Metode Nedistructive de Control

1.1. NOTIUNI FUNDAMENTALE ALE EMISIEI ACUSTICE

A:FENOMENUL DE EMISIE ACUSTICA

Emisia acustica este un ultrasunet generat natural, creat de intabilitati mecanice locale din material. Presupunem ca intr-un corp supus unei sarcini, apare o fisura intr-un punct mai indepartat de punctul unde a fost aplicata sarcina.Suprafetele fisurii se pot deplasa astfel, inact sa se elibereze de efort. In acelasi timp, ele emit o parte din energia elastica acumulata din corp.

Eliberarea acestei energii are loc sub forma de unde elastice care se propaga liber prin materialul corpului si care sufera reflexii sau conversii de mod, la limetele acestuia. Propagarea acestor unde elastice este mecanismul prin care se transmite starea elastica modificata in imediata apropiere a fisurii catre restul materialului. Undele permit intregului corp sa isi modifice forma si sa primeasca fisura, astfel incat fiecare front de unda care se propaga poarta o componenta a acestei modificari de forma.

In corpul perfect elastic folosit pentru modelarea matematica, aceste unde se propaga in mod nedefinit si nu se instaleaza echilibru mecanic.

La materialele reale se produce absorbtia si undele se disipeaza, permitand corpului sa obtina o forma noua(fisurata), stabilind un nou echilibru cu sarcinle, in general.

Pe baza mecanismului de scris putem defini emisia acustica ca fiind fenomenul in cursul caruia sunt generate unde elastice tranzitorii, prin eliberarea rapida a enrgiei de la o sursa localizata in interiorul materialului.

Undele elastice de frecventa ultrasonora mai mare de 100 de KHz, care se genereaza spontan in interiorul materialelor metalice aflat pe sub actiune a unor tensiuni mecanice poarta numele de semnale de emisie acustica.

Emisia acustica este consecinta unei redistributii bruste de tensiuni interne si este asociata urmatoarelor fenomene:

-dislocarile structurale in domeniul deformatiilor elastice si plastice;

-transformari de faza (formarea martensitei in otel) ;

-realinierea, reorientarea sau cresterea domeniilor magnetice;

-fisurile, aparitia si cresterea lor,ca rezultat a solicitarilor statice sau la oboseala, cu evolutia catre rupere;

-cocnirile intre particulele microscopice, aprazite libere;

-coroziune fisuranta sub tensiune, imbatranirea la oboseala,etc.

Deformarea plastica este sursa primara de emisie acustica la materialele metalice supuse unei sarcini.

In timpul deformarii unei structuri apare un efect cunoscut sub numele de Efect Kaiser.

Acest efect consta in incarcarea unei structuri sub sarcina cu declansarea emisiei acustice, urnata de descarcarea structurii si de o noua incarcare, ce este insotita de emisie acustica numai daca sa depasit nivelul initial de incarcare.

Dupa configuratia semnalului de emisie acustica se disting doua feluri de emisie:

a) emisie explozive asociate defectelor microscopice in dezvoltare care dau semnale de un timp scurt de crestere, urmata de o descrestere exponentiala (Fig 1).

b) emisie continua asociata deformarii plastice si caracterizata de amplitudine continua (fig2).

Forma si parametri undei sunt importanti in crearea modelului teoretic. Astfel, in fig 3 se prezinta semnalul ideal de emisie acustica, a carei reprezentare este data de ecuatia urmatoare:

V=V0 e-Bt sin É t

Unde:

V – este tensiunea de iesire a traductorului;

V0 – este amplitudinea semnalului;

t – timpul;

É – viteza unghiulara ( frecventa unghiulara).

Numararile de emisie acustica( N) vor fi date de relatia:

Unde: Vt – este tensiunea prag;

B – constanta (decay constant).

1.2 MECANISMELE MACROSCOPICE SI MICROSCOPICE ALE FENOMENULUI DE EMISIE ACUSTICA

In incercarile de emisie acustica semnalul isi are originea in discontinuitatea in sine, ceea ce face ca aceasta tehnica sa se deosebeasca de alte incercari. Majoritate celorlalte metode de incercari nedistructive se bazeaza pe aplicarea unei excitatii locale asupra unei structuri, obtinandu-se informatii asupra structurii prin raspunsul local la excitatie.

Tehnicile de emisie acustica se bazeaza pe detectarea raspunsului structurii la aplicarea unei sarcinii externe pentru a crea o solicitare in toata structura , cauzand discontinuitati care emit semnale acustice si vibratii.

Datorita acestei diferente , emisia acustica poate fi folosita la supravegherea unei zone intinse de material.