Поверхнева температурна діагностика зародження мікротріщин у напружено-деформованих металах

Abstract

Проаналізовано результати теоретичних досліджень про відповідність числового значення критичної густини внутрішньої енергії значенню ентальпії плавлення та структурно-енергетичну аналогію між процесами механічного руйнування і плавлення. Фізичну картину поширення температурного поля, утвореного у момент зародження дефекту, розглянуто за припущення попередньо бездефектного досліджуваного об’єкта та того, що перерозподіл температури в об’ємі та на поверхні відбувається рівномірно. Здійснено аналітично-числове опрацювання надходження фронту теплової хвилі, яку створює елементарний дефект, який зростає, залежно від глибини його залягання. Отримані результати експериментальних досліджень за допомогою створеної системи контролю дали змогу наблизитись до прогнозування глибини залягання мікродефекту, що виникає внаслідок пластичної деформації. Виконані розрахунки опрацьовано та практично апробовано з розрахунку на подальше використання із системою зовнішнього імпульсного безконтактного контрольованого конвекційного енергетичного збурення.

The results of theoretical studies on the correspondence of the numerical value of the critical density of internal energy to the value of the enthalpy of melting and the structural-energy analogy between the processes of mechanical destruction and melting are analyzed. The physical picture of the distribution of temperature field formed at the time of the birth defect, assuming considered previously investigated defect-free matter and assuming that the temperature redistribution in volume and at the surface is uniform. Analytical and numerical analysis of the heat wavefront arrival created by the growing elemental defect depending on its depth is carried out. The obtained results of the experimental researches with the help of the created control system allowed us to approach the question of prediction of the depth of occurrence of micro defects arising as result of plastic deformation. The calculations have been worked out and practically tested for future applications with the system of external impulse contactless convection perturbation. As a result of studying the temperature-time dependences of the temperature distribution on opposite surfaces of the object of study, and depending on the depth of occurrence of the source of energy changes, the possibility of determining the location of the defect was experimentally determined, provided that the temperature sensors were located in the micro defects zone. For the creation of model quasi-point heating of a real research object corresponding to the model object, a non-contact “quasi-point” heatconvection type heater was developed with the ability to form a temperature difference – up to 100 K/mm. The results of the researches are the basis for the improvement of the existing system of control of the development of microcracks in stressdeformed metal structures.