Мета і завдання дослідження полягають в розробці та впровадженні методик і засобів комп'ютерного акустико-емісійного контролю і діагностування технічного стану деталей і конструкцій. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі: 1. Проаналізувати існуючі методи і засоби неруйнівного контролю з метою їх використання для діагностування технічного стану матеріалів, деталей і конструкцій різноманітної форми з визначенням координат дефектів. 2. Теоретично розробити способи локації, які можуть бути реалізованими за допомогою модернізованих двоканальних серійних приладів типу АФ-15: - площинної локації джерел АЕ в конструкціях, які можуть бути схематизовані пластинами і оболонками (об'єктів, для яких два розміри набагато більші за третій); - просторової локації джерел АЕ в конструкціях, які можуть бути схематизовані масивами (об'єктів, для яких всі розміри порівнюванні). 3. Створити технічний засіб на базі серійних приладів АФ-15 і персонального комп'ютера для реалізації способів локації з метою неруйнівного контролю і діагностування технічного стану деталей і конструкцій. 4. Розробити методику діагностування і контролю технічного стану зварних з'єднань в процесі остигання розплаву. 5. Розробити методику діагностування конструкцій з численними різнорідними матеріалами з метою суттєвого підвищення точності визначення координат дефектів. 6. Підтвердити ефективність розроблених методик і засобів на натурних деталях і конструкціях. Об'єктом дисертаційного дослідження є деталі та елементи металоконстру-кцій. Предметом дослідження є технічний стан литих, зварних і паяних деталей та елементів конструкцій, які можуть бути зведені до схем брусів, оболонок і масивів. Методи дослідження. Дослідження проводилися експериментально за теоретично розробленими методиками. Експериментальні дослідження проводилися із застосуванням методу АЕ та електротензометрії на сучасній акустико-емісійній і тензометричній апаратурі зі спеціально розробленою схемою температурної компенсації, на розривній машині ИР 5070-50 в експлуатаційних і виробничих умовах. В якості додаткових методів неруйнівного контролю застосовувались методи капілярної дефектоскопії і рентгенівської радіографії. Під час проведення експериментальних досліджень та обробки їх результатів застосовувались методи теорії ймовірності і математичної статистики. Розробка технічних засобів здійснювалась з використанням методів схемо- та системотехніки. ЗМІСТ ВСТУП 7 РОЗДІЛ 1 ОГЛЯД МЕТОДІВ НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ І ТЕХНІЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ ДЕТАЛЕЙ ТА КОНСТРУКЦІЙ 13 1.1. Неруйнівний контроль і діагностика технічного стану суцільних і зварних деталей та конструкцій 13 1.2. Неруйнівний контроль паяних деталей і конструкцій 14 1.3. Метод акустичної емісії 17 1.4. Параметри сигналів акустичної емісії і їх використання для діагностики технічного стану деталей і конструкцій 20 1.5. Аналіз способів визначення координат джерел акустичної емісії 24 1.6. Побудова засобів акустико-емісійного контролю 26 1.7. Висновки до розділу 29 РОЗДІЛ 2 РОЗРОБКА СПОСОБІВ ВИЗНАЧЕННЯ КООРДИНАТ ДЖЕРЕЛ АКУСТРІЧНОЇ ЕМІСІЇ 30 2.1. Лінійна локація джерел акустичної емісії 31 2.2. Площинна локація джерел акустичної емісії 32 2.3. Просторова локація джерел акустичної емісії 36 2.4. Просторова локація джерел акустичної емісії на сфері 40 2.5. Точність локації джерел акустичної емісії 44 2.5.1. Точність визначення лінійних координат 44 2.5.1. Точність визначення площинних координат 45 2.5.1. Точність визначення просторових координат 47 2.6. Кластеризація джерел акустичної емісії 49 2.7. Висновки до розділу 50 РОЗДІЛ З СТВОРЕННЯ ШЕСТИКАНАЛЬНОЇ ПРОГРАМНО-АПАРАТНОЇ СТАНЦІЇ АКУСТИЧНОЇ ЕМІСІЇ 51 3.1. Прилад акустико-емісійний АФ-15 53 3.2. Модифікація субблока лінійних координат СКА-04 приладу АФ-15 55 3.3. Модифікація субблока амплітуд СРА-22 приладу АФ-15 58 3.4. Розробка паралельного цифрового інтерфейса введення/виведення для персонального комп'ютера типу IBM PC/XT/AT 60 3.4.1. Функціональний опис модуля РІО-48 61 3.4.2. Установка базової адреси модулів РІО-48 62 3.4.3. Програмування модулів РІО-48 64 3.4.4. Програмування контролера переривань 8259А 66 3.4.5. Призначення контактів зовнішнього розняття 69 3.4.6. Технічні характеристики модуля РІО-48 69 3.5. Параметри акустичної емісії, що реєструються програмно-апаратною станцією акустичної емісії 70 3.6. Програмне забезпечення збору і обробки параметрів сигналів акустичної емісії 71 3.6.1. Програма читання і буферізації даних сигналів акустичної емісії 72 3.6.2. Програми обробки даних сигналів акустичної емісії 76 3.7. Метрологічна оцінка вимірювальної програмно-апаратної станції акустичної емісії 77 3.8. Висновки до розділу 78 РОЗДІЛ 4 РОЗРОБКА МЕТОДИК ДІАГНОСТУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ЗВАРНИХ І ПАЯНИХ З'ЄДНАНЬ 79 4.1. Діагностика технічного стану зварних з'єднань 79 4.1.1. Апаратура і обладнання для випробувань 80 4.1.2. Заходи щодо забезпечення зменшення рівня завад при експерименті. 81 4.1.3. Заходи щодо забезпечення виводу приймальних п'єзоперетворювачів з високотемпературної зони 81 4.1.4. Хід і результати експерименту 86 4.1.5. Лінійна локація дефектів зварних з'єднань під час їх формування.... 87 4.1.6. Площинна локація дефектів зварних з'єднань під час їх формування 89 4.1.7. Площинна локація дефектів зварних з'єднань при випробуванні на розтяг 90 4.1.8. Методика неруйнівного контролю і діагностування технічного стану зварних швів в процесі тверднення розплаву 94 4.2. Неруйнівний контроль і діагностування технічного стану паяних з'єднань друкованих плат електронних систем 94 4.2.1. Випробування паяних з'єднань на відрив 94 4.2.2. Визначення руйнуючих навантажень та деформацій при розтягу конденсаторів КМ-5В та К-10-9 із застосуванням акустичної емісії 97 4.2.3. Випробування паяних з'єднань статичним навантаженням за схемою чистого згину 101 4.2.4. Площинна локація дефектів конструкцій, які містять різноманітні матеріали 107 4.2.5. Методика діагностування технічного стану паяних з'єднань друкованих плат 112 4.2.6. Діагностування технічного стану паяних з'єднань промислових друкованих плат 112 4.3. Висновки до розділу 114 РОЗДІЛ 5 РОЗРОБКА АКУСТИКО-ЕМІСІЙНИХ МЕТОДИК ДІАГНОСТУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ПРОМИСЛОВИХ ОБ'ЄКТІВ 116 5.1. Діагностика технічного стану і прогнозування міцнісних характеристик важелів S 48.167230 116 5.1.1. Експериментальне обладнання для навантаження 117 5.1.2. Визначення допустимої величини безпечного навантаження при тестуванні важелів 119 5.1.3. Акустична емісія важелів під дією неруйнівного навантаження 120 5.1.4. Випробування важелів з метою визначення їх механічних характеристик 122 5.1.5. Аналіз даних сигналів акустичної емісії 123 5.1.6. Методика неруйнівного діагностування і прогнозування руйнуючого напруження важелів 130 5.2. Акустико-емісійний контроль технічного стану повітрозбірника В-6,ЗГОСТ9028-59 131 5.3. Акустико-емісійна діагностика технічного стану ємностей кулеподібних ПАГЗ-2800-32.23.01.000 136 5.4. Висновки до розділу 143 ВИСНОВКИ 145 СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ 147 Додаток А Види дефектів паяних з'єднань 159 Додаток Б Похибки локації джерел сигналів акустичної емісії 160 Додаток В Технічні характеристики приладу АФ-15 163 Додаток Ґ Пакет прикладних програм збору та обробки сигналів акустичної емісії 164 Ґ.1. Програма збору даних сигналів акустичної емісії Acoust.com 164 Ґ.2. Програми обробки даних сигналів акустичної емісії 169 Ґ.2.1. Програма первинної обробки даних сигналів акустичної емісії Report.exe 169 Ґ.2.2. Програма лінійної локації Graph.mcd 171 Ґ.2.3. Програма площинної локації 2Dgraph.mcd 173 Ґ.2.4. Програма просторової локації 3Dgraph.mcd 178 Ґ.2.5. Програма просторової локації на сферичних об'єктах 3Dgraph_sphere.mcd 180 Додаток Д Статистична обробка матеріалів експериментів 183 Д.1. Статистична обробка результатів випробувань паяних з'єднань на відрив 183 Д.2. Статистична обробка результатів випробувань важелів S 48.167230 185 Д.З. Статистична обробка результатів випробувань ємностей кулеподібних ПАГЗ-2800-32.23.01.000 187 Додаток Е Результати механічних випробувань контактних ділянок конденсаторів КМ-5ВІК10-9 188 Додаток Ж Порівняльні акустичні характеристики деяких середовищ 190 Додаток З Результати досліджень технічного стану важелів S 48.167230 191 3.1. Розрахунок найбільшого допустимого неруйнівного навантаження 191 3.2. Порівняння руйнуючих навантажень важелів 192 3.3. Висновок про результати радіографічного контролю 194 3.4. Кореляція між накопиченою енергією сигналів акустичної емісії і руйнуючим напруженням важелів 197 Додаток К Результати акустико-емісійних випробувань ємностей кулеподібних ПАГЗ-2800-32.23.01 199 Додаток Л 200