Page 139 - Zmist-n5-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 5. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК: 539.3:620.179.17
АЕ-ДІАГНОСТУВАННЯ ВТОМНОГО РУЙНУВАННЯ
АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ СИСТЕМИ Al–Zn–Mg–Cu

1 1 1
В. Р. СКАЛЬСЬКИЙ , І. Я. ДОЛІНСЬКА , М. О. РУДАК ,
2
В. К. ОПАНАСОВИЧ
1
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів;
2
Львівський національний університет ім. Івана Франка
Описано методику діагностування зародження та стабільного поширення втомного
руйнування алюмінієвого сплаву системи Al–Zn–Mg–Cu, в основі якої – особливості
генерування акустичної емісії (АЕ) під час зародження та росту втомних тріщин в
алюмінієвому сплаві марки 1973-Т2. Виявлено, що характер випромінювання сигна-
лів АЕ залежить від мікроструктури та механічних властивостей сплаву, а площа но-
воутворених дефектів пропорційна сумі амплітуд зареєстрованих сигналів. Встанов-
лено, що перехід від стадії зародження до стабільного поширення втомного руйну-
вання супроводжується різким стрибком АЕ-активності.
Ключові слова: акустична емісія, алюмінієвий сплав, втомне руйнування, мікро-
структура.

Алюмінієві сплави (АС) широко використовують в авіакосмічній галузі,
автомобільному транспорті, суднобудуванні, нафтовій та хімічній промисловості
тощо. Це пов’язано, перш за все, з високими фізико-хімічними і механічними
характеристиками алюмінію. Як свідчить практика експлуатації навантажених
несучих конструкцій, вузлів і агрегатів з деталями та елементами з алюмінієвих
сплавів, однією з основних причин їхніх відмов є втомне руйнування. Щоб ви-
значити залишкову довговічність виробу чи елемента конструкції, встановити ре-
сурс її роботи і періодичність профілактичних перевірок, необхідно передбачити
розвиток тріщини в заданих режимах експлуатації і її критичний розмір. Тут
ефективний метод АЕ, який дає можливість контролювати розвиток дефектів у
реальному масштабі часу та незалежно від форми та розмірів об’єкта контролю.
Його часто застосовують для контролю поведінки втомної тріщини та визначен-
ня координат джерел АЕ в АС [1−4]. За допомогою локації АЕ-джерел дослідже-
но [5] кінетику поширення коротких та довгих втомних тріщин в АС марки
LY12CZ (система легування Al–Cu–Mg–Mn). За отриманими результатами побу-
довано кінетичні діаграми втомного руйнування (КДВР) для різних асиметрій
циклу у діапазоні R = 0,1…0,7. Встановлено, що за однакового навантаження
швидкість росту короткої тріщини суттєво вища, ніж довгої. Також вивчено ти-
пові хвильові відображення сигналів АЕ та їх спектральні розподіли, що генеру-
ються під час поширенням обох типів тріщин. За формою вони подібні, проте
амплітуди, генеровані довгими тріщинами, більш ніж удвічі вищі.
Описано [3, 6, 7] особливості АЕ під час втомного руйнування АС марки
7075-Т6. Виявлено [6], що максимальні амплітуди сигналів АЕ відповідають най-
більшим швидкостям поширення тріщин. При цьому їх початковий розмір та орі-
єнтація у зразках розподілені випадково. Результати прогнозування залишкового
ресурсу за сигналами АЕ збігаються з реальним значенням втомної довговічності
–7
зразка. За швидкості росту втомної тріщини da/dN ≈ 10 m/cycle встановили

Контактна особа: В. Р. СКАЛЬСЬКИЙ, e-mail: skal@ipm.lviv.ua
138