Niedawno nakładem IPPT PAN ukazała się publikacja autorstwa dra inż. Dominika Kukli pt.: "Metody nieniszczące w ocenie rozwoju uszkodzenia materiałów konstrukcyjnych w warunkach obciążeń eksploatacyjnych".
Praca, przygotowana w Zakładzie Mechaniki Doświadczalnej IPPT PAN, przedstawia i podsumowuje wyniki wieloletnich badań autora. Głównym celem autora było wykazanie, że możliwa jest korelacja parametrów uzyskanych dzięki indukcji prądów wirowych z makroskopowymi parametrami technik nieniszczących opisującymi rozwój uszkodzenia zmęczeniowego we wczesnym etapie jego rozwoju.
Tematyka książki dotyczy wykorzystania metody prądów wirowych oraz innych metod nieniszczących do identyfikacji lokalnych zmian w strukturze materiału związanych z rozwojem uszkodzenia w warunkach obciążenia zmęczeniowego. Dla wybranych, metalicznych materiałów konstrukcyjnych (stale, stopy niklu i aluminium) poddanych cyklicznym obciążeniom zmiennym opracowano ilościowe charakterystyki rozwoju uszkodzenia na podstawie wyznaczonych zmian składowych odkształcenia w kolejnych cyklach obciążenia. Równocześnie z próbami zmęczeniowymi przetestowano szereg diagnostycznych metod nieniszczących w celu oceny możliwości lokalizacji procesu inicjowania uszkodzenia zmęczeniowego w materiale próbek. Opracowane procedury badawcze z zastosowaniem metody prądów wirowych, wspierane technikami optycznymi (lub innymi technikami NDT), umożliwiły nie tylko identyfikacje obszarów uszkodzenia zmęczeniowego we wczesnym etapie rozwoju, związanego ze zmianami strukturalnymi, lecz także na monitorowanie procesu degradacji próbek, aż do ich zerwania.
Badania przeprowadzono na stopach konstrukcyjnych dobranych nie tylko z uwagi na właściwości elektromagnetyczne, ale przede wszystkim na mechanizmy rozwoju uszkodzenia zmęczeniowego. Obejmowały one testy zmęczeniowe wraz z wyznaczeniem odkształceniowego współczynnika uszkodzenia zmęczeniowego próbek stali 1.4903. Wyniki pomiarów parametru sygnału prądowirowego w postaci kąta fazowego krzywej impedancyjnej, realizowanych według opracowanej procedury, skorelowano z wynikami obliczeń. Przeprowadzono także badania mikrostrukturalne w zakresie metalografii (zgładów poprzecznych i podłużnych) oraz fraktografii (przełomów) próbek poddanych próbom zmęczeniowym, które potwierdziły występowanie zjawisk związanych z degradacją zmęczeniową, które mogą uzasadniać zmiany charakterystyki sygnału prądowirowego w funkcji jej rozwoju. Na podstawie analizy uzyskanych wyników badań opracowano metodykę oceny rozwoju degradacji wyrażonej ilościowo.
Badano stopy niklu MAR 247 stosowanego do budowy łopatek turbin silników lotniczych. Próbki tego stopu poddano próbom zmęczeniowym, którym towarzyszyły badania nieniszczące z wykorzystaniem technik optycznych, takich jak cyfrowa korelacja obrazu (DIC – Digital Image Correlation) czy elektroniczna interferometria plamkowa (ESPI – Electronic Speckle Pattern Interferometry) oraz pomiary konduktywności z zastosowaniem metody prądów wirowych (według opracowanej procedury) i klasyczne badania defektoskopowe. Metody optyczne umożliwiły wczesną identyfikację lokalnych koncentracji odkształcenia, wynikających z lokalnych koncentracji naprężenia, co potwierdziły prowadzone równolegle badania metodą prądów wirowych. Wykazano też lokalne zmniejszenie konduktywności w obszarze inicjowania uszkodzenia. Podobne badania wykonano dla stopu Inconel 718 z zastosowaniem próbek o zmiennej powierzchni przekroju.
Opisano także wyniki badań dotyczących identyfikacji i oceny wad technologicznych oraz eksploatacyjnych związanych m.in. z lokalnym przegrzaniem struktury materiału przez narzędzie szlifierskie, niewłaściwie przeprowadzoną obróbkę plastyczną na zimno oraz z oddziaływaniem atmosfery wodorowej. Opracowane procedury badawcze dają możliwość identyfikacji defektów, a wykonując analizę parametrów rejestrowanego sygnału impedancji uzyskanego metoda prądów wirowych, można poznać ich właściwości.
Zagadnienia przedstawione w monografii wpisują się w szerszy trend rozwoju światowej nauki w obszarze nieniszczących i nieinwazyjnych metod diagnostyki przemysłowej i oceny uszkodzeń materiałów, w tym detekcji i oceny uszkodzeń typu zmęczeniowego na wczesnym etapie ich rozwoju. Oprócz aspektu stricte naukowego i poznawczego książki, istotny jest również praktyczny potencjał aplikacyjny uzyskanych wyników.
Publikacja ukazała się w serii wydawniczej „IPPT Reports on Fundamental Technological Research”.
Więcej informacji: Wydawnictwa
