Семак П. М. Оцінювання стану приповерхневих шарів матеріалів за швидкістю хвиль Релея різної частоти

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі діагностики матеріалів і конструкцій, а саме – розробці методу оцінювання неоднорідного приповерхневого стану матеріалу по товщині на основі вимірювання швидкості поширення поверхневої хвилі Релея різної частоти. Проведено оцінку товщини шару матеріалу, яку можна характеризувати на основі визначення швидкості релеївської хвилі певної частоти. В основу цього аналізу покладено розподіл енергії релеївської хвилі за глибиною та запропоновано критерій, згідно якого для хвилі довжиною Λ її швидкість визначається шаром матеріалу товщиною 0,6 Λ. Для забезпечення необхідної роздільної здатності вимірювання змін параметрів поверхневої акустичної хвилі Релея по товщині обгрунтовано використання довготривалих зондуючих радіоімпульсів, які є вузькосмуговими. Проаналізовано ширину допустимого спектру акустичного імпульсу релеївської хвилі і його зв’язок із розділенням по глибині та показано, що для високого розділення необхідно використовувати зондуючі акустичні імпульси з тривалістю більшою на півтора порядка за період високочастотного заповнення сигналу. Розроблена методика вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль Релея на основі використання довготривалих зондуючих радіоімпульсів. Для вимірювання швидкості поверхневих акустичних хвиль Релея використовуються жорстко з’єднані п’єзоперетворювачі, а вимірювання проводиться шляхом визначення часового зміщення зондуючого сигналу по відношенню до опорного синусоїдального сигналу. Запропонована методика апробована на двох типах об’єктів контролю – парогонах та об’єктах з абразивно-струменевою обробкою, що підтвердило технологічність і ефективність її використання. Розроблено методику дослідження матеріалу парогону на основі визначення швидкості ПАХ. Виявлено локальні ділянки парогону, в яких швидкість релеївської хвилі зменшується на величини в межах -0,6..-1,8%. Ще однією особливістю цих ділянок є залежність зміни швидкості ПАХ від частоти. На основі металографічних досліджень зроблено висновок про наявність деградаційних процесів в ділянках з аномальним зменшенням швидкості ПАХ. Розроблено методику оптимізування технології абразивно-струменевої обробки металу за частотною залежністю величини швидкості ПАХ. На основі проведених досліджень показано, що основні зміни в металі при цьому відбулись в приповерхневому шарі товщиною не більше 0,2 мм за режимів обробки: тиск стиснутого повітря 0,6 МПа, діаметр абразивного потоку 2 мм, відстань від сопла до поверхні обробки 10 см.