AT pivtorakva operativnyjkontrolʹkačestvainaprâžennogosostoâniâsvarnyhpanelejizsplavavt20metodamicifrovojširografiiispeklinterferometrii AT lobanovlm operativnijkontrolʹâkostíínapruženogostanuzvarnihpanelejzísplavuvt20metodamicifrovoíširografíííspeklínterferometríí AT pivtorakva operativnijkontrolʹâkostíínapruženogostanuzvarnihpanelejzísplavuvt20metodamicifrovoíširografíííspeklínterferometríí AT lobanovlm operationalcontrolofthequalityandstressedstateofweldedpanelsfromvt20alloybydigitalshearographymethods AT pivtorakva operationalcontrolofthequalityandstressedstateofweldedpanelsfromvt20alloybydigitalshearographymethods
first_indexed	2025-11-25T14:43:02Z
last_indexed	2025-11-25T14:43:02Z
_version_	1849773829723783168
fulltext	16 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ УДК 621.791.052:621742.17:778.38 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.02.02 опеРативный КонтРоль Качества и напРяЖенного состояния сваРных панелей из сплава вт-20 МетоДаМи ЦиФРовой ШиРогРаФии и спеКл-интеРФеРоМетРии л. м. лобанов, в. а. пивТорак иЭс им. е. о. патона нан Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. е-mail: office@paton.kiev.ua Разработаны технологии неразрушающего контроля качества и определения остаточных напряжений сварных конструк- ций на основе методов цифровой ширографии и спекл-интерферометрии. представлены результаты диагностирования качества сварных титановых панелей из сплава вт-20, изготовленных с предварительным упругим растяжением, и определения остаточных напряжений в элементах сварных панелей. показана эффективность использования методов цифровой ширографии и спекл-интерферометрии для диагностики качества и определения остаточных напряжений в элементах титановых панелей без демонтажа оснастки для растяжения, что позволяет при необходимости сразу при- ступить к устранению дефектов. библиогр. 10, рис. 11. К л ю ч е в ы е с л о в а : неразрушающий контроль качества, определение напряженного состояния, диагностика тон- костенных панелей, цифровая ширография, электронная спекл-интерферометрия в современных отраслях промышленности (машино- и авиастроении, космической технике и др.) широкое применение находят высокопрочные металлы и сплавы. повышение качества, надеж- ности и работоспособности конструкций, изготов- ленных из таких материалов, неразрывно связано с созданием и развитием оперативных методов и средств неразрушающего контроля качества и определения напряженного состояния. обычно эти конструкции работают в условиях сложного механического воздействия и температурных гра- диентов. Концентрация напряжений, возникаю- щих в зоне дефектов сварных швов, понижает на- дежность и долговечность конструкций. в настоящее время для выявления дефектов в материалах и конструкциях разработан ряд мето- дов неразрушающего контроля таких, как рентге- новский, радиографический, ультразвуковой, ме- ханический и др. следует отметить, что ни один из этих методов неразрушающего контроля не яв- ляется универсальным. Каждый имеет преиму- щества и недостатки, свою область применения, которая определяется чувствительностью и точно- стью обнаружения дефектов. Между тем инженерная практика ставит все новые задачи, направленные на повышение рабо- тоспособности и надежности конструкций. Для их решения необходимы новые методы неразру- шающего контроля, позволяющие получать опера- тивную и более точную информацию об объекте контроля. К ним относятся методы лазерной ин- терферометрии – цифровая голография, электрон- ная спекл-интерферометрия и ширография. Цифровая ширография (ЦШ) является наибо- лее интенсивно развивающимся когерентным оп- тическим методом исследования конструкций, который осуществляется с помощью простых оп- тических устройств и позволяет бесконтактно ис- следовать поверхность объекта, не повреждая ее. Этот метод используется при исследовании раз- личных материалов, конструкций и позволяет из- мерять деформацию объекта в условиях его на- гружения. Этим обусловлена нечувствительность ЦШ к жестким смещениям объекта, вызванным влиянием окружающей среды, что определяет ее универсальность и эффективность применения в производстве [1–3]. важным преимуществом ЦШ для неразрушающего контроля (нК) качества объ- ектов является то, что в отличие от традиционных методов, которые только фиксируют наличие и от- сутствие дефектов, она позволяет выявлять концен- трацию напряжений, вызванную присутствием де- фекта и конструктивными особенностями объекта. при практическом применении цифровой ширографии для нК качества необходимо учи- тывать следующие допущения, которые выте- кают из оптической схемы ширографического интерферометра: ▪ размеры исследуемых объектов или их участ- ков должны быть существенно меньше, чем рас- стояние от источника лазерного света до поверх- ности контролируемого объекта; ▪ широмодуль располагается перпендикулярно к контролируемому участку поверхности объекта; ▪ направление освещения поверхности иссле- дуемого объекта лазерным светом выбирается © л. М. лобанов, в. а. пивторак, 2018 17ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ по возможности ближе к нормали исследуемого участка поверхности объекта. технологию нК качества с использованием ме- тода цифровой ширографии применяли для ди- агностики элементов и узлов конструкций, из- готовленных из различных конструкционных материалов [4–8]. в настоящее время в авиационной и аэрокосми- ческой промышленности все более широкое приме- нение находят сварные тонкостенные панели с про- дольными ребрами жесткости, изготовленные из титановых сплавов. Контроль качества таких пане- лей достаточно трудоемкий и вызывает ряд сложно- стей. в связи с этим актуальным является разработ- ка новых методов исследования их качества. Метод ЦШ применяли для нК качества стрингерных панелей, выполненных из высо- копрочного титанового сплава вт-20 размером 1200×550×2,5 мм (рис. 1). четыре продольных ре- бра жесткости высотой 25 мм и толщиной 2,5 мм приваривали прорезными швами к титаново- му листу. Расстояние между ребрами составляло 100 мм. сварку титановых панелей выполняли в условиях их предварительного упругого растяже- ния. при этом использовали аргонодуговую свар- ку неплавящимся электродом по слою активиру- ющего флюса. после сварки титановая панель оставалась в оснастке в растянутом состоянии. нК качества выполняли в следующей после- довательности. Контролируемый участок свар- ного шва растянутой панели освещали лазерным светом и отраженная волна, характеризующая ис- ходное состояние исследуемой поверхности, за- писывалась в память компьютера. после этого контролируемый участок обдували теплым возду- хом температурой около 50…70 ос на протяжении 25…40 с, что вызывало его деформирование. за- тем световую волну, отраженную от деформиро- ванного участка исследуемой поверхности, так- же записывали в память компьютера. с помощью специальной компьютерной программы записан- ную оптическую информацию обрабатывали до получения широграммы, трехмерной картины де- формирования исследуемой поверхности и кри- вых распределения производной ∂w/∂x или ∂w/∂у вдоль выбранных сечений. Результат контроля сварной панели № 1 из сплава вт-20, выполненной автоматической ар- гонодуговой сваркой погруженной дугой, пред- ставлен на рис. 2 a. на широграмме исследуемо- го участка сварного шва (рис. 2, б) на общем фоне деформирования видно локальное изменение карти- ны интерференционных полос, что свидетельствует о наличии внутренних дефектов. построенная трех- мерная картина деформирования (рис. 2, в) и кривые распределения производной ∂w/∂х вдоль выбран- ных сечений дефектного а-а и бездефектного б-б (рис. 2, г) подтверждают наличие дефектов на иссле- дуемом участке (показаны стрелкой). проведенный рентгеновский контроль каче- ства рассматриваемого участка сварного шва ти- тановой панели из сплава вт-20 показал наличие скопления пор размером 0,2…0,4 мм. при исследовании сварной титановой панели № 2 обнаружен участок прерывания дуги, на кото- ром возникает концентрация деформаций в месте остановки сварки (рис. 3, б). Ширографический контроль качества выполняли с использовани- ем параметров нагрева, аналогичных описанным выше. Результаты дальнейшей обработки интерфе- ренционных полос до получения трехмерной кар- тины деформирования (рис. 3, в) и построения кривых распределения производных ∂w/∂х вдоль исследуемых сечений а-а и б-б, соответствен- но, дефектного и бездефектного участков шва (рис. 3, г), подтвердили наличие локального скач- ка производной ∂w/∂х на участке прерывания дуги при сварке панели. на рис. 4, б–г показаны, соответственно, кар- тина интерференционных полос, трехмерная кар- тина деформирования контролируемого участка шва сварной титановой панели № 3, выполненной автоматической аргонодуговой сваркой погружен- ной дугой, и распределение производных ∂w/∂x вдоль исследуемых сечений а-а и б-б на участ- ке сварного шва после его ремонта с применением ручной дуговой сварки. наглядно видно, что по- сле ремонта дефектного участка шва наблюдается резкое локальное изменение производной ∂w/∂x, что характеризует концентрацию деформаций в восста- новленном с помощью ремонта участке шва. проведенная серия экспериментов по бескон- тактному нК качества сварных титановых па- нелей с ребрами жесткости, изготовленных из сплава вт-20 и выполненных в условиях их пред- варительного упругого растяжения, показала, что метод цифровой ширографии позволяет оператив- но исследовать качество сварных панелей и опре- Рис. 1. схема сварной панели, выполненной из титанового сплава вт-20 18 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ делять дефектные участки сварных швов. особен- но важным является то, что метод позволяет без демонтажа оснастки для растяжения титановой панели выявлять дефектные зоны и в случае не- обходимости сразу приступать к их устранению. при сварке титановых панелей следует так- же учитывать, что прерывание сварочной дуги при выполнении шва и ручная ремонтная сварка участков шва вызывают локальную концентрацию деформаций, которая при воздействии эксплуата- ционных нагружений может привести к сниже- нию ресурса работы панелей. весомыми факторами, снижающими работо- способность и ресурс эксплуатации титановых панелей, являются остаточные сварочные напря- жения и деформации. в связи с этим важным яв- ляется создание и совершенствование методов и средств снижения напряжений и деформаций. Для тонкостенных панелей, содержащих длин- ные прямолинейные сварные швы, наиболее эф- фективным методом снижения остаточного напря- женно-деформированного состояния является их упругое предварительное деформирование. суть метода предварительного упругого де- формирования заключается в том, что в свари- ваемых элементах создаются растягивающие напряжения, которые в процессе сварки взаимо- действуют со сварочными напряжениями, значи- тельно снижая их остаточную величину. Метод получил развитие и используется в ин- ституте электросварки им. е. о. патона нан Украины при сварке различных высокоточных листовых конструкций из стали, а также сплавов титана и алюминия [9]. при использовании оп- тимальных параметров предварительного упру- гого растяжения исследуемых конструкций до- стигаются минимальные значения остаточных напряжений и деформаций коробления. Метод ре- ализуется с помощью специализированной сбо- рочно-сварочной оснастки и не оказывает како- Рис. 2. неразрушающий контроль качества сварной титановой панели № 1 с ребрами жесткости, изготовленной в условиях предварительного упругого растяжения: а – панель в силовой механической оснастке после сварки; б – широграмма с нане- сенными исследуемыми сечениями контролируемого участка шва панели, который нагружался обдувом тепловым возду- хом (T = 60 ос); в – 3-D изображение распределения производной dw/dx на исследуемом участке; г – распределение производ- ной dw/dx вдоль сечений а-а и б-б, которые проходят по дефектному и бездефектному участку, соответственно 19ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ го-либо отрицательного воздействия на свойства сварного соединения. Для исследования влияния предварительно- го упругого растяжения свариваемых элементов на остаточные напряжения были проведены экс- перименты при сварке тавровых образцов дли- ной 480 мм и шириной 100 мм с одним ребром жесткости высотой 25 мм (рис. 5), толщина листа и ребра – 2,5 мм. остаточные напряжения в тав- ровых образцах определялись методом электрон- ной спекл-интерферометрии в сочетании с мето- дом отверстий. Компактный спекл-интерферометрический прибор для определения остаточных напряжений, разработанный в иЭс им. е. о. патона, приведен на рис. 6. после измерения методом спекл-интерфероме- трии перемещений, возникающих в области упру- гой разгрузки напряжений с помощью высвер- ленного отверстия, вычисляются остаточные напряжения с использованием зависимостей, по- лученных в результате моделирования напряжен- но – деформированного состояния методом конеч- ных элементов. определение [10] остаточных напряжений ме- тодом спекл-интерферометрии выполняется в следующей последовательности: спекл-интерфе- рометрический прибор устанавливается на иссле- дуемый сварной элемент – на участок, в котором необходимо определить остаточные напряжения. Контролируемая зона освещается лазерным све- том и отраженная световая волна, характеризую- щая исходное состояние контролируемого участ- ка, с помощью CCD – камеры вводится в память компьютера. после упругой разгрузки напряже- ний, вызванной сверлением несквозного отвер- стия с заданным диаметром и глубиной, отражен- ная световая волна аналогично исходной также вводится в память компьютера. после компьютер- ной обработки двух световых волн, полученных Рис. 3. неразрушающий контроль качества сварной титановой панели № 2 с ребрами жесткости, изготовленной в условиях предварительного упругого растяжения (описание а–г – то же, что и на рис. 2) 20 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ до и после локальной упругой разгрузки остаточ- ных напряжений с помощью сверления небольшо- го несквозного отверстия, на мониторе наблюда- ется интерференционная картина полос в области отверстия, которая содержит информацию о вели- чине остаточных напряжений в контролируемой точке исследуемого участка объекта (рис. 7). исследования выполнялись по следующей схеме. вначале сваривались тавровые образцы на одних и тех же режимах и с применением одной и той же сборочно-сварочной оснастки без предва- рительного упругого растяжения. на рис. 8 при- ведены кривые распределения продольных оста- точных напряжений σх и поперечных σy в сварных тавровых соединениях, изготовленных из тита- нового сплава вт-20 без применения предвари- тельного упругого растяжения свариваемых эле- ментов. видно, что в исследуемом сечении а-а, которое проходит через средину таврового образ- ца перпендикулярно оси шва, в центре сварного шва формируются остаточные напряжения σх и σy величиной примерно 400 и 100 Мпа, соответ- ственно. при этом максимального значения (око- ло 550 Мпа) остаточные продольные напряжения σх достигают на расстоянии примерно 6 мм от оси шва (ширина шва около 10 мм). при сварке тавровых образцов с предва- рительным растяжением величиной 0,22σ0,2 Рис. 4. неразрушающий контроль качества сварной титановой панели № 3 с ребрами жесткости, изготовленной в условиях предварительного упругого растяжения: описание а–г – то же, что и на рис. 2 Рис. 5. схема сварного таврового соединения из титанового сплава вт-20 21ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ (σ0,2 = 950 Мпа – предел текучести сплава вт-20) (рис.9) остаточные продольные напряжения σх в поперечном сечении в центре шва снижаются до величины примерно150 Мпа, что в 2,6 раза мень- ше, чем в сварном тавровом соединении, выпол- ненном без предварительного упругого растяже- ния (рис. 8). напряжения σy достигают величины около 60 Мпа (рис. 9). Максимальные продольные остаточные напряже- ния σx величиной примерно 260 Мпа достигаются на расстоянии около 6 мм от оси шва, что в 2,1 раза меньше, чем в сварном соединении, выполненном без предварительного упругого растяжения. после сварки тавровых образцов с предва- рительным упругим растяжением величиной 0,36 σ0,2 (рис. 10) остаточные напряжения в попе- речном сечении в центре шва уменьшаются до ве- личины примерно 98 Мпа, что в 4 раза меньше в сравнении с тавровым соединением, выполнен- ным без предварительного упругого растяжения. остаточные напряжения в этом случае достига- ют на расстоянии, близком к 6 мм, максимального значения примерно 145 Мпа, что в 3,8 раза ниже, чем в образце, выполненном без предварительно- го упругого растяжения. сварка тавровых образцов с предварительным упругим растяжением величиной 0,46 σ0,2 (рис. 11) приводит в центре шва практически к нулевым продольным и поперечным остаточным напряже- ниям σх и σy (примерно 25 Мпа) в центральном сечении а-а, которое проходит перпендикулярно сварному шву. выполненные эксперименты с использовани- ем сварных тавровых соединений позволяют оце- нить влияние величин предварительного упругого деформирования свариваемых элементов на уро- вень остаточных напряжений, вызванных процес- сом сварки. анализ полученных результатов пока- зал, что использование предварительного упругого растяжения свариваемых элементов на величину 0,22 σ0,2 позволяет снизить продольные и попереч- ные остаточные напряжения σх и σy более, чем в 2 раза. Дальнейшее увеличение величины предвари- тельного упругого растяжения свариваемых элемен- тов существенно снижает продольные и попереч- ные остаточные напряжения σx и σy и при величине растяжения около 0,46 σ0,2 остаточные продольные и поперечные напряжения близки к нулевым. при этом следует учитывать, что при таких уровнях предварительного упругого растяже- ния свариваемых элементов сборочно-свароч- ная оснастка должна иметь достаточно большую жесткость и обеспечивать возможность создания значительных усилий при растяжении сваривае- мых элементов. Рис. 6. Компактный спекл-интерферометрический прибор: 1 – спекл-интерферометр; 2 – световод; 3 – CCD – камера; 4 – объектив Рис. 7. типичная интерференционная картина полос вокруг высверленного несквозного отверстия после упругой релак- сации остаточных напряжений Рис. 8. Распределение напряжений σx и σy в поперечном сечении листа (полки) сварного таврового соединения (сварка без предварительного упругого растяжения σпур = 0) Рис. 9. Распределение напряжений σx и σy в поперечном се- чении листа (полки) сварного таврового соединения, выпол- ненного в условиях предварительного упругого растяжения (σпур = 0,22 σ0,2) 22 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ таким образом, оценка результатов исследования влияния на остаточные напряжения предваритель- ного упругого растяжения свариваемых элементов тавровых соединений, выполненных из высоко- прочного титанового сплава вт-20, показала высо- кую эффективность применения предварительного упругого растяжения для снижения остаточных сва- рочных напряжений в тавровых соединениях. применение электронной спекл-интерфероме- трии в сочетании с методом отверстий, позволи- ло оперативно и с высокой точностью определить остаточные напряжения в сварных тавровых сое- динениях из титана толщиной 2,5 мм и оптимизи- ровать технологию их сварки в условиях предва- рительного растяжения. Список литературы 1. hung Y. Y., ho h. P. (2005) Shearography: An optical mea- surement technique and applications. Materials Science and Engineering, 49, 61–87. 2. Collrep J., Krupka R., Siebert T. (2007) Industrial applica- tions of shearography for inspection of aircraft components. NDT World Review, 36, 6, 28–31. 3. лобанов л. М., пивторак в. а., савицкая е. М., Киянец и. в. (2008) Диагностика элементов и узлов конструкций с применением метода электронной ширографии. Техни- ческая диагностика и неразрушающий контроль, 4, 7–13. 4. Feng h. J., Zhang J., Liu X. K. (2012) Studies on digital shearography for testing of aircraft composite structures and honeycomb-based specimen. Appl. Mech. Mater, 121-126, 1264–1268. 5. Wu S. J., Zhu L. Q., Feng Q. B. et al. (2012) Digital shearog- raphy with in situ phase shift calibration. Opt. Lasers Eng., 50, 1260–1266. 6. Xie X., Xu N., Sun J. F. et al. (2013) Simultaneous measurement of deformation and the first derivative with spatial phase-shift digital shearography. Opt. Commun, 286, 277–281. 7. лобанов л. М., знова в. я., пивторак в. а. Киянец и. в. (2014) технология неразрушающего контроля качества элементов и узлов авиационных конструкций методом электронной ширографии. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 3, 15–18. 8. лобанов л. М., знова в. я., пивторак в. а. Киянец и. в. (2015) Контроль коррозионных повреждений элементов и узлов авиационных конструкций методом электронной ширографии. Техническая диагностика и неразрушаю- щий контроль, 2, 5–9. 9. патон б. е., лобанов л. М., лысак в. в., Кныш в. в. и др. (2014) бездеформационная сварка стрингерных панелей из титанового сплава вт20. Автоматическая сварка, 9, 7–9. 10. лобанов л. М., пивторак в. а., савицкий в. в., ткачук г. и. (2006) Методика определения остаточных напряже- ний в сварных соединениях и элементах конструкций с использованием электронной спекл-интерферометрии. Автоматическая сварка, 1, 10–13. Refernces 1. hung, Y.Y., ho, h.P. (2005) Shearography: An optical meas- urement technique and applications. Mater. Sci. & Engin., 49, 61-87. 2. Collrep, J., Krupka, R., Siebert, T. (2007) Industrial applica- tions of shearography for inspection of aircraft components. NDT World Review, 36(6), 28-31. 3. Lobanov, L.M., Pivtorak, V.A., Savitskaya, E.M., Kiyanets, I.V. (2008) Diagnostics of components and assemblies of structure with application of electron shearography method. Tekh. Diagnost. i Nerazruch. Kontrol, 4, 7-13 [in Russian]. 4. Feng, h.J., Zhang, J., Liu, Kh.K. (2012) Studies on digital shearography for testing of aircraft composite structures and honeycomb-based specimen. Appl. Mech. Mater., 121-126, 1264-1268. 5. Wu, S.J., Zhu, L.Q., Feng, Q.B. et al. (2012) Digital shear- ography with in situ phase shift calibration. Opt. Laser Eng., 50, 1260-1266. 6. Xie, X., Xu, N., Sun, J.F. et al. (2013) Simultaneous measure- ment of deformation and the first derivative with spatial phase- shift digital shearography. Opt. Commun, 286, 277-281. 7. Lobanov, L.M., Znova, V.Ya., Pivtorak, V.A., Kiyanets, I.V. (2014) Technology of non-destructive testing of the quality of elements and components of aircraft structures by electron shearography method. Tekh. Diagnost. i Nerazruch. Kontrol, 3, 15-18 [in Russian]. 8. Lobanov, L.M., Znova, V.Ya., Pivtorak, V.A., Kiyanets, I.V. (2015) Monitoring corrosion damage of elements and com- ponents of aircraft structures by the method of electron shea- rography. Ibid., 2, 5-9 [in Russian]. 9. Paton, B.E., Lobanov, L.M., Lysak, V.L. et al. (2014) Defor- mation-free welding of stringer panels of titanium alloy VT20. The Paton Welding J., 9, 6-16. 10. Lobanov, L.M., Pivtorak, V.A., Savitsky V.V., Tkachukm G.I. (2006) Procedure for determination of residual stress- es in welded joints and structural elements using electron speckle-interferometry. Ibid.,1, 24-29. л. М. лобанов, в. а. півтоРаК іез ім. Є. о. патона нан України. 03150, м. Київ, вул. Кази- мира Малевича, 11. е-mail: office@paton.kiev.ua опеРативний КонтРоль яКості і напРУЖеного станУ зваРних панелей зі сплавУ вт-20 МетоДаМи ЦиФРової ШиРогРаФії і спеКл-інтеРФеРоМетРії Розроблено технології неруйнівного контролю якості та визна- чення залишкових напружень зварних конструкцій на основі методів цифрової ширографії і спекл-інтерферометрії. пред- ставлені результати діагностування якості зварних титанових панелей зі сплаву вт-20, виготовлених з попереднім пруж- ним розтягуванням, і визначення залишкових напружень в елементах зварних панелей. показана ефективність викори- стання методів цифрової ширографія і спекл-інтерферометрії для діагностики якості та визначення залишкових напружень Рис. 10. Распределение напряжений σx и σy в поперечном сечении листа (полки) сварного таврового соединения, выполненного в условиях предварительного упругого растяжения (σпур = 0,36 σ0,2) Рис. 11. Распределение напряжений σx и σy в поперечном сечении листа (полки) сварного таврового соединения, выполненного в условиях предварительного упругого растяжения (σпур = 0,46 σ0,2) 23ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №2 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ в елементах титанових панелей без демонтажу оснащення для розтягування, що дозволяє при необхідності відразу присту- пити до усунення дефектів. бібліогр. 10, рис. 11. Ключові слова: неруйнівний контроль якості, визначення напру- женого стану, діагностика тонкостінних панелей, цифрова широ- графія, електронна спекл-інтерферометрія L. M. LOBANOV, V. A. PIVTORAK E.O.Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine, 11 Kazimir Malevich str., 03150, Kiev. E-mail: office@paton.kiev.ua OPERATIONAL CONTROL OF ThE QUALITY AND STRESSED STATE OF WELDED PANELS FROM VT-20 ALLOY BY DIGITAL ShEAROGRAPhY METhODS Technologies of nondestructive testing of the quality and determination of residual stresses in welded structures based on the methods of digital shearography and speckle-interferometry were developed. The paper presents the results of diagnostics of the quality of welded titanium panels from VT-20 alloy, made with elastic pre-tension and determination of residual stresses in welded panel elements. The effectiveness of application of the methods of digital shearography and speckle-interferometry is shown for diagnostics of quality and determination of residual stresses in titanium panel elements without dismantling the fixtures for tension application that allows, if required, immediately proceeding to elimination of the defects. Keywords: nondestructive quality testing, stressed state determination, diagnostics of thin-walled panels, digital shearography, electronic speckle-interferometry. Поступила в редакцию 04.05.2018 VIII СпЕцИАЛИЗИРОвАННАя выСТАвКА «МЕТАЛЛ. ОбОРУДОвАНИЕ. ИНСТРУМЕНТ» 25–27 апреля во Дворце спорта «Украина» (г. львов) прошла VIII специализированная выставка «Металл. оборудование. инстру- мент». выставка была организована компа- нией тов «ехпольвів». информационную поддержку выставки обеспечили журналы «автоматическая сварка», «оборудование и инструмент для профессионалов», «Металл дайджест» и другие. Тематика выставки включала следующие темы: • оборудование для обработки металлов • металлорежущие станки и приспособления • плазменное оборудование и технологии • оборудование для раскроя листа и проката • металлорежущие инструменты • сварочное оборудование • кузнечное оборудование и изделия • ручной электроинструмент • абразивный, алмазный, прецизионный инструмент • пневматический и гидравлический инструмент • слесарный и монтажный инструмент • металлоизделия, изделия для соединения и крепежа • средства защиты в выставке приняли участие свыше 50 компаний, представляющих произодство, торговлю, а также дистрибьютеры из разных областей Украины. среди участников такие известные компании как «Fronius Ukraine», «бинцель Украина», ооо «Дельта – современные технологии», «саммит», «техмаш» и другие. программа выставки включала проведение ряда тематических семинаров, презентаций, ко- торые позволили обеспечить уникальную воз- можность специалистам повысить уровень про- фессиональных знаний и обменяться опытом при личном общении. выставка «Металл. оборудование. инстру- мент» стала местом встречи ведущих специалистов в области машиностроения, металлообработки и других отраслей промышленности и послужила мощным информационным источником.

Оперативный контроль качества и напряженного состояния сварных панелей из сплава ВТ-20 методами цифровой ширографии и спекл-интерферометрии

Institution

Ähnliche Einträge