Для изучения кинетики разрушения желательно иметь не только усталостную кривую, но и кривые повреждаемости, позволяющие об­наруживать в процессе усталостных испытаний раннюю стадию раз­рушения металла.

Повреждаемость, возникающая на рабочем участке испытуемого образца, в некоторых случаях может быть зафиксирована с помошью неразрушающих методов контроля: визуально-оптического. магнит­ного, цветного и вихревых токов. Общим недостатком этих методов является невозможность наблюдения за появлением и развитием по­вреждаемости непосредственно во время испытания. Кроме ТОГО, с по­мощью цветного или магнитно-порошкового метода повреждаемость металла можно зафиксировать только после возникновения трещины.

Для обнаружения повреждаемости используют ультразвуковые методы: эхо-метод и эмиссионный.

Эхо-метод. Для снятия усталостных кривых наиболее часто при­меняют цилиндрические образцы с фиксированным местом разруше­ния (с уменьшенным сечением рабочей части), что позволяет сосре­доточить поломки на небольшом участке. Трещины возникают на рабочей части образца перпендикулярно образующей. В эТ°м случае повреждаемость материала может быть обнаружена без остановки машины путем возбуждения поверхностных волн вдоль цилиндри­ческого образца. Для того чтобы поверхностные волны беспрепят­ственно распространялись вдоль поверхности образца, пеРех°Ды от одного диаметра образца к другому должны быть плавными с ра­диусом перехода, примерно равным 3 мм и более [49].

При усталостных испытаниях цилиндрических образцов без вра­щения (рис. 101) поверхностные волны в них формируют ОДНИМ из устройств, показанных на рис. 111. Угол падения УЗК равен вто­рому критическому углу для испытуемого материала при вводе про­дольных волн из органического стекла. За угол а принимаем угол

1 — зажим; 2— испытуемый обра­зец; 3 — место возникновения тре­щины; 4 — груз; 5 — Экран ЭЛТ; 6 — начальный сигнал; 7 — конце­вой сигнал; 8 — сигнал от повреж­даемости на рабочем участке об­разца

крепляют в шпинделях испыта­тельной машины. Затем машину запускают и одновременно вклю­чают ультразвуковой дефектоскоп. Продольные волны от излучателя вводятся через нижнюю часть втулки в испытуемый образец и трансформируются в поверхност­ные волны, которые распространя­ются вдоль образца в виде корот­ких импульсов. Так как образец вращается, то вся поверхность его

вєнии повреждаемости иа рабочем участке образца часть поверхност­ных волн отражается от этого участка, и иа экране возникает проме­жуточный сигнал. Амплитуда его с увеличением наработки (числа циклов) увеличивается вплоть до разрушения образца.

На рис. 103 показаны кривые повреждаемости, обнаруженной ультразвуковым методом (lg-/V1Cp), цветным методом (lgjVjop) и по разрушению (lg Л^3 с р). Здесь Ni — число циклов, при котором на­ступает повреждение образца, обнаруживаемое ультразвуковым ме­тодом; jV2—число циклов, при котором появляется трещина, обна­руживаемая цветным методом; JV3 — число циклов, при котором иа-

Рис. 104. Схема распространения
волн акустической эмисснн:

•1 — стейка трубы; 2 — возникшая
трещина; 3 — волны эмиссии; 4 —
преобразователь-прнемннк

ступает разрушение образца; Nt ср, N2 ср, N3 Ср — соответствую: щие средние величины.

Метод акустической эмиссии (АЭ). Основан иа регистрации аку­стических воли в твердых телах при пластической деформации и возникновении микротрещии. Фиксируя скорость движения воли эмис­сии, можно ие только обнаруживать опасные дефекты, ио и прогно­зировать работоспособность ответственных элементов конструкций (сосудов высокого давления, узлов атомных реакторов, деталей ле­тательных аппаратов и т. д.). Сущность метода заключается в сле­дующем.

На поверхность испытуемого объекта, например резервуара, про­ходящего гидростатические испытания, устанавливают один или не­сколько преобразователей, чувствительных к сдвиговым или поверх­ностным волнам. При испытании резервуара в ием создают высокое давление Р, под действием которого возникают и развиваются де­формации и трещины (рис. 104). Их появление сопровождается вспышками эмиссии волн напряжения, носящими импульсный ха­рактер. Эти волны распространяются в стенке и воспринимаются пре­образователем. Применяя преобразователи, чувствительные к рас­пространяющимся волнам одного какого-либо вида, можно получить короткий и четкий импульс [50].