10.14489/td.2019.06.pp.018-033

2019, 06 июнь (June)

DOI: 10.14489/td.2019.06.pp.018-033

Данилов В. Н., Воронкова Л. В.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАТУХАНИЯ УПРУГИХ ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛН В ЧУГУНЕ С ПЛАСТИНЧАТЫМ ГРАФИТОМ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СИГНАЛОВ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ КОНТРОЛЕ
(с. 18-33)

Аннотация. С использованием теории Мэзона разработана модель оценки коэффициента затухания упругих продольных волн в чугуне с пластинчатым графитом вследствие их рэлеевского и фазового рассеяния на графитовых включениях с учетом отклонения модуля объемной упругости фаз чугуна (металлической основы и графитовой) от среднего значения. При этом характеристики чугуна, используемые для расчетов, включают значение скорости продольных волн, величину массового содержания графитовых включений и их средний размер. В процессе исследования влияния затухания упругих продольных волн в чугуне с пластинчатым графитом на характеристики сигналов с узким, средней ширины и широким спектрами установлено различие в характере изменения спектров вследствие частотно зависимого затухания в зависимости от номинальных частот импульсов, моделей чугуна и пройденного ультразвуковой волной расстояния. Показано, что чем короче импульс, тем больше смещение максимума спектра в область частот, меньших номинальной. Установлено влияние затухания продольных волн в чугуне с пластинчатым графитом на импульсную диаграмму направленности круглой пьезопластины в зависимости от модели чугуна и длительности импульса. Показано расширение импульсных диаграмм с возрастанием проходимого волной расстояния в чугуне, тем большее, чем шире спектр импульса.

Ключевые слова: чугун, пластинчатый графит, включение, сигнал, ультразвуковой импульс, продольная волна, спектр сигнала, коэффициент затухания, диаграмма направленности, режим излучения, рэлеевское рассеяние.

Danilov V. N., Voronkova L. V.
INVESTIGATION OF THE EFFECT OF ATTENUATION OF ELASTIC LONGITUDINAL WAVES IN CAST IRON WITH FLAKE GRAPHITE ON THE CHARACTERISTICS OF SIGNALS DURING ULTRASONIC TESTING
(pp. 18-33)

Abstract. The model of estimation of damping coefficient of elastic longitudinal waves in cast iron with flake graphite due to their Rayleigh and phase scattering on graphite inclusions, considering the deviation of the modulus of bulk elasticity of the phases of cast iron (metal base and graphite) from the mean value, is developed according to the theory of Mason. At the same time, the characteristics of cast iron used for calculations include the value of the longitudinal wave velocity, the mass content of graphite inclusions and their average size. In the process of studying the effect of attenuation of elastic longitudinal waves in cast iron with flake graphite on the characteristics of signals with narrow, medium width and wide spectra, a difference in the nature of the spectra changes due to frequency-dependent attenuation depending on the nominal pulse frequencies, cast iron models and the distance traveled by the ultrasonic wave is established. It is shown that the shorter the pulse, the greater the shift of the spectrum maximum in the frequency range less than the nominal. The effect of attenuation of longitudinal waves in cast iron with flake graphite on the impulse directivity characteristic of the round piezoplate depending on the cast iron model and pulse spatial length is established. The expansion of pulse directivity characteristics with increasing of the distance traveled by the wave in cast iron is shown, the greater the wider the pulse spectrum.

Keywords: cast iron, flake graphite, inclusion, signal, ultrasonic pulse, longitudinal wave, spectrum of the signal, attenuation coefficient, directivity characteristic, transmitting regime, Rayleigh scattering.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. Н. Данилов, Л. В. Воронкова (АО «НПО «ЦНИИТМАШ», Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. N. Danilov, L. V. Voronkova (ROSATOM Scientific Centre of Russian Federation JSC RPA “CNIITMASH”, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Справочник по чугунному литью / под ред. Н. Г. Гиршовича. Л.: Машиностроение, 1978. 758 с.
2. Пивоварский Е. Высококачественный чугун / пер. с нем. Е. К. Захарова [и др.]; под ред. И. Н. Богачева и Б. Г. Лившица. М.: Металлургия, 1965. Т. 1. 650 с.
3. Межгосударственный стандарт ГОСТ1412–85. Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки. М.: Изд-во стандартов, 2004. 5 с.
4. Шерман А. Д. Чугун. М.: Металлургия,1991. 576 с.
5. Вегман Е. Ф., Жеребин Н. Ф., Юсфин Ю. С. и др. Металлургия чугуна: учеб. для вузов / под ред. Ю. С. Юсфина. М: Академкнига, 2004. 774 с.
6. Межгосударственный стандарт ГОСТ3443–87. Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры. М.: Изд-во стандартов, 2005. 42 с.
7. Zbinden H. U. Der ultrashall als Mittel der Wer Kstafforschung // Technica. 1969. № 14. P. 3 – 18.
8. Heine H. J. Using NDT Effectively // Ultrasonics. Foundry M and T. 1975. June. P. 76.
9. Воронкова Л. В. Контроль чугунных отливок ультразвуком. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. 24 с.
10. Физическая акустика / под. ред. У. Мэзона. Т. IV, ч. Б. Применение физической акустики в квантовой физике и физике твердого тела. М.: Мир, 1970. 440 с.
11. Меркулов Л. Г., Меркулова В. М. Лекции по физике ультразвука. Таганрог: ТРТИ, 1976. 69 с.
12. Данилов В. Н. К расчету коэффициента затухания упругих волн при рассеянии в поликристаллических средах // Дефектоскопия. 1989. № 8. С. 17 – 23.
13. Данилов В. Н., Ермолин А. А. К оценке затухания продольных упругих волн вследствие рассеяния в горных породах // Изв. вузов. Горный журнал. 1989. № 11. С. 4 – 8.
14. Кобранова В. Н. Физические свойства горных пород. М.: Гостоптехиздат, 1962. 490 с.
15. Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. / под ред. В. В. Клюева. Т. 3. Ультразвуковой контроль / И. Н. Ермолов, Ю. В. Ланге. 2-е изд., дораб. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.
16. Ермолов И. Н. Контроль ультразвуком: крат. справочник. М.: НПО ЦНИИТМАШ, 1992. 86 с.
17. Данилов В. Н. К расчету акустического поля наклонного преобразователя в дальней зоне // Дефектоскопия. 2009. № 12. С. 36 – 51.
18. Данилов В. Н. Программа компьютерного моделирования работы электроакустических трактов дефектоскопов «Импульс +» // Дефектоскопия. 2006. № 3. С. 37 – 43.

Eng

1. Girshovich N. G et al. (1978). Cast Iron Handbook. Leningrad: Mashinostroenie. [in Russian language]
2. Pivovarskiy Е. (1965). High quality cast iron, Vol. 1. Moscow: Metallurgiya. [in Russian language]
3. Cast iron with lamellar graphite for castings. Stamps. (2004). Interstate standard No. GOST 1412–85. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
4. Sherman A. D. (1991). Cast iron. Moscow: Metallurgiya. [in Russian language]
5. Yusfin Yu. S. (Ed.), Vegman Е. F., Zherebin N. F. et al. (2004). Cast iron metallurgy: a textbook for universities. Moscow: Akademkniga. [in Russian language]
6. Castings from cast iron with various forms of graphite. Methods for determining the structure. (2005). Interstate standard No. GOST 3443–87. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
7. Zbinden H. U. (1969). Der ultrashall als Mittel der Wer Kstafforschung. Technica, 14, pp. 3-18.
8. Heine H. J. (1975). Using NDT Effectively. Ultrasonics. Foundry M and T.
9. Voronkova L. V. (2006). Control of iron castings with ultrasound. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
10. Mezon U. (1970). Physical acoustics. The use of physical acoustics in quantum physics and solid state physics, Vol. IV, part B. Moscow: Mir. [in Russian language]
11. Merkulov L. G., Merkulova V. M. (1976). Lectures on the physics of ultrasound. Taganrog: TRTI. [in Russian language]
12. Danilov V. N. (1989). To the calculation of the damping coefficient of elastic waves scattered in polycrystalline media. Defektoskopiya, (8), pp. 17-23. [in Russian language]
13. Danilov V. N., Еrmolin A. A. (1989). On the evaluation of attenuation of longitudinal elastic waves due to scattering in rocks. Izvestiya vuzov. Gorniy zhurnal, (11), pp. 4-8. [in Russian language]
14. Kobranova V. N. (1962). Physical properties of rocks. Moscow: Gostoptekhizdat. [in Russian language]
15. Klyuev V. V. (Ed.), Еrmolov I. N. Lange Yu. V. (2004). Non-destructive testing: reference book: in 8 volumes. Vol. 3. Ultrasound control. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
16. Еrmolov I. N. (1992). Ultrasound inspection: brief handbook. Moscow: NPO TsNIITMASh. [in Russian language]
17. Danilov V. N. (2009). To the calculation of the acoustic field of an inclined transducer in the far zone. Defektoskopiya, (12), pp. 36-51. [in Russian language]
18. Danilov V. N. (2006). The program of computer simulation of the electroacoustic paths of flaw detectors "Impulse +". Defektoskopiya, (3), pp. 37-43. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/td.2019.06.pp.018-033

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/td.2019.06.pp.018-033

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-kontrol-diagnostika

Please specify the article DOI in the order comments.