Курсовая работа: Акустическая эмиссия при катодном наводороживании малоуглеродистых сталей и титановых сплавов

4.Одновременное использование двух понятий ВЧ и НЧ составляющих в работах по акустической эмиссии приводит к подмене понятий и путанице в интерпретации получаемой информации.

Этот метод нашел широкое применение в материаловедении при исследовании процессов разрушения.

АЭ при наводороживании определялась с помощью прибораАФ-15. В качестве параметра АЭ выбран суммарный счет импульсов за 30 секунд, который фиксировался акустическим датчиком в частотных пределах от 200 кГц до 1000 кГц.

Были исследованы зависимости суммарного счета импульсов от времени наводороживания при различных уровнях дискриминации и плотностях катодного тока.

3. Методы выделения сигналов АЭ на фоне помех.

Исследования явления АЭ, проводимые в различных условиях на различных материалах, показывают, что сигналы АЭ имеют широкий спектр амплитудно-временных параметров. Сигнал АЭ может быть зарегистрирован на любой частоте, но амплитуда регистрируемого сигнала убывает обратно пропорционально частоте. По этой причине представляется очевидным стремление к ре­парации АЭ-сигналов на низких частотах, тем более что затуха­ние упругих волн существенно возрастает с увеличением частоты. ) однако с уменьшением частоты возрастают акустические помехи реобразователя АЭ-сигналов и электронной аппаратуры [9]. Этот факт налагает жесткие требования, предъявляемые не только к ре­гистрирующей аппаратуре, но и методам обработки и анализа ин­формации. Кроме собственных шумов аппаратуры тракты приема и обработки информации могут быть подвержены внешним шу­мам, для уменьшения воздействия которых широкое распростра­нение получили активные и пассивные способы подавления помех[10].

Активные способы подавления помех заключаются в по­давлении самого источника шума или уменьшении его влияния на исследуемый объект. Данный способ в основном используют для подавления шумов механического характера, создаваемых самим испытательным оборудованием: механическими и гидравлически­ми нагружающими машинами. С этой целью производят модерни­зацию испытательных машин с использованием специальных эле­ментов, предназначенных для уменьшения трения в сопрягаемых звеньях нагружающих устройств или звукоизолируют образец от испытательной машины за счет специальных прокладок, изолято­ров, шумопоглотителей.

При проведении особоточных физических экспериментов стремятся к применению бесшумных видов нагружения, таких как нагрев или охлаждение или к использованию предварительно на­груженных объектов. Активные способы эффективны при прове­дении испытаний материалов в лабораторных условиях. При про­ведении исследований, контроля и прогноза на реальных рабо­тающих объектах активные способы практически невозможно реа­лизовать.

Пассивные методы борьбы с шумами и помехами использу­ются практически во всех устройствах и системах регистрации и обработки сигналов АЭ.

1. Амплитудная дискриминация, как было указано выше, входит одним из блоков в аналоговый тракт АЭ систем и служит для отсечки шумов по амплитудному признаку путем сравнения пришедших сигналов с некоторым наперед заданным значением.

Кроме фиксированного порога ограничения иногда используют плавающий порог, т.е. производится непрерывное слежение за из­менением уровня помех в каналах тракта усиления сигналов АЭ.

2. Частотная фильтрация также реализуется одним из бло­ков в аналоговом тракте и заключается в ограничении полосы пропускания усилительного тракта. Ограничение в области ниж­них частот лежит в пределах 20...200 кГц, а в области верхних частот - 1,5...2 МГц. Ограничение в области нижних частот обу­словлено необходимостью отсечки шумов механического и испы­тательного оборудования, а ограничение частотного диапазона сверху - необходимостью отсечки электромагнитных наводок. Иногда частотная фильтрация используется для выбора узкой по­лосы пропускания, определяемой из условий испытания конкрет­ного материала, скорости распространения в нем продольных и поперечных волн, а также для регистрации трещин с определен­ными размерами.

3. Временная селекция заключается в запирании каналов ре­гистрации сигналов АЭ на время действия помех. Индикатором помех, обычно электромагнитных, служит специальный канал, ре­гистрирующий только помехи.

4. Параметрическая селекция или параметрическое стробирование заключается в пропускании сигналов АЭ на обработку электронной системой только при определенных условиях нагру­жения, например, при достижении нагрузкой определенного напе­ред заданного уровня. Этот тип селекции используют обычно при проведении усталостных испытаний.

5. Пространственная селекция служит для выявления при­надлежности принятого сигнала к сигналу АЭ или помехе путем определения пространственного местоположения источника сигнала. Такие системы требуют применения многоканальных сис­тем. Минимальное число каналов равно двум при работе с линей­ными объектами.

6. Двухпараметрическая селекция обычно используется в аналого-цифровых системах АЭ и заключается в отбраковке сиг­налов с определенными значениями их параметров. Так, например, сигналы с большой амплитудой и малой длительностью соответ­ствуют электромагнитным помехам, а сигналы с относительно не­большой амплитудой, но большой длительности характерны для механических шумов. Такие различия позволяют выделить реаль­ные сигналы АЭ, у которых эти параметры занимают промежуточ­ный диапазон, на фоне механических и электромагнитных помех.

7. В аналого-цифровых системах АЭ возможно использова­ние прямого вычитания сигналов помех из всей совокупности зарегистрированных сигналов АЭ. Для этого производится предварительная запись сигналов помех в конкретных условиях ра­боты нагружающего оборудования и действия других видов помех.

4. Методика электролитического наводороживания металлических образцов.

Для объяснения явлений, связанных с наводороживанием металла катода в растворах электролитов под действием стимуляторов и ингибиторов наводороживания, более продуктивным пока является рассмотрение процесса выделения водорода на основе обычных классических представлений о нескольких возможных стадиях общего процесса выделения водорода, определяющих кинетику процесса. Таких стадийных процессов рассматривают обычно три:

1. Разряд гидратированных ионов водорода электронами, вылетающими из металла – реакция Фольмера Н⁺ ∙ aq + e(Me)→H-Me. Образующиеся атомы водорода адсорбируются на поверхности металла катода.

2. Молизация адатомов водорода в молекулы – реакция Тафеля Н_ад + Н_ад →Н₂ . Возникающие таким путем молекулы водорода удаляются с катода путем диффузии в раствор (при малых плотностях тока) и в виде газовых пузырьков.

3. В некоторых случаях возможно удаление адатомов водорода с поверхности катода путем электрохимической десорбции:

Н_ад + Н⁺ ∙ aq + e(Me)→Н₂ .

Количество серной кислоты в растворе не меняется. Однако при использовании стимуляторов и ингибиторов, реакции, происходящие при электролизе, существенно меняются.

В настоящей работе наводороживание проводилось в электролитической ячейке в однонормальном растворе серной кислоты с добавлением тиомочевины (стимулятор наводороживания). В качестве анода использовалась свинцовая пластина, катодом служил исследуемый образец.

Приборы:

1. Прибор акустико-эмиссионный АФ-15.

2. Источник тока Б5-46.

3. Вольтметр В7-21.

4. Акустический датчик.

5. Назначение прибора АФ-15.

Прибор предназначен для проведения исследований и контроля механических свойств различных объектов (образцы конструкционных материалов, сосуды давления, детали и узлы машин и механизмов, например, атомной энергетики, судостроение, авиаций) по информативным параметрам сигналов АЭ.