CONTRIBUȚII CU PRIVIRE LA INVESTIGAREA CU ULTRASUNETE … · 3 Mul ţumiri Finalizarea tezei de...

λ

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI

CONTRIBUȚII CU PRIVIRE LA INVESTIGAREA CU ULTRASUNETE

A TENSIUNILOR INTERNE DIN MATERIALE METALICE

- REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT -

Doctorand: Ing. Radu Adrian Baciu Lupașcu

Conducător de doctorat: Prof. Dr. Ing. Petru Dușa

IAŞI, 2018

UNIVERSTTATEA TEHNICA "GHEORGHE ASACHI,, DIN !AS!

RECTORATUT

Citre

Vi facem cunoscut c5, in ziua de 27 septembrie 2018 la ora 12oo in sala TCM 7 din cadrul

FacultSlii de Construclii de Magini Management lndustrial, va avea loc sustinerea publici a tezei

de doctorat intitulati:

"coNTRlBUTllCU PRIVIRE lA INVESTIGAREA CU ULTRASUNETE

A TENSTUNILOR INTERNE DII.I I''IATERIALE METALICE"

Elaboratd de domnul Radu Adrian Baciu Lupagcu in vederea conferirii titlului gtiintific de doctor.

Comisia de doctorat este alcituiti din:

L. Prof. Univ. Dr. lng. Eugen Axinte

Universitatea Tehnici "Gheorghe Asachi" din lagi

2. Prof. Univ. Dr. !ng. Petru Duga

Universitatea Tehnici "Gheorghe Asachi" din lagi

3. Prof. Univ. Dr. lng. Nicolae B6lc

Universitatea Tehnici din Cluj-Napoca

4. Prof. Univ. Dr. lng. Gheorghe Oancea

Universitatea "Transilvania" din Bra5ov

5. Prof. Univ. Dr. lng. Gheorghe Nagi!

Universitatea TehnicS "Gheorghe Asachi" din lagi

Pregedinte

Conducitor de doctorat

Referent oficial

Cu aceasti ocazie vi invitdm si participali la suslinerea publici a tezei de doctorat.

Referent oficial

Referent oficial

SECRETAR UNIVERSITATE,

lng. Cristina NagilCagcaval

3

Mul ţumiri

Finalizarea tezei de doctorat cu titlul: „Contribuții cu privire la investigarea cu ultrasunete

a tensiunilor interne din materiale metalice” îmi oferă sansa de a aduce sincere mulţumiri tuturor

cadrelor didactice din cadrul Facultăţii de Construcţii de Maşini şi Management Industrial, care m-

au sustinut şi încurajat în realizarea şi finalizarea acestei lucrări.

Doresc să mulţumesc în mod special domnului Prof. Univ. Dr. Ing. Petru Duşa,

coordonatorul ştiinţific al acestei lucrări, pentru sprijinul acordat în elaborarea tezei de doctorat,

pentru răbdarea, generozitatea, şi înţelegerea de care a dat dovadă, precum şi pentru întreaga

contribuţie la formarea mea ca cercetător, dar și ca om. Vă mulţumesc pentru faptul că aţi acceptat

să-mi împărtăşiţi din vasta dumneavoastră experienţă dobândită de-a lungul anilor de studiu.

Doresc să mulțumesc, de asemenea, întregului colectiv profesoral al Facultății de Construcții

de Mașini și Management Industrial, în special domnilor profesori, Prof. Dr. Ing. Gheorghe Nagîț,

Prof. Dr. Ing. Laurențiu Slătineanu, Prof. Dr. Ing. Eugen Axinte, membri în comisiile de evaluare a

celor două rapoarte doctorale susținute în cadrul stagiului doctoral, pentru criticile constructive,

sugestiile, încurajările și sprijinul acordat.

Adresez alese mulţumiri şi un respect deosebit întregului colectiv al Departamentului de

Testări Nedistructive din cadrul SC. Fortus SA. Iaşi, pentru şansa de a colabora cu dumnealor.

Sunt recunoscator colegilor de la OMCO România SRL pentru toată înțelegerea de care au

dat dovadă în toți acești ani.

Alese mulțumiri aduc distinșilor profesori referenți, membri ai Comisiei de Doctorat, pentru

efortul depus la recenzarea acestei lucrări.

Nu în ultimul rând, mulţumesc din toată inima soției mele, Raluca, fără suportul ei moral

necondiţionat, ajutorul și răbdarea de care a dat dovadă, nu aş fi ajuns la nici unul dintre rezultatele

prezentate în cadrul acestei teze.

Iulie 2018 Autorul

4

Lista de notații și abrevieri

A – amplitudinea, în %; Ax – amplitudinea perturbaţiei pe direcţia x; Ay – amplitudinea perturbaţiei pe direcţia y; Az - amplitudinea perturbaţiei pe direcţia z; Bw – lăţimea de bandă, în %; dB – decibel; Dt – diametrul traductorului, în mm; F – frecvenţa, în Hz; f0 – frecvenţa de rezonanţă, în Hz; i, j, k, – versorii vectorilor de undă; Iw – durata impulsului, în μs; k – numărul de undă; kr – vector de undă după direcția radială; kx – vector de undă după direcţia x; ky – vector de undă după direcția y; kz – vector de undă după direcția z; n – numărul de ordine al armonicii; N – zona Fresnel a traductorului, în m; Pf – frecvența de vârf, în Hz; R – coeficient de reflexie; r – distanța radială; S – suprafața de măsurare, în m2; VL – viteza undelor longitudinale, în m/s; VS – viteza undelor de suprafață, în m/s; VT – viteza undelor transversale, în m/s; α – unghiul fasciculului de răspândire, în grade; ΔI – amplificarea, în dB; λ – lungimea de undă în m; ξ – deplasarea particulelor, în m; c – viteza sunetului, în m/s; v – viteza particulelor, în m/s; ρ – densitatea, în kg/m3; p – presiunea acustică, în N/m2; Z – impedanța acustică, în Ns/m3; P – puterea acustică, în W; J – intensitatea puterii acustice, în W/m2; E – densitatea energiei acustice, în Ws/m2; μ – coeficientul lui Poisson; a – accelerația particulelor, în m/s2; T – perioada, în s; ω – pulsația (frecvența unghiulară), în rad/s; Q – debit, în cm3/s

Abrevieri: AE – Testare prin Emisie Acustică (Acoustic Emission Testing); ASM – Asociația Americană pentru Metale (American Society for Metals); ASME – Asociația Americană a Inginerilor Mecanici (American Society of Mechanical Engineers); ASNT – Asociația Americană pentru Testări Nedistructive (American Society for Nondestructive Testing); ASTM – Asociația Americană pentru Testarea Materialelor (American Society of Testing Materials); NDE – Evaluare Nedistructivă (Nondestructive Evaluation); NDI – Inspecție Nedistructivă (Nondestructive Inspection); NDT – Testare Nedistructivă (Nondestructive Testing); US – Ultrasunete; UT – Testare cu ultrasunete (Ultrasonic Testing); VT – Testare Optico-Vizuală (Visual and Optical Testing); DFT- Transformare Fourier discretă FFT –Transformare Fourier rapidă

Observație: Utilizarea în text a notațiilor și simbolurilor cu alt scop decât cel precizat prin această listă este explicită și are numai efect local

5

Cuprins Teza Rezumat Prefață 7 7 Capitolul 1. Ultrasunete. Tensiuni reziduale. Noțiuni introductive 9 8 1.1. Principiile fundamentale ale propagării ultrasunetelor 9 8 1.2. Unde elastice 10 8 1.3. Tipuri de unde 11 9 1.4. Moduri de propagare a undelor elastice 13 10 1.5. Parametrii caracteristici ai undelor ultrasonice 15 11 1.6. Frecvențe și formule de calcul 19 12 1.7. Tensiuni reziduale 20 13 1.7.1. Importanța tensiunilor reziduale 21 13 1.7.2. Originea tensiunilor reziduale 22 13 1.7.3. Ordinul tensiunilor 24 1.8. Tehnici de măsurare a tensiunilor cu ultrasunete 26 14 1.9. Influența factorilor externi asupra vitezei de propagare a undelor ultrasonore 29 1.9.1. Influența tensiunilor 29 1.9.2. Influența structurii materialelor 33 1.9.3. Influența temperaturii 36 1.9.4. Influența schimbărilor microstructurale 37 1.9.5. Evaluarea constantelor elastice de ordinul trei și a constantelor acustoelastice 39 1.10. Concluzii 43 15 Capitolul 2. Oportunitatea și necesitatea cercetărilor privind procesul de investigare cu ultrasunete a pieselor din materiale metalice

44 16

2.1. Scurt isctoric al evoluției cercetărilor în domeniul testării nedistructive cu ultrasunete

44

2.2. Oportunitatea cercetărilor in domeniul temei studiate 46 16 2.3. Stabilirea strategiei de cercetare 47 16 2.4. Precizarea obiectivelor propuse 48 17 Capitolul 3. Contribu ții la stabilirea unei metodologii de cercetare privind investigarea cu ultrasunete

50 17

3.1. Analiza sistemică a procesului de măsurare 50 17 3.2. Metodologia de cercetare 52 18 3.3. Metoda experimentării 53 3.3.1. Sistemul USLT 2000 55 18 3.3.2. Sistemul ULTRAMARS2009 57 3.3.3. Traductori și cabluri de legătură 60 3.3.4. Mediul de cuplare 65 3.3.5. Pompa hidraulică cu acționare manuală HPHM-700.035 66 19 3.3.6. Cilindrul hidraulic SR 56 67 20 3.3.7. Elemente auxiliare 67 20 3.3.8. Metoda elementelor finite 68 3.4. Metode de măsurare a timpului de tranziție 70 21 3.4.1. Procedură pentru determinarea vitezei undelor longitudinale 72 21 3.4.2. Procedură pentru determinarea vitezei undelor transversale 74 3.5. Sinteza rezultatelor obținute de alți cercetători 74 22 3.6. Planul de experimentare 75 23 3.7. Concluzii 77 23

6

Capitolul 4. Cercetări cu privire la dimensionarea fasciculului ultrasonic 78 24 4.1. Divergența fasciculului ultrasonic 78 24 4.2. Zona Fresnel 80 25 4.3. Capabilitatea traductorilor 81 26 4.4. Concluzii 82 27 Capitolul 5. Contribu ții privind conceperea unui dispozitiv utilizabil pentru investigarea ultrasonică a tensiunilor din materiale metalice

83 27

5.1. Considerații asupra aspectelor de proiectare constructivă a unui dispozitiv utilizabil pentru investigarea ultrasonică a pieselor din materiale metalice

83 27

5.2. Identificarea unei soluții constructive de dispozitiv utilizabil pentru studiul experimental al tensiunilor interne

84 28

5.3. Concluzii 86 29 Capitolul 6. Contribu ții experimentale cu privire la investigarea cu ultrasunete a tensiunilor reziduale din subansamblurile sudate

87 30

6.1 Concluzii 95 36 Capitolul 7. Contribu ții experimentale cu privire la studiul efectului de margine asupra tensiunilor reziduale din asamblările sudate

37

7.1 Concluzii 104 42 Capitolul 8. Contributii experimentale cu privire l a distrubutia tensiunilor reziduale folosind metoda de investigare cu ultrasunte

106 43

8.1 Concluzii 113 49 Capitolul 9. Concluzii finale asupra cercetărilor teoretice şi experimentale din cadrul temei abordate. Contribuții proprii la rezolvarea temei. Direcții posibile de extindere a cercetărilor.

115 50

9.1. Concluzii finale asupra cercetărilor teoretice şi experimentale din cadrul temei abordate

115 50

9.2. Contribuții proprii la rezolvarea temei 117 52 9.3. Direcții posibile de extindere a cercetărilor 118 52 Glosar de termeni 119 Lista de lucrări științifice publicate 122 53 Bibliografie 123 54

7

Prefață

Tematica abordată este într-o continuă dezvoltare datorită activităților constante a

cercetătorilor cu preocupări în domeniu. Cercetarea de față doreşte să ofere răspuns unor probleme

specifice industriei tehnologice, organizând demersul cercetărilor după cum urmează:

Primul capitol, intitulat „Ultrasunete. Tensiuni reziduale. Noțiuni introductive” evidențiază

conceptele fundamentale utilizate în domeniul investigării cu ultrasunete. Sunt definite

principalele aspecte ce fac referire la modul de propagare a ultrasunetelor, mărimile fizice şi

parametrii caracteristici. De asemenea, este prezentată o sinteză documentară cu privire la

importanța tensiunilor reziduale.

În cel de-al doilea capitol – „Oportunitatea și necesitatea cercetărilor privind procesul de

investigare cu ultrasunete a pieselor din materiale metalice” se prezintă câteva aspecte

referitoare la oportunitatea și necesitatea cercetărilor privind procesul de investigare a

tensiunilor interne cu ultrasunete a pieselor din materiale metalice.

În al treilea capitol – „Contribuții la stabilirea unei metodologii de cercetare privind

investigarea cu ultrasunete” s-a stabilit strategia de cercetare, s-au stabilit obiectivele

propuse. Tot în cadrul acestui capitol s-a realizat și o analiză sistemică a procesului de

investigare cu ultrasunete.

În cel de-al patrulea capitol – „Cercetări cu privire la dimensionarea fasciculului

ultrasonic”

În capitolul cinci – „Contribuții privind conceperea unui dispozitiv utilizabil pentru

investigarea ultrasonică a tensiunilor din materialelor metalice” sunt prezentate contribuțiile

proprii aduse în conceperea unui dispozitiv utilizabil pentru studiul experimental al

tensiunilor din materiale metalice. Identificarea soluției constructive de dispozitiv, adaptat la

condițiile de lucru, permite efectuarea investigațiilor ultrasonice cu o mai mare rigurozitate.

Capitolul al șaselea – „Contribuții experimentale cu privire la investigarea cu ultrasunete a

tensiunilor reziduale din subansamblurile sudate”

Capitolul al șaptelea – „Contribuții experimentale cu privire la studiul efectului de margine

asupra tensiunilor reziduale din asamblările sudate”

Capitlul al optulea – „Contributii experimentale cu privire la distribuția tensiunilor reziduale

folosind metoda de investigare cu ultrasunete”

Ultimul capitol – „Direcții posibile de extindere a cercetărilor. Concluzii finale asupra

cercetărilor teoretice şi experimentale din cadrul temei abordate”

8

Capitolul 1. Ultrasunete. Tensiuni reziduale. Noțiuni introductive

1.1.Principiile fundamentale ale propagării ultrasunetelor

Sunetele sunt oscilații mecanice ale unui mediu elastic, cu frecvențe percepute de urechea

omului, adică în domeniul 20 Hz - 20 KHz. Oscilațiile cu frecvențe de peste 20 KHz sunt numite

ultrasunete [1] [2].

Ultrasunetele sunt oscilații mecanice cu o frecvență mai mare decât cea sonoră, curent între

20 KHz și 10 MHz (vezi fig. 1.1). Din fizică se cunoaște că o perturbație produsă local într-un mediu

elastic se propagă din aproape în aproape, prin oscilațiile particulelor, ca undă mecanică [3] [4] [5].

Dacă undele electromagnetice se pot propaga și în vid, ultrasunetele se pot propaga numai în medii

materiale.

Fig. 1.1. Domeniul de frecvențe al oscilațiilor mecanice [3]

Importanța practică a ultrasunetelor este legată de lungimea de undă mică a acestora. Din

această cauză, de exemplu, ultrasunetele pot fi emise și se propagă ca și razele de lumină sub formă

de fascicule, spre deosebire de sunetele obișnuite care se împrăștie în toate direcțiile.

1.2.Unde elastice

Ca orice fenomen ondulatoriu, unda acustică, propagată sub formă de undă elastică într-un

mediu, este caracterizată de frecvență, lungime de undă și viteză de propagare.

Frecvența – notată cu f, reprezintă numărul de oscilații pe secundă. Unitatea de măsură este

Hz (Hertz).

Viteza de propagare – notată cu v, reprezintă viteza de propagare a undelor elastice prin

material.

Lungimea de undă – notată cu λ , reprezintă distanța măsurată pe rază între două puncte

consecutive care prezintă aceeași fază de oscilație. Această distanță variază cu frecvența și cu viteza

de propagare a undelor elastice prin material și are relația [6]: /v fλ = (1).

1.3.Tipuri de unde

Modelul matematic al propagării perturbației într-o singură direcție (Ox) are expresia [7]:

( , ) cos( )y x t A Kx tω= − (2)

20Hz 200MH20KHz 20MHz

Infrasunete Sunete Ultrasunete Hipersunete

9

Unde :

( , )y x t – este valoarea perturbației în spațiu în poziția x la momentul t;

A – amplitudinea perturbației;

ω – viteza unghiulară ( 2 fπ );

K – numărul de undă (K=2 /π λ );

λ – lungimea de undă;

Fig. 1.3.a Reprezentare grafică a undelor plane [7]

Modelul matematic în 3D pentru unde plane are expresia [8]:

( , , , ) ( ) cos( )x y z x y zy x y z t A i A j A k K x K y K z tω= + + + + −

sau : ( , ) cos( )x x y zy x t A K x K y K z tω= + + −

( , ) cos( )z x y zy z t A K x K y K z tω= + + − (3)

Unde :

( , , , )y x y z t – este valoarea perturbației în spațiu în poziția x,y,z la momentul t;

Ax,y,z – amplitudinea perturbației în poziția x,y,z ;

ω – viteza unghiulară ( 2 fπ );

K – numărul de undă (K=2 /π λ );

λ – lungimea de undă;

Fig. 1.3.b. Reprezentare grafică a undelor sferice [7]

Modelul matematic 3D pentru undele sferice are următoarea expresie [9] :

λ

Front de undă

Direcția de propagare

Front de undă


10

( , ) / cos( )ry r t A r K r tω= ⋅ − (4)

Unde:

r – distanța radială de la sursă;

Kr – este vector de undă după direcția radială.

1.4.Moduri de propagare a undelor elastice

1. Modul de propagare longitudinal (unde longitudinale). Traiectoria particulelor este liniară

și deplasarea acestora se face pe direcția propagării undelor (vezi Fig.1.4.a). Mediile în care se pot

propaga: gaze, lichide, solide. Propagarea undei longitudinale se face cu viteza sonică, caracteristică

fiecărui material [10] [11].

Fig. 1.4.a Unde longitudinale [3]

2. Modul de propagare transversal (unde transversale). Traiectoria particulelor este liniară și

deplasarea acestora se face într-o direcție perpendiculară pe direcția propagării undelor (vezi

Fig.1.4.b). Se pot propaga în solide [12].

Fig. 1.4.b Unde transversale [3]

3. Modul undelor de placă. Sunt undele care apar în plăci în locul undelor transversale când

grosimea plăcii este comparabilă cu lungimea de undă a undelor elastice. Reprezintă o varietate a

Direcția de oscilație Comprimare Rarefiere


λ

Direcția de oscilație


λ

11

undelor de suprafață. Mediile în care se propagă: lichide, solide. Aceste unde pot fi simetrice sau

asimetrice (vezi Fig.1.4.d).

Fig. 1.3.c Unde de placă simetrice și asimetrice [13]

Dacă perturbația este produsă de un punct material aflat în oscilație, fronturile undei sunt

suprafețe sferice, având centrul într-un punct care coincide cu sursa. Acestea sunt undele sferice.

1.5.Parametrii caracteristici ai undelor ultrasonice

Principalii parametri ai undelor ultrasonore sunt centralizați în Tabelul 1.5.a

Tabelul 1.5.a Parametrii principali ai undelor ultrasonice [14]

Nr. crt. Denumire parametru Simbol Unități de măsură

1 Pulsația (frecvența unghiulară) ω /rad s 2 Frecvența f 1Hz s−= 3 Lungimea de undă λ m

4 Deplasarea particulelor ξ m

5 Viteza sunetului c /m s 6 Viteza particulelor v /m s 7 Densitatea ρ 3/kg m

8 Presiunea acustică p 2/Pa N m= 9 Impedanța acustică Z 3/Ns m 10 Puterea acustică P W 11 Intensitatea puterii acustice J 2/W m 12 Densitatea energiei acustice E 2/Ws m 13 Coeficientul lui Poisson µ -

14 Accelerația particulelor a 2/m s

Direcția de propagare Direcția de

propagare

Direcția de oscilație Direcția de oscilație

λ λ

12

1.6. Frecvențe și formule de calcul

Frecvența – notată cu f, reprezintă numărul de oscilații pe secundă. Unitatea de măsură este

Hz (Hertz) și prezintă ca multipli: 1 KHz =103 Hz; 1 MHz =106 Hz; 1 GHz =109 Hz.

Formulele de calcul ale parametrilor caracteristici undelor ultrasonice sunt prezentate în Tabelul 1.6.

Tabelul 1.6.Sinteza formulelor de calcul a parametrilor caracteristici ai undelor ultrasonore [15]

Viteza undelor longitudinale Viteza undelor transversale Lungimea de undă

(1 )

(1 ) (1 2 )L

EV

µρ µ µ

−=+ −

Unde :

LV = viteza undelor longitudinale;

E = modulul de elasticitate; ρ = densitatea;

µ = coeficientul lui Poisson;

2 (1 )s

EV

ρ µ=

+sau

G

ρ

Unde :

sV = viteaza undelor

transversale; ρ = densitatea;

µ = coeficientul lui Poisson;

G = modulul transversal;

V

fλ =

Unde :

λ = lungimea de undă;

V = viteza;

f = frecvența;

Refracția Impedanța acustică Coeficientul de reflexie

1

2

sin

sinI

R

V

V

θθ

=

Unde:

Iθ = unghiul de incidență;

Rθ = unghiul de refracție;

1V = viteza undei incidente;

2V = viteza undei reflectate;

Z Vρ= ∗

Unde : Z = impedanța acustică; ρ = densitatea;

V = viteza;

2

2 12

2 1

( )

( )

Z ZR

Z Z

−=+

Unde: R= coeficientul de reflexie;

1Z = impedanța acustică a mediului 1;

2Z = impedanța acustică a mediului 2;

Zona Fresnel Unghiul de divergență Câștigul sau pierderea în decibeli (dB)

2

4

DN

λ= sau

2

4

D FN

V=

Unde:

N [m] = zona Fresnel; D [m] = diametrul traductorului;

λ [m] = lungimea de undă;

V [m/s] = viteza; F [Hz] = frecvența;

sin 1.2D

λθ =

Unde:

λ = lungimea de undă; D = diametrul traductorului;

2

1

( ) 20 logP

I dBP

∆ = ∗

Unde:

dB= decibeli;

1P= presiunea 1;

2P = presiunea 2;

13

1.7. Tensiuni reziduale

Tensiunile reziduale sunt definite ca fiind acele tensiuni care rămân în materialul piesei după

ce cauza originală a apariției tensiunilor (forțe exterioare, gradient de căldura) a fost eliminată. Ele

rămân în material chiar și fără cauză externă. Tensiunile remanente se datorează eterogenităților

structurale, dislocațiilor, variațiilor grosimii piesei, schimbărilor de direcție, solicitărilor.[16]

1.7.1. Importanța tensiunilor reziduale

Tensiunile reziduale sunt, prin urmare, unul din cei mai importanți factori ce determină

proprietățile tehnologice ale materialelor, componentelor, elementelor sudate, și ar trebui luate în

considerare în timpul proiectării și fabricării diferitelor produse. Cu toate că un oarecare progres a

fost obținut în dezvoltarea tehnicilor de gestionare a tensiunilor reziduale, încă mai este necesară

depunerea de eforturi considerabile pentru îmbunătățirea unor metode eficiente și rentabile pentru

măsurarea și analiza tensiunilor reziduale, precum și a tehnologiilor pentru redistribuirea folositoare

a acestora [17], [18],[19].

1.7.2. Originea tensiunilor reziduale

Originea tensiunilor reziduale poate fi justificată prin incompatibilitatea deformării plastice a

particulelor aceluiași policristal. În Fig.1.7.2.a sunt prezentate schematic originile posibile ale

tensiunilor remanente în structuri mecanice [20].

Fig.1.7.2.a Originea tensiunilor reziduale într-o structura mecanică [20].

Originea tensiunilor reziduale într-un ansamblu mecanic

Material

Faze

Incluziuni

Defecte

Dislocații

ConcepțieFabricație

Tratamente termice

Formatare

Prelucrare

Asamblare

Eliminarea straturilor

Solicitări

Mecanice

Termice

Chimice

14

1.8. Tehnici de măsurare a tensiunilor cu ultrasunete

Măsurarea tensiunilor cu ultrasunete este bazată pe elasticitatea acustică, conform căreia

viteza de propagare a undelor ultrasonice în solide este dependentă de tensiuni [21], [22], [23].

Ecuația pentru calculul schimbării tensiunilor ( σ∆ ) pentru timpii de propagare (t∆ ) este

următoarea [24]:

0

0 0

( )E t t E t

Lt Ltσ − ∆∆ = = (1)

Unde:

E – este modulul lui Young,

L – este coeficientul elasticității acustice, care trebuie determinată experimental pentru material,

t0 – este timpul de propagare în condiții libere de tensiune,

t∆ – modificarea timpului de propagare.

Metoda cu impuls reflectat

Fig.1.8.a Metoda cu impuls reflectat[25]

Metoda cu impuls transmis

Fig.1.8.b Metoda prin transmisie cu unde longitudinale[25]

Timp de propagare [m/s]

Timp de propagare [m/s]

Am

plit

ud

ine

[%

]

Am

plit

ud

ine

[%

]

T

T

15

1.10. Concluzii

C1. Tehnicile cu ultrasunete permit estimarea tensiunilor de suprafață și de volum ale pieselor supuse

investigării.

C2. Metoda de investigare cu ultrasunete poate fi aplicată materialelor metalice şi nemetalice,

capabile să propage unde ultrasonice cu frecvențe cuprinse între 2 şi 20 MHz.

C3. Datorită faptului că traductorii ultrasonori se uzează și, prin urmare, își modifică proprietățile,

este importantă folosirea unor epruvete de referință cu proprietăți constante. Măsurând timpul de

propagare al undelor ultrasonore ce se propagă prin probă, condițiile senzorilor cu ultrasunete trebuie

documentate. O procedură similară este recomandată pentru luarea în considerare a diferitelor

temperaturi ale probei.

C4. Scăderea timpului de propagare poate fi interpretată ca o descreștere a tracțiunii sau o creștere a

tensiunilor de compresie, modificarea tensiunii poate fi aproximată utilizând modificarea relativă a

timpului și constantele elastice adecvate.

C5. Majoritatea procedeelor de fabricație (turnarea, deformarea plastică, sudarea, prelucrările

prin așchiere) introduc în materialul pieselor tensiuni remanente care modifică în mod substanțial

performanțele în exploatare ale acestora.

C6. Marile avantaje ale tehnicilor cu ultrasunete sunt colectarea rapidă de date, instrumentația

portabilă, controlul este lipsit de radiații, posibilitatea măsurării locului geometric al punctelor sau a

timpului continuu și costurile reduse. Totuși, pentru a obține valori cantitative ale tensiunii, tehnicile

cu ultrasunete necesită evaluarea proprietăților elastice. Prin urmare, este important să fie cunoscută

precis misiunea analizei stării de tensiune.

16

Capitolul 2. Oportunitatea și necesitatea cercetărilor privind procesul de investigare cu ultrasunete a pieselor din materiale metalice

2.2. Oportunitatea cercetărilor in domeniul temei studiate

Cercetările din această lucrare își propun abordarea testării cu ultrasunete din perspectiva

ingineriei tehnologice. Există diverse metode distructive și nedistructive pentru a detecta și cuantifica

tensiunile reziduale descrise în literatura tehnică. Tematica abordată este într-o continuă dezvoltare

datorită activităților constante ale cercetătorilor cu preocupări în domeniu. Cercetarea de față dorește

să ofere răspuns unor probleme specifice industriei tehnologice.

2.3. Stabilirea strategiei de cercetare

În Fig.2.3.a se prezintă structural strategia cercetării care este organizată la nivelul a mai

multor etape.

Cercetările teoretice pot fi:

- Analiza sistemică a procesului de investigare cu ultrasunete

- Analiza factorilor externi asupra vitezei de propagare a undelor ultrasonore

Cercetările experimentale se pot referi la:

- Analiza tensiunilor din subansamblurile sudate.

- Analiza deformațiilor și tensiunilor din asamblările demontabile.

Lucrarea va cuprinde și recomandări cu privire la extinderea cercetărilor din aria studiată.

Direcții de extindere a cercetărilor

Instrumentație și metodologie de cercetare

Concluzii și recomandări

Cercetări teoretice și cercetări experimentale

Stadiul actual al cercetărilor în domeniu

STRATEGIA DE CERCETARE

Fig.2.3 Reprezentarea schematică a strategiei de cercetarere

17

2.4. Precizarea obiectivelor propuse

Obiectivele cercetării sunt bazate pe strategia de cercetare și sunt abordate din perspectiva

inginerului tehnolog.

Capitolul 3. Contribu ții la stabilirea unei metodologii de cercetare privind investigarea cu ultrasunete

3.1. Analiza sistemică a procesului de măsurare

O reprezentare grafică aferentă abordării sistemice a procesului de investigare cu ultrasunete a

tensiunilor din materiale poate fi observată în Fig.3.1.

Parametrii de intrare Factorii perturbatori Parametrii de ieșire

PROCESUL DE

INVESTIGARE CU

ULTRASUNETE

Parametrii de precizie ai sistemului de investigare cu ultrasunete; Parametrii materialului piesei (structură, compoziție chimică, proprietăți mecanice); Parametrii geometriei suprafeței (dimensiunile, forma, și rugozitatea suprafeței); Parametrii mediului de cuplare (vâscozitate, compoziție chimică).

Structura materialului și proprietățile fizico-chimice; Rugozitatea suprafeței; Geometria și dimensiunile piesei; Temperatura; Schimbările microstructurale;

Viteza de propagare a ultrasunetelor;

Fig.3.1. Abordare sistemică a procesului de investigare cu

ultrasunete

• Identificarea standardelor și procedurilor aplicabile;

• Realizarea unui sistem de testare specific; • Crearea de modele virtuale pentru

investigarea cu ultrasunete; • Studiul comparativ între investigarea cu

ultrasunete și analiza cu elemente finite

Obiective ale cercetării

Obiective teoretice ale cercetărilor Obiective experimentale ale cercetărilor

• Configurarea unui sistem de investigare cu ultrasunete;

• Investigarea tensiunilor reziduale din subansamblurile sudate;

• Variația vitezei de propagare a undelor ultrasonice in cazul solicitărilor uniaxiale;

Fig.2.4 Reprezentarea schematică a obiectivelor propuse

18

3.2. Metodologia de cercetare

Modul de organizare a cunoștințelor în domeniul vizat cercetării este prezentat în Fig.3.2.

3.3.1. Sistemul USLT 2000

Solicitările privind testarea cu ultrasunete se schimbă și împreună cu ele, de asemenea,

tehnicile trebuie să corespundă noilor nevoi și cerințe. KrautKramer ține pasul cu dezvoltarea

echipamentelor de testare ultrasonică și mai nou cu dezvoltarea sistemului USLT 2000 (vezi

Fig.3.3.1), cu multiple posibilități de aplicare. Acest echipament permite realizarea celor două

scanări numite A-scan și B-scan și menține cu ușurință o perfectă utilizare. Poate fi manipulat prin

intermediul tastaturii, al unui mouse sau pentru efectuarea controlului la distanță poate fi folosită o

telecomandă. USLT 2000 se caracterizează nu doar printr-o precizie mare de măsurare și o gamă

largă de frecvențe, ci și prin posibilitatea de a alege un mod de afișare al ecoului care să ajute la

Pregătirea probelor pentru experimente

Analiza sistemică a procesului de investigare cu ultrasunete

Formularea concluziilor

STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRII SISTEM DE INVESTIGARE USLT 2000

Traductori și cabluri de legătură

Aplicații software

Glosar al termenilor

Tehnici de testare

Terminologie

Sudură

Taxonomie

Standarde

IDENTIFICARE PROBLEME

CERCETĂRI TEORETICE

CERCETĂRI EXPERIMENTALE

Fig.3.2. Structura de principiu a metodologiei de cercetare

19

evaluarea testelor. Rezultatele obținute afișate pe ecran se pot suprapune, pentru a putea face

comparații.

Fig. 3.3.1 USLT 2000

3.3.5 Pompa hidraulică cu acționare manuală HPHM-700.035

Pompa manuală HPHM-700 se constituie drept sursă de presiune înaltă, independentă, pentru

alimentarea cilindrilor hidraulici cu simplă sau dublă acțiune din structura unor echipamente,

dispozitive sau instalații hidraulice ce funcționează cu debite relativ mici și presiuni de lucru de până

la 700 bari. Funcționarea se realizează în două trepte autoreglabile, în funcție de sarcină:

Caracteristi tehnice:

Presiunea maximă: 700 bar Capacitate rezervor: 3500 cm3 Debit presiune joasă: 22,2 cm3/s Debit presiune înaltă: 2,6 cm3/s

Fig. 3.3.5 Pompă hidraulică cu acționare manuală 1- robinet descărcare; 2- manometru; 3- rezervor; 4- mâner

20

3.3.6. Cilindrul hidraulic SR 56

Cilindrul hidraulic cu simplă acțiune SR 56 este prezentat în Fig.3.3.6. Menținerea sarcinii se

realizează cu ajutorul inelului 2.

Caracteristi tehnice:

Cursa maximă a pistonului: 18 mm

Diametrul tijei pistonului: 70 mm

Forța dezvoltată de cilindru: 5 tF

3.3.7. Elemente auxiliare

Rolul elementelor auxiliare este de a ajusta cursa cilindrului și de a oferi stabilitate, precum

și de a menține în stare de echilibru ansamblul format din probă, cilindru.

Au fost proiectate și realizare, din aluminiu, două tipuri de discuri:

- discuri de centrare

- discuri distanțiere

Fig.3.3.6 Cilindrul hidraulic SR 56 1- cilindru; 2- inel; 3- tijă cilindru;

Fig 3.3.7.a Discuri de centrare

Fig 3.3.7.b Discuri distanțiere Disc Al Ø170x5 mm

Fig 3.3.7.c Discuri distanțiere Disc Al Ø170x10 mm

21

3.4. Metode de măsurare a timpului de tranziție

3.4.1. Procedură pentru determinarea vitezei undelor longitudinale Determinarea vitezei undelor longitudinale se poate face prin compararea timpului de tranzit

a undelor longitudinale într-un material necunoscut cu timpul de tranzit dintr-un material cunoscut.

Este necesar să se realizeze câte o probă pentru fiecare material, cu viteză cunoscută, vezi

Fig.3.4.1.a și viteză necunoscută, vezi Fig.3.4.1.b. Condiția impusă probelor este ca ele să aibă două

suprafețe plane și paralele, iar grosimea lor să prezinte o abatere de maxim +/-0,02 mm sau 0,1% din

grosime. Atenuarea ultrasunetelor în cele două probe trebuie să aibă o valoare apropiată. [26]

Fig.3.4.1.a Probă cunoscută Fig.3.4.1.b Probă necunoscută

Figura 3.4.1.c Ecou inițial și șapte reflexii de capăt [26]

Numărul de ecouri dintre primul și ultimul semnal reprezintă numărul curse dus-întors a

undelor longitudinale, în Fig.3.4.1.c acest număr este șase.

Valoarea vitezei în materialul necunoscut se poate calcula cu formula 3.4.1.

( ) / ( )nec c nec nec c nec c cv A n a v A n a= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ (3.4.1) [26]

Unde:

vnec – viteza în materialul necunoscut [m/s],

vc – viteza în materialul cunoscut [m/s],

Anec – distanța de la prima reflexie la ultima reflexie, în materialul necunoscut [m],

Ac – distanța de la prima reflexie la ultima reflexie, în materialul cunoscut [m],

nnec – numărul de curse dus-întors în materialul necunoscut,

nc – numărul de curse dus-întors în materialul cunoscut,

anec – grosimea materialul necunoscut,

ac – grosimea materialul cunoscut.

ac a nec

Ecou de intrare

22

3.5. Sinteza rezultatelor obținute de alți cercetători

În Tabelul 3.5 sunt prezentate pe scurt câteva rezultate obținute de către alți autori cu privire

la analiza tensiunilor din materiale folosind metoda de investigare cu ultrasunete.

Tabeluk 3.5- Sinteza rezultatelor

Numele

cercetătorilor

Materialul

investigat

Frecvența

traductorului

Rezultate

H. Walaszek,

J. Hoblos,

P. Bouteille; [27]

Steel P460 HLE

Steel P265 X

Diferența dintre viteza de propagare a undelor

în zona fără sudură și viteza în zona cordonului

de sudură este 12,5 [m/s] pentru oțel P460 HLE

respectiv 9 [m/s] pentru otel P265X.

Yashar Javadi,

Vagelis Plevris,

Mehdi Ahmadi

Najafabadi;[28]

AISI stainless steel

304

Carbon Steel A106-

B

1 MHz,

2 MHz,

4 MHz,

5 MHz;

Valorile tensiunilor reziduale sunt mai mari la

oțelul inoxidabil (AISI 304) față de oțelul

carbon A106-B, din cauza că eforturile de

curgere sunt mai mari in AISI 304.

Yashar Javadi,

Hamed Salimi,

Hadizadeh

Raeisi,

Mehdi Ahmadi

Najafabadi;[10]

Austenitic stainless

steel

(otel inoxidabil)

1 MHz,

2 MHz,

4 MHz,

5 MHz;

O dată cu creșterea frecventei se observa că

apar diferențe între rezultatele obținute prin

metoda elementelor finite și metoda cu

ultrasunete.

Când grosimea piesei este de ordinul a câtorva

milimetri se recomandă ca măsurătorile să se

facă la ambele capete.

Metoda de investigare cu unde longitudinale

măsoară media tensiunilor în zona de acțiune a

fasciculului traductorului.

Fatih UZUN,

Ali Nezihi

BILGE;[29]

316L stainless steel

(otel inoxidabil)

Viteza undelor crește în placa fără sudură și

scade în placa sudată.

Tensiunile reziduale pentru fiecare punct sunt

calculate folosind relația schimbărilor de viteză

a undelor ultrasonice și tensiunile reziduale

provocate de gradientul de căldură.

M. Sgalla,

D. Vangi;[30]

Aluminiu

Steel (oțel)

5MHz Autorul dezvoltă o metodă prin care se poate

elimina influența temperaturii asupra vitezei de

propagare a undelor ultrasonore în timpul

măsurării tensiunilor.

23

3.6. Planul de experimentare

Un demers științific care își propune să găsească răspunsul la o anumită problemă, are la bază

o metodologie de cercetare specifică ce cuprinde metodele și tehnicile utilizate în vederea îndeplinirii

obiectivelor stabilite. Alegerea metodelor de cercetare utilizate este în strânsă legătură cu obiectivele

pe care mi le-am propus în lucrarea de față, depinzând de natura fenomenelor studiate.

Cercetarea experimentală propriu-zisă, tratează aspectele referitoare la identificarea şi analiza

tensiunilor interne din materialele metalice. Motivația pentru această cercetare este aceea de a

rezolva anumite probleme de interpretare în cazul prezenței tensiunilor.

3.7. Concluzii

Rezultatele obținute, pana în momentul actual, permit formularea următoarelor concluzii:

C1 Pentru exploatarea acestui demers, s-a efectuat o analiză a factorilor care intervin în timpul

procesului de investigare, a interacțiunilor dintre aceştia cu scopul de a elimina posibilele erori de

interpretare.

Fig.3.6.a Metodologia realizării experimentelor

ETAPELE CERCETĂRII EXPERIMENTALE

Crearea unor modele de simulare 3D a experimentelor

Identificarea studiilor de caz

Alegerea semifabricatelor și pregătirea probelor

Realizarea experimentelor

Prelucrarea datelor

Discuții/Recomandări/Concluzii

24

C2 S-a realizat o sinteză a rezultatelor obținute de alți autori cu privire la analiza tensiunilor

interne din materialele metalice.

C3 Din literatura de specialitate se recomandă folosirea unui cuplant mai puțin vâscos atunci

când se fac măsurători folosind traductoare cu unde longitudinale.

C4 O problemă care trebuie tratată este legată de capabilitatea traductorilor. Pentru a evita

interpretările incorecte, este necesar să se impună condiția: B ≥ N, unde: N: zona Fresnel a

traductorului și B lățimea epruvetei. Se recomandă utilizarea traductorilor cu zona Fresnel cât mai

mică.

C5 Sursele de eroare sunt legate de grosimea cuplantului, distanța de propagare a undei și alte

efecte ale materialului, cum ar fi textura acestuia. Este necesară o pregătire minimală a suprafeței, în

general prin curățarea suprafeței (suprafața lucioasă).

C6 Din literatura de specialitate studiată se poate evidenția faptul că frecvențele utilizate pentru

analiza tensiunilor se încadrează de cele mai multe ori în plaja 2- 20MHz.

C7 Rolul studiilor comparative este de a confirma sau informa și prin alte metode decât cea cu

ultrasunete existența tensiunilor și a deformațiilor în piesele supuse testării.

Capitolul 4. Cercetări cu privire la dimensionarea fasciculului ultrasonic

4.1. Divergența fasciculului ultrasonic

Unghiul de divergență caracterizează directivitatea traductorului ultrasonic şi poate fi

calculat cu relația:

sin θ = 1,22 fD

V

⋅, [28] (1)

Unde:

θ = unghiul de divergență (°)

V = viteza sunetului în material (m/s);

D = diametrul traductorului (m)

f = frecvența traductorului (MHz).

În figura 4.1. este repezentată imaginea unui fascicul de unde ultrasonice ce se propagă în

material. Se poate observa ca unghiul de divergență θ este jumătate din unghiul fasciculului de

răspândire α .

25

Fig.4.1. Divergența fasciculului ultrasonic

Valorile unghiului de divergentă pentru celelalte tipuri de traductoare ultrasonice, cu fascicul

perpendicular cu unde sunt centralizate, existente în cadrul laboratorului in Tabelul 4.1:

Tabelul 4.1 Verificarea unghiului de divergență

Nr. Crt.

Tip traductor D [m] F [Hz]

V [m/sec]

θ [0] α [0]

1. Traductor ultrasonic cu contact, cu fascicul perpendicular, cu membrană protectivă schimbabilă (B4S)

0.024 4x106 5960 4.3 8.6

2. Traductor ultrasonic cu contact, cu fascicul perpendicular, cu membrană protectivă schimbabilă (MB4S)

0.01 4x106 5960 10.3 20.6

3. Traductor ultrasonic cu contact ceramic, cu fascicul perpendicular (K5K)

0.005 5x106 5960 16.4 32.8

4. Traductor ultrasonic cu contact ceramic, cu fascicul perpendicular (K15K)

0.005 15x106 5960 5.5 11

5. Traductor ultrasonic cu contact, cu fascicul perpendicular, sau linie întârziere (G5KB-F)

0.01 5x106 5960 8.2 16.4

6.

Traductor ultrasonic cu contact, cu fascicul perpendicular, sau linie întârziere (G15MN)

0.005

15x106 5960 5.5 11

4.2. Zona Fresnel

Zona Fresnel este situată între emițător şi ultimul maxim al intensității ultrasunetelor ce se

află la distanța ��

�� față de cristalul piezoelectric al traductorului. În cazul traductoarelor ultrasonice

normale (cu formă circulară a plăcuței piezoelectrice), se transmit inițial unde de aceeaşi amplitudine

şi fază pe întreaga suprafață [7]. Dimensiunea câmpului apropiat pentru acest tip de traductoare,

poate fi determinată cu relația:

2

4

DN

λ= sau

2

4

D FN

V=

Unde:

N = zona Fresnel, [m];

α θ

N

26

λ = lungimea de undă, [m];

V = viteza de propagare a ultrasunetelor, [m/s];

F = frecvența traductorului, [MHz];

D = diametrul traductorului (mm)

Verificările au fost realizate în scopul de a determina dimensiunea zonei în care tensiunile nu

pot fi detectate. Măsurătorile au fost efectuate pe probe din oțel, viteza de transmitere a sunetului

prin acest material fiind de 5960 [m /s].

Tabelul 4.2. Verificarea dimensiunii “ N”

Nr.Crt.

Denumire Traductor

Parametrii traductorului N catalog N calculat

D mm F [Hz] V [m/s] mm mm 1.

Traductor ultrasonic cu contact, cu fascicul perpendicular, cu membrană protectivă schimbabilă (B4S)

24

4

5960

88

96.6

2.

Traductor ultrasonic cu contact, cu fascicul perpendicular, cu membrană protectivă schimbabilă (MB4S)

10

4

5960

16

16.8

3.

Traductor ultrasonic cu contact ceramic, cu fascicul perpendicular (K5K)

5

5

5960

5

5.2

4.

Traductor ultrasonic cu contact ceramic, cu fascicul perpendicular(K15K)

5

15

5960

15

15,7

5.

Traductor ultrasonic cu contact, cu fascicul perpendicular,(G5KB-F)

10

5

5960

20

21

6.

Traductor ultrasonic cu contact, cu fascicul perpendicular, sau linie întârziere (G15MN)

5

15

5960

15

15,7

Aceste rezultate ajută foarte mult în evaluarea tensiunilor și mai ales a zonelor cu eventuale

tensiuni ce nu pot fi detectate, dar şi pentru alegerea traductorului, selectarea pieselor în vederea

testării. Spre exemplu nu putem efectua testări pe o piesă a cărei grosime este mai mică decât zona

Fresnel.

4.3. Capabilitatea traductorilor

O problemă care trebuie tratată este legată de capabilitatea traductorilor. Pentru a evita

interpretările incorecte, este necesar să se impună condiția 4.3

B ≥ N (4.3)

Unde:

N- zona Fresnel

B- lățimea epruvetei.

27

4.4. Concluzii

C1 Rolul rezultatelor obtinute in tabelul 4.1 si tabelul 4.2 este de a cunoaste preliminar

dimensiunea zonelor cu eventuale tensiuni interne ce nu pot fi detectate, dar şi pentru alegerea

traductorului, selectarea pieselor în vederea testării. Spre exemplu nu putem efectua testări pe o piesă

a cărei grosime este mai mică decât zona Fresnel.

C2 S-au identificat tipurile de traductori care indeplinesc conditia necesara evitarii

interpretarilor incorecte si care pot fi folositi pentru experimentările ulterioare.

C3 Asupra calităţii procesului de investigare cu ultrasunete au influenţe următorii factori:

determinarea zonei Fresnel a traductorului, determinarea unghiului de divergentă.

Capitolul 5. Contribu ții privind conceperea unui dispozitiv utilizabil pentru investigarea ultrasonică a tensiunilor din materiale metalice

5.1. Considerații asupra aspectelor de proiectare constructivă a unui dispozitiv utilizabil pentru investigarea ultrasonică a pieselor din materiale metalice

Fig.5.1. Identificarea unei soluții pentru conceperea dispozitivului

După cum se poate vedea în figura 5.1 echipamentul de investigare USLT 2000, traductorul,

piesa de examinat trebuie adaptate la un dispozitiv care să asigure respectarea unui set de cerinţe:

- Să răspundă abordării încărcare-măsurare

- Să răspundă abordării detensionare-măsurare

- Testarea pieselor cu geometrii și dimensiuni diferite

Transmițător/Receptor Mediul de cuplare

USLT 2000-PC

Krautkramer

Dispozitiv utilizabil

pentru testarea

tensiunilor cu

Traductor

ultrasonic Piesa de examinat

Să răspundă abordării încărcare-măsurare

Să răspundă abordării detensionare-măsurare

Testarea pieselor cu geometrii și dimensiuni

Cerințe

28

5.2. Identificarea unei soluții constructive de dispozitiv utilizabil pentru studiul

experimental al tensiunilor interne

Având la bază obiectivele propuse în acest scop, în cadrul figurii 5.2.a. este prezentată o

variantă de dispozitiv ce ar putea fi utilizată pentru analiza tensiunilor interne din materiale metalice.

Pentru a evita posibilele erori, s-a conceput acest dispozitiv într-un program de proiectare CAD

(SolidWorks), astfel încât să permită realizarea investigațiilor cu ultrasunete, la o precizie mult mai

ridicată (Fig.5.2.b.)

Fig.5.2.a. Soluția constructivă a dispozitivului utilizabil pentru analiza tensiunilor interne din

subansamblurile sudate

1- Inel blocarea; 2- Probă; 3- Placa superioară; 4- Disc 10; 5- Disc 5 mm; 6- Furtun;

7- Cilindru hidraulic; 8- Placa inferioară ; 9- Pompa hidraulică.

Rolul funcțional al acestui dispozitiv este acela de a putea permite tensionarea probelor și

efectuarea măsurătorilor cu ultrasunete, respectiv detensionarea și din nou măsurarea.

Fig.5.2.b. Simulare proces măsurare în SolidWorks

Alt rol important îl ocupă posibilitatea efectuării investigațiilor cu ultrasunete a pieselor

metalice cu geometrii şi dimensiuni diferite. Pompa manuală (9) se constituie drept sursă de presiune

29

înaltă, independentă, pentru alimentarea cilindrului hidraulic cu simplă acțiune (7). Menținerea

sarcinii se realizează prin blocarea inelului de blocare (1). Rolul elementelor auxiliare (3),(4),(5),(8)

este de a ajusta cursa cilindrului și de a oferi stabilitate, precum și de a menține în stare de echilibru

ansamblul format din probă, cilindru.

În Fig.5.2.c. este prezentată imaginea de ansamblu a întregului sistem de investigare

ultrasonică, folosit pentru efectuarea studiilor experimentale propuse în cadrul temei de cercetare.

Fig.5.2.c. Sistem de investigare ultrasonică

5.3. Concluzii

C1 Există o gamă largă de echipamente şi aplicaţii dar pentru a raspunde unei testări specifice

aceste echipamente şi aplicaţii trebuie configurate sistemic. În figura 5.1 se prezintă principiul unei

astfel de configuraţii, iar în figurile 5.2.a şi 5.2.c se prezintă soluţiile constructive care materializează

sistemul de investigare.

C2 O soluţie constructivă care materializează un sistem de investigare cu ultrasunete trebuie să

soluţioneze cel puţin următoarele două probleme:

- să permită tensionarea probelor și efectuarea măsurătorilor cu ultrasunete, respectiv

detensionarea și din nou măsurarea.

- să ofere posibilitatea efectuării investigațiilor cu ultrasunete a pieselor metalice cu geometrii

şi dimensiuni diferite

C3 Ca urmare a rezultatelor obţinute cu acest sistem, la măsurători repetate, se poate afirma că

dispozitivul realizat îndeplineşte condiţiile pentru care a fost proiectat.

30

Capitolul 6. Contribu ții experimentale cu privire la investigarea cu ultrasunete a tensiunilor reziduale din subansamblurile sudate

Cercetarea noastră cu privire la estimarea stării de tensiune în piese din oțel sudate se bazează

pe dependența dintre viteza sunetului și modulul de elasticitate, folosind metoda de investigare cu

unde longitudinale. Pentru efectuarea experimentelor a fost proiectată o probă sub forma unui cadru.

Proba a fost tensionată folosind un echipament adaptat și rezultatele au fost utilizate în analiza cu

elemente finite (SolidWorks SimulationXpress) pentru a obține distribuția tensiunilor și deplasărilor.

Această abordare a permis amplasarea de puncte de măsurare pentru investigarea cu ultrasunete.

Investigația cu ultrasunete a fost făcută și prezentată în tabele comparative. Se constată că variația

vitezei sunetului pentru cele două stări ale piesei este, în medie, de 5,8 la mie. Valori particulare ale

tensiunilor reziduale sunt observate în punctele corespunzătoare zonei cu sudură sau în zona de

fuziune și zona afectată de căldură. Investigația cu ultrasunete permite evaluarea stării de tensiune în

volum a componentelor sudate cu o precizie acceptabilă.

Rezultate reprezentative sunt prezentate și comparate în cercetările publicate [31], [27], [32]

și [30].

Viteza undelor longitudinale este dată de relația 1 [1]:

2

LVρ λ µ= + (1), unde:

ρ – Densitatea materialului, [kg/m3];

LV – Viteza de propagare a undelor longitudinale, [m/s];

λ , µ – Parametrii Lamé.

Pentru a efectua experimentele a fost conceput un cadru de probă (vezi figura 6.1) format din

componentele: 1, 2, 3 cu șuruburile detașabile 5.

Fig. 6.1. Faza de pregătire a probelor a) Faza 1: Asamblare șuruburi detașabile;

b) Faza 2: Sudarea ansamblului; c) Faza 3: Scoaterea șuruburilor (detensionare); d) Faza 4: Proba

este tensionată cu ajutorului dispozitivului hidraulic-constrângere)

31

Pregătirea pentru sudură și sudura propriu-zisă este prezentată în Fig.6.2.

Fig.6.2 Pregătirea pentru sudură și sudura

După sudare, ansamblul este prelucrat pe o mașină de rectificat pentru asigurarea

paralelismului dintre suprafețe.

Fig.6.3 Rugozitatea suprafetelor rectificate măsurate pe direcție perpendiculară mișcării de avans

longitudinal a mesei

După rectificare, partea 2 este îndepărtată și subansamblul se deformează (detensionare) așa

cum se vede din Fig.6.1.c. Distanța inițială D (164.3 mm) devine D1 (160.3 mm).

Fig. 6.4 Proba supusă testării

Revenirea la cota D inițială se face cu ajutorul unui cilindru hidraulic acționat de o pompă

(Fig.6.1.d). O vedere a probei supusă testării este prezentată în Fig.6.4.

32

Fig.6.5 Echipamentul de investigație

Materialul probei este USt.37-2 (DIN 17100) C% 0.25; P% 0.065; S% 0.065; N% 0.009;

Rezistenta la rupere: 340 pana la 470 N/mm2; Limita superioară de curgere: 225 N/mm2.

Proba a fost încărcată folosind dispozitivul din Fig.6.5, până când s-a obținut cota inițială D

(164.3 mm). În acel moment s-a măsurat și forța necesară revenirii la cota D inițială (valoarea forței:

5508 N). Analiza distribuției tensiunilor și a deformațiilor a fost realizată în Solid Works 2010,

modulul Simulation Xpress Analysis Wizard, vezi Fig.6.6. Simulările au rolul de a evidenția zona

optimă de măsurare și de a cunoaște valoarea tensiunilor și a deformațiilor în ansamblu.

Se definește ca fiind zona optimă de măsurare intervalul unde tensiunile sunt mai

proeminente și uniform distribuite.

Fig.6.6. Analiza tensiunilor

33

Fig.6.6 Analiza Deformațiilor

Această abordare a permis amplasarea punctelor de interes pentru investigarea cu ultrasunete

a subansamblului. Punctele în care se vor face măsurătorile sunt marcate în Fig.6.7.b, 6.7.c.

Aceste puncte au fost investigate cu ultrasunete pe proba supusă investigațiilor în două

moduri: proba încărcată (cu constrângere ) și proba eliberată (fără constrângere).

Fig. 6.7.a. Localizarea punctelor de măsurare pe proba etalon

34

Fig. 6.7. b. Localizarea punctelor de măsurare pe proba sudată

Fig.6.7.c. Localizarea punctelor de măsurare în funcție de starea de tensiuni, obținută din analiza cu

elemente finite

Placa 2 (vezi Fig.6.1 și Fig.6.6.a) a fost investigată ca o piesă standard (care nu este supusă

tensiunilor reziduale).

Așa cum este menționat mai sus, partea 2 (vezi Fig.6.1 și Fig. 6.6.a) este considerată ca un

etalon pentru calibrarea traductorului. Au fost făcute mai multe măsurători în opt puncte, valorile

vitezei de propagare și starea de tensiuni corespunzătoare sunt prezentate în Tabelul 6.1. Există

diferențe între valorile măsurate pe diferite puncte. Din acest motiv, se calculează abaterea medie și

standard. Credem că aceste diferențe pot fi din cauza condiției de cuplare instabile la nivelul

traductor-probă.

Tabelul 6.1 Viteza de propagare a undelor longitudinale si valoarea tensiunilor pe proba etalon

35

Valoarea medie

Deviația standard

Valoarea mediană

Punctul D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8

VL [m/s]

5913 5924 5921 5919 5916 5927 5924 5934 5922 6 5923

Tensiunea [N/mm2]

-5 3 1 -1 -3 5 3 10 2 4 2

Valoarea de 5922 m/s este considerată, viteza de propagare a sunetului, etalon.

Tabelul 6.2 Viteza de propagare a undelor longitudinale și analiza tensiunilor

Punctul VL [m/s] Δσ1 Diferența dintre starea de tensiune în proba constrânsa și starea de tensiune în proba fără constrângere [N/mm2]

Δσ2 Diferența între starea de tensiune în proba fără constrângere și starea de tensiune în proba etalon [N/mm2]

Δσ3 Diferența între starea de tensiune în proba cu constrângere și starea de tensiune în proba etalon [N/mm2]

Proba fără constrângere

Proba cu constrângere

S1 5904 5908 2,84 -11,39 -8,55

E4 5890 5879 -7,79 -21,33 -29,13

E3 5931 5971 28,66 7,85 36,51

E2 5934 5975 29,40 9,99 39,39

E1 5924 5977 37,98 2,85 40,83

E0 5932 5981 35,15 8,56 43,71

E5 5925 5976 36,54 3,57 40,11

E6 5920 5973 37,95 0,00 37,95

E7 5930 5971 29,38 7,13 36,51

E8 5889 5892 2,13 -22,04 -19,91

S2 5861 5915 38,29 -41,85 -3,56

Tabelul 6.3 Viteza de propagare a undelor longitudinale și valoarea tensiunilor din analiza cu elemente finite

Punctul VL [m/s]

σ [N/mm2]

Punctul VL [m/s]

σ [N/mm2]

Punctul σ [N/mm2]

VL [m/s]

A1 5874 -33 B1 5934 10 C1 34 5872

A2 5854 -47 B2 5882 -27 C2 40 5864

A3 5871 -35 B3 5968 34 C3 35 5870

A4 5877 -31 B4 5919 -1 C4 38 5866

A5 5869 -36 B5 5927 5 C5 29 5879

A6 5867 -38 B6 5923 2 C6 39 5865

A7 5872 -34 B7 5937 12 C7 32 5875

36

6.1. Concluzii

C1 Scăderea timpului de propagare poate fi interpretată ca o descreștere a tracțiunii sau o creștere

a tensiunilor de compresie [25]. Pentru a facilita interpretarea acestei axiome este prezentat în

Tabelul 6.4 cum evoluează tensiunile în raport cu variația vitezei de propagare a undelor ultrasonore.

Tabelul 6.4 Evoluția tensiunilor în raport cu variația vitezei de propagare a undelor ultrasonore (interpretare)

Timpul de propagare

Viteza de propagare

Tensiuni de întindere Tensiuni de compresiune

Legenda : Scădere

Creștere

C2 Din Tabelul 6.2 se constată că variația vitezei sunetului pentru cele două stări la care este

supusa piesa de investigat este, în medie, de 5,8 la mie. Această modificare corespunde datelor din

literatura de specialitate, literatura de specialitate prezintă schimbări de 5 la mie în viteza sunetului în

raport cu starea de tensiune reziduală.

C3 Există diferențe semnificative între valoarea a tensiunilor dintre cele două stări de încărcare

ale piesei (a se vedea coloana Δσ1 Diferența între starea de tensiune în proba cu constrângere și

starea de tensiune în proba fără constrângere [N/mm2]). Valorile particulare ale valorilor tensiunilor

reziduale sunt observate pentru punctele S1, E4 și E8, S2 corespunzătoare zonelor cu sudură sau în

zona de fuziune și zona afectată de căldură.

C4 Analiza datelor pe coloana Δσ2 (Diferența dintre starea de tensiune în proba fără

constrângere și starea de tensiune în proba standard [N/mm2]) arată diferențe semnificative în

zonele specifice porțiunilor cu sudură sau zonelor de fuziune și zona afectată termic (S1, E4, E8, S2).

C5 Analiza datelor pe coloana Δσ3 (Diferența dintre starea de tensiune în proba cu constrângere

și starea de tensiune în proba standard [N/mm2]) arată distribuția tensiunilor reziduale pentru starea

de încarnare (proba tensionată) în raport cu piesa standard. Se observă, din nou, valorile particulare

ale tensiunilor pentru zona de sudură sau de fuziune și zona afectată de căldură (S1, E4, E8, și S2).

C6 Datele din Tabelul 6.4 arată că valorile obținute cu ajutorul investigațiilor cu ultrasunete și

valorile obținute prin metoda elementelor finite FEA (a se vedea Fig.6.6.c) sunt sincrone. Mai mult

decât atât, datele obținute prin investigații cu ultrasunete permit evidențierea zonelor de întindere sau

zonelor de compresie.

37

Capitolul 7. Contribu ții experimentale cu privire la studiul efectului de margine asupra tensiunilor reziduale din asamblările sudate

Cercetările noastre anterioare pentru a estima tensiunea reziduală în piesele sudate din oțel s-

au bazat pe dependența dintre viteza sunetului și modulul elastic folosind viteza undelor

longitudinale. Există multe metode care pot fi utilizate pentru a caracteriza răspândirea fasciculului

[33] [34] [35] [36]. O aproximare a dispersiei fasciculului poate fi calculată folosind Ecuația 1[33] .

0.514*sin

2 2* *

c

a f

θ = (1)

unde:

θ - unghiul de divergență al fasciculului de la linia de centru până la punctul unde semnalul

este la jumătatea rezistenței;

c - viteza sunetului [cm/s];

a - raza traductorului [cm];

f - frecvența [Hz];

Fig.7.1. Semnal obținut când traductorul se apropie de marginea probei a) – poziția traductorului

care se apropie de marginea laterală a probei; b) – poziția traductorului care se apropie de mijlocul probei;

c) – poziția traductorului care se apropie de marginea laterală opusă a probei)

38

Semnalul obținut când suprafața unei probe se apropie de o margine a probelor este cunoscut

ca efect de margine [37]. În Fig.7.1 sunt prezentate semnale obținute pentru diferite poziții ale

traductorului legate de o probă.

Pentru a simula diferite poziții ale traductorului legate de o probă am modelat traductorul,

prin calcularea divergenței fasciculului folosind ecuațiile 1-3 și modelul este prezentat în Fig.7.2.

Așa cum este prezentat în Fig.7.2, unghiul de divergență este de 16,86 grade, iar unghiul de dispersie

a fasciculului este dublu (33,72 grade).

Fig.7.2. Modelul traductorului cu caracteristicile fasciculului

Înțelegerea semnalelor observate în timpul cercetarilor necesită caracterizarea câmpului sonor

generat de un traductor.

Pe baza considerațiilor de mai sus, în timpul cercetărilor anterioare, am ajuns să suspectăm

influența efectului de margine asupra preciziei analizei tensiunilor reziduale în piesele sudate din

oțel, folosind ultrasunete, în special la măsurătorile vitezei sunetului.

Prin urmare, ipoteza este că efectul de margine influențează măsurătorile vitezei sunetului, iar

noi experimente trebuie efectuate utilizând probe care permit evitarea sau diminuarea efectului de

margine.

Pentru experimentare am folosit un echipament și o metodologie anterioare [38] și o scurtă

descriere este prezentată în continuare. Proba a fost proiectată ca un cadru (vezi Fig.7.4), așa cum

este prezentat: părțile 1, 2 și 3 au fost detașabile prin șuruburile 5. Distanța dintre părțile 1 și 3 este

asigurată de partea 2 și distanța este în această etapă valoarea D. Ansamblul astfel obținut este

dezvoltat prin sudarea cu partea 4.

39

Fig.7.4. Faze în pregătirea probelor; a) Faza 1: Un ansamblu cu șuruburi detașabile; b) Faza 2: Asamblare prin sudare; c) Faza 3: Demontarea șuruburilor ansamblului;

d) Faza 4: Încărcarea probelor utilizând un cilindru hidraulic

După rectificare, partea 2 este îndepărtată, iar subansamblul este deformat (deflecție) așa cum

se vede în Fig.7.4.c. Distanța inițială D (165 mm) devine D1 (161 mm).. Pentru a diminua efectul de

margine, proba a fost divizată (vezi Fig.7.4 c) în probe de 10,47 mm, 25,55 mm și 57,37 mm.

a) b) c)

Înainte de divizare, proba (98,2 mm) a fost încărcată cu ajutorul echipamentului (vezi

Fig.7.4.d. până la dimensiunea inițială D (165 mm). La acel moment, forța a fost măsurată (valoarea

este de 6730 N).

Fig. 7.8. Locația punctelor de măsurare.

Fig. 7.5. Pregatirea pentru sudură și sudura

Fig. 7.6. Probe supuse cercetării

40

Fig. 7.9. Viteza longitudinală măsurată în punctul A (probele 98,2 mm;10,47 mm; 25,55 mm; 57, 37 mm)

Fig. 7.10. Viteza longitudinală măsurată în punctul B (probele 98,2 mm;10,47 mm; 25,55 mm; 57, 37 mm)

Fig.7.11. Viteza longitudinală măsurată în punctul C (probele 98,2 mm;10,47 mm; 25,55 mm; 57, 37 mm)

Vite

za u

nd

elo

r lo

ng

itud

ina

le (

mm

)

Punctele măsurate

Vite

za u

nd

elo

r lo

ng

itud

ina

le (

mm

)

Punctele măsurate

Vite

za u

nd

elo

r lo

ng

itud

ina

le (

mm

)

Punctele măsurate

Condiții de experimentare: Ra :1,76 µm Material: USt.37-2 Traductor: K5K Temperatura mediului: 20°C

Condiții de experimentare: Ra :1,76 µm Material: USt.37-2 Traductor: K5K Temperatura mediului : 20°C


41

După cum se poate vedea în Fig.7.9, Fig.7.10, Fig.7.11, prima remarcă este că probele de

10,47 mm și 25,55 mm sunt plasate la margini: proba de 10,47 la marginea superioară și proba de

25,55 mm la marginea inferioară. Între aceste două margini este plasată proba de 98,2 mm deasupra

probei de 57,37 mm.

Din perspectiva efectului de margine, este dificil de interpretat acest fapt, plasarea unei probe

de 10,47 mm și 25,55 mm la margini și probele de 98,2 mm și 57,37 mm între aceste două margini

este greu de interpretat. Din perspectiva efectului de margine era de așteptat ca aranjamentul

graficelor din Fig.7.9, Fig.7.10, Fig.7.11 să fie o serie ordonată de probe de 10.47 mm; 25,55 mm;

57,37 mm; 98, 2 mm, sau invers, dar respectă una din aceste două serii ordonate.

Tabelul 7.1 Viteza undelor longitudinale și analiza tensiunilor pentru proba de 98.2 mm

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

cte

le d

e

măs

ura

re A

[N

/mm

2]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re B

[N

/mm

2]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re C

[N

/mm

2]

A1 5910,80 B1 5896,00 C1 5904,80 -7 -17 11 A2 5904,00 B2 5903,20 C2 5903,80 -11 -12 12 A3 5912,80 B3 5905,00 C3 5910,20 -5 -11 7 A4 5911,40 B4 5907,20 C4 5900,80 -6 -9 14 A5 5915,20 B5 5906,00 C5 5909,80 -3 -10 7 A6 5906,80 B6 5897,40 C6 5902,60 -9 -16 12 A7 5912,20 B7 5900,80 C7 5907,80 -6 -14 9


Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re A

[N

/mm

2]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re B

[N

/mm

2]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re C

[N

/mm

2]

A1 5931,60 B1 5933,60 C1 5940,00 8 10 -14 A2 5932,00 B2 5941,40 C2 5931,00 9 15 -8 A3 5942,20 B3 5930,80 C3 5925,80 16 8 -4 A4 5939,60 B4 5936,00 C4 5944,80 14 11 -18 A5 5929,40 B5 5932,20 C5 5933,80 7 9 -10 A6 5934,40 B6 5921,40 C6 5934,60 10 1 -10 A7 5933,80 B7 5934,80 C7 5933,60 10 11 -10

42

Tabelul 7.3 Viteza undelor longitudinale și analiza tensiunilor pentru proba de 25.55 mm P

un

ct d

e măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re A

[N

/mm

2]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re B

[N

/mm

2]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re C

[N

/mm

2]



Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re A

[N

/mm

2]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re B

[N

/mm

2]

Va

riaț

ia t

en

siu

nii

față

de

pro

ba s

tan

da

rd

pe

ntr

u p

un

ctu

l de

măs

ura

re C

[N

/mm

2]


7.1. Concluzii

C1 Din perspectiva variației tensiunilor reziduale, așa cum rezultă din Tabelul 7.1, Tabelul 7.2,

Tabelul 7.3, Tabelul 7.4, aranjamentul graficelor din Fig.7.9, Fig.7.10, Fig.7.11 poate fi interpretat ca

o variație a tensiunilor în probe de la margine la mijloc. În timp ce proba de 98,2 mm prezintă

variația globală a tensiunii, fiecare altă probă prezintă variația de tensiune reziduală locală.

C2 Ipoteza privind influența efectului de margine asupra măsurătorilor vitezei sunetului nu este

validată. "Deși este necesară luarea în considerare a răspândirii fasciculului la efectuarea unei

inspecții ultrasonice, este important de observat că, în câmpul îndepărtat, presiunea acustică

maximă se găsește întotdeauna de-a lungul axei acustice (linia centrală) a traductorului. Prin

urmare, cele mai puternice reflecții sunt susceptibile să vină din zona din față a traductorului" [39].

43

C3 Deci, dacă este considerat primul semnal (marcat în ferestrele din Fig.7.1) care a ajuns pe axa

acustică a traductorului, în investigarea practică, efectul de margine asupra măsurării vitezei

sunetului poate fi considerat minim. În piesele sudate, tensiunile variază de la margine la mijloc. În

timp ce proba de 98,2 mm prezintă variația globală a tensiunii, fiecare altă probă prezintă variația de

tensiune locală.

C4 Experimentele viitoare trebuie realizate prin divizarea unei probe în mai multe eșantioane

egale și investigarea distribuției tensiunilor reziduale în fiecare probă rezultată. Se așteaptă să se

ajungă la o distribuție mai precisă a tensiunii reziduale în părțile sudate.

Capitolul 8. Contributii experimentale cu privire l a distrubutia tensiunilor reziduale folosind metoda de investigare cu ultrasunte

Acest capitol își propune să investigheze modul de distribuție tensiunilor reziduale în probe

identice obținute prin împărțirea, perpendicular pe linia de sudare, a unei probe inițiale sudate.

Experimentele au fost realizate folosind echipamente și metodologii anterioare [38] [40] și o

scurtă descriere este prezentată în continuare. Proba a fost concepută ca un cadru cu o parte

detașabilă (vezi Fig.8.1).

Proba astfel obținută este investigată cu ultrasunete ca proba P (vezi figura 8.7). După

aceasta, partea detașabilă este îndepărtată (vezi Fig.8.3) și partea rezultată este împărțită în șase părți

egale denumite ca P1, P2, P3, P4, P5, P6 (vezi Fig.8.2 și Fig.8.4). Fiecare probă P1-P6 a fost

prelucrată pe o mașină de rectificat pentru a asigura suprafețe paralele (în aceeași manieră ca proba

Fig.8.1. Proba P concepută ca un cadru cu o parte detașabilă.

Fig.8.2. Probele rezultate din împărțirea probei P (în probele P1-P6).

44

P). Fiecare dintre probele P1-P6 a fost marcat cu diviziuni pentru a marca punctele de măsurare (vezi

Fig.8.5).

Fig. 8.7. Prezentare generală a

investigării cu ultrasunete a probei P.

Fig. 8.8. Prezentare generală a investigării cu

ultrasunete a probelor P1-P6.

Fig. 8.3. Vedere a probei P. Fig. 8.4. Vedere a probelor P1-P6.

Fig.8.5. Probele marcate cu diviziuni pentru localizarea punctelor de măsurare.

Fig.8.6. Extensie cu șurub pentru a aduce proba la poziția inițială cerută.

45

Așa cum s-a menționat anterior, punctele de interes marcate ca serie de puncte A1, A2, A3,

A4, A5, A6, A7; B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7; C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 au fost investigate pentru

fiecare probă P1-P6 supusa incarcarii (cu constrângeri). Pentru fiecare punct mai multe măsurători

(minim cinci) au fost făcute. Pentru a aprecia dacă o piesă a datelor experimentale dintr-un set de

observații este probabil să fie fals (greșit) a fost aplicat criteriul lui Chauvenet [41]

Fig. 8.9. Locația punctelor de măsurare

Fig. 8.10. Viteza undei longitudinale măsurată în punctele A (probele P, P1, P2, P3, P4, P5, P6)

Vite

za u

nd

elo

r lo

ng

itud

ina

le (

mm

)

Punctele măsurate


46

Fig. 8.11. Viteza undei longitudinale măsurată în punctele B (probele P, P1, P2, P3, P4, P5, P6).

Fig. 8.12. Viteza undei longitudinale măsurată în punctele C (probele P, P1, P2, P3, P4, P5, P6).

În tabelele de mai jos ΔσA, ΔσB, ΔσC reprezintă variația tensiunilor raportat la proba (etalonul)

standard pentru punctele măsurate.

Tabelul 8.1. Analiza vitezei undei longitudinale și starea tensiunilor asupra probei P.

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s] ΔσA

[N/mm2]

ΔσB [N/mm2]

ΔσC [N/mm2]

A1 5916,40 B1 5895,00 C1 5903,40 -3 -18 -12

A2 5913,20 B2 5913,80 C2 5910,60 -5 -4 -7

A3 5875,20 B3 5895,20 C3 5899,60 -32 -18 -15

A4 5883,00 B4 5933,00 C4 5907,40 -26 9 -9

A5 5874,20 B5 5900,00 C5 5880,80 -33 -14 -28

A6 5911,40 B6 5878,00 C6 5919,60 -6 -30 0

A7 5907,00 B7 5897,20 C7 5901,40 -9 -16 -13

Vite

za u

nd

elo

r lo

ng

itud

ina

le (

mm

)

Punctele măsurate


Vite

za u

nd

elo

r lo

ng

itud

inale

(m

m)

Punctele măsurate


47

Tabelul 8.2. Analiza vitezei undei longitudinale și starea tensiunilor asupra probei P1. P

un

ct d

e

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s] ΔσA

[N/mm2]

ΔσB [N/mm2]

ΔσC [N/mm2]

A1 5745,00 B1 5734,40 C1 5744,20 -123 -130 -123

A2 5740,00 B2 5741,60 C2 5745,60 -126 -125 -122

A3 5744,80 B3 5751,40 C3 5950,20 -123 -118 22

A4 5755,80 B4 5759,00 C4 5952,60 -115 -113 23

A5 5747,60 B5 5751,80 C5 5950,20 -121 -118 22

A6 5737,20 B6 5743,00 C6 5745,40 -128 -124 -123

A7 5742,00 B7 5734,40 C7 5744,00 -125 -130 -124

Tabelul 8.3. Analiza vitezei undei longitudinale și starea tensiunilor asupra probei P2.

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s] ΔσA

[N/mm2]

ΔσB [N/mm2]

ΔσC [N/mm2]

A1 5748,40 B1 5736,60 C1 5747,00 -121 -129 -122

A2 5748,40 B2 5743,40 C2 5733,80 -121 -124 -131

A3 5735,60 B3 5749,40 C3 5942,20 -129 -120 16

A4 5744,20 B4 5749,40 C4 5746,60 -123 -120 -122

A5 5733,00 B5 5737,00 C5 5948,00 -131 -128 20

A6 5746,60 B6 5761,20 C6 5743,60 -122 -112 -124

A7 5743,00 B7 5743,00 C7 5732,00 -124 -124 -132


Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vit„

eza

un

de

i lo

ng

itud

ina

le

[m/s

] ΔσA [N/mm2]

ΔσB [N/mm2]

ΔσC [N/mm2]

A1 5743,60 B1 5736,80 C1 5736,40 -124 -129 -129

A2 5735,60 B2 5748,20 C2 5733,00 -129 -121 -131

A3 5752,60 B3 5744,20 C3 5728,60 -118 -123 -134

A4 5748,00 B4 5744,60 C4 5736,00 -121 -123 -129

A5 5747,80 B5 5738,40 C5 5731,20 -121 -127 -132

A6 5737,20 B6 5743,80 C6 5727,60 -128 -124 -135

A7 5741,60 B7 5743,40 C7 5742,80 -125 -124 -124

48

Tabelul 8.5. Analiza vitezei undei longitudinale și starea tensiunilor asupra probei P4. P

un

ct d

e

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s] ΔσA

[N/mm2]

ΔσB [N/mm2]

ΔσC [N/mm2]

A1 5930,40 B1 5947,20 C1 5951,00 7 19 22

A2 5942,40 B2 5920,00 C2 5947,40 16 0 20

A3 5936,80 B3 5923,00 C3 5932,20 12 2 9

A4 5930,00 B4 5925,80 C4 5941,20 7 4 15

A5 5928,00 B5 5922,40 C5 5920,40 6 2 0

A6 5943,60 B6 5937,00 C6 5939,20 17 12 14

A7 5937,20 B7 5947,00 C7 5947,80 12 19 20


Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s] ΔσA

[N/mm2]

ΔσB [N/mm2]

ΔσC [N/mm2]

A1 5753,00 B1 5745,20 C1 5750,20 -117 -123 -119

A2 5740,80 B2 5758,40 C2 5749,60 -126 -114 -120

A3 5748,40 B3 5737,20 C3 5747,60 -121 -128 -121

A4 5752,80 B4 5751,80 C4 5938,00 -118 -118 13

A5 5912,00 B5 5956,00 C5 5935,60 -6 26 11

A6 5748,40 B6 5750,60 C6 5731,80 -121 -119 -132

A7 5740,60 B7 5739,80 C7 5748,40 -126 -127 -121


Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s]

Pu

nct

de

măs

ura

re

Vite

za u

nd

ei

lon

gitu

din

ale

[m

/s] ΔσA

[N/mm2]

ΔσB [N/mm2]

ΔσC [N/mm2]

A1 5940,40 B1 5937,20 C1 5938,80 15 12 13

A2 5935,20 B2 5928,20 C2 5945,40 11 6 18

A3 5939,20 B3 5937,60 C3 5937,60 14 13 13

A4 5927,80 B4 5947,40 C4 5925,20 6 20 4

A5 5939,00 B5 5943,60 C5 5934,40 14 17 10

A6 5948,20 B6 5933,60 C6 5941,00 20 10 15

A7 5943,00 B7 5941,80 C7 5940,80 16 16 15

49

8.1. Concluzii

C1 Starea tensiunilor în proba P este cauzată de acțiunea simultană a forțelor F1 și F2 (vezi

figura 8.1). Pentru întreaga probă P efectul forțelor F1 și F2 determină starea tensiunilor descrisă în

Tabelul 8.1 și reprezentată de linia P pe graficele din Fig. 8.10-8.12. Se poate observa că prin

împărțirea probei P în șase părți egale distribuția tensiunilor în șase probe P1-P6 este diferită de

proba P. Pentru probele P1, P2, P3, P5 se observă o descreștere a vitezei longitudinale a undei, deci

o relaxare a materialului prin întindere.

C2 Este, de asemenea, remarcată creșterea vitezei longitudinale a undei pentru probele P4, P6

comparativ cu proba P, care poate fi interpretată ca o comprimare.

C3 Sunt, de asemenea, punctele locale P1 (C3, C4, C5), P2 (C3, C5), P5 (A5, B5, C4, C5) pentru

care viteza este diferită de alte puncte ale probei. Aceste valori particulare observate pot fi legate de

zona de sudură sau fuziune și zona afectată de căldură.

C4 Distribuția majorității punctelor pentru probele P1, P2, P3 și P4, P6 pe partea cealaltă a

probei P poate fi interpretat în relație cu direcția în care au fost realizate cordonele de sudură (vezi

Fig.8.1).

C5 Prin împărțirea probei P în șase părți egale, distribuția tensiunilor în cele șase probe P1-P6

este diferită de cea a probei P. Pentru probele P1, P2, P3, P5 există o descreștere a vitezei

longitudinale a undei, deci o relaxare a materialului prin întindere.

C6 S-a remarcat că pentru probele P4, P6 viteza longitudinală a undei a crescut comparativ cu

cea din proba P, ceea ce poate fi interpretată ca și comprimare.

C7 Zona de sudură sau fuziune și zona afectată de căldură au o influență deosebită asupra stărilor

de tensiune la punctele învecinate. Un exemplu al acesteia îl reprezintă distribuția tensiunilor în

punctele P1 (C3, C4, C5), P2 (C3, C5), P5 (A5, B5, C4, C5).

C8 Direcția în care straturile de sudare sunt efectuate are o influență semnificativă. Pentru

experimente straturile de sudare au fost efectuate în direcția săgeții (vezi Figura 8.1). Poate fi spus că

direcția sudurii a fost de la P6 către P1. Se poate observa că după împărțire, probele P1, P2, P3

(localizate la finalul cordonului de sudură) s-au întins, pe când probele P4, P6 (localizate la începutul

cablului de sudură) s-au comprimat.

C9 Variația tensiunilor în punctele măsurate, în valori absolute, este între 0 și 132 N/mm2.

Variații similare sunt identificate în lucrări similare din literatură de specialitate [29]. Studiile de caz

sunt, totuși, particulare, și identificarea similitudinilor nu este întotdeauna ușoară.

50

C10 Comportamentul probei P5 este mai curând similar probelor P1, P2, P3 și nu probelor P4, P6,

așa cum ar fi de așteptat, ar conduce la ipoteza că ordinea împărțirii probei inițiale în probele P1-P6

este importantă.

C12 De asemenea, poate fi suspectat că o parte din distribuția tensiunilor în probe după divizare o

are dimensiunea fantei de tăiere.

C13 Luând în considerare cel menționate mai sus, noile cercetări pot fi continuate considerând

ordinea divizării în probe mai mici, parametrii regimului de sudare și caracteristicile zonei afectate

de căldură.

Capitolul 9. Concluzii finale asupra cercetărilor teoretice şi experimentale din cadrul temei abordate. Contribuții proprii la rezolvarea temei. Direcții posibile de extindere a cercetărilor.

9.1. Concluzii finale asupra cercetărilor teoretice şi experimentale din cadrul temei abordate

Demersurile ştiințifice desfăşurate în cadrul temei „Contribuții cu privire la investigarea cu

ultrasunete a tensiunilor interne din materiale metalice” configurate cum este prezentat în cuprins,

au permis analiza unui domeniu vast şi complex, investigarea cu ultrasunete, dintr-o perspectivă –

aplicativ - tehnologică. Din această perspectivă, asupra domeniului s-au efectuat cercetări teoretice şi

experimentale, iar rezultatele au permis formularea de concluzii aşa cum sunt prezentate în cele ce

urmează:

• Din Tabelul 6.2 se constată că variația vitezei sunetului pentru cele două stări la care este

supusă piesa de investigat este, în medie, de 5,8 la mie. Această modificare corespunde

datelor din literatura de specialitate, literatura de specialitate prezintă schimbări de 5 la

mie în viteza sunetului în raport cu starea de tensiuni reziduale.

• Datele din Tabelul 6.4 arată că valorile obținute cu ajutorul investigațiilor cu ultrasunete

și valorile obținute prin metoda elementelor finite FEA (a se vedea Fig.6.6.c) sunt

sincrone. Mai mult decât atât, datele obținute prin investigații cu ultrasunete permit

evidențierea zonelor de întindere sau zone de compresie.

• Din perspectiva variației tensiunilor reziduale, așa cum rezultă din Tabelul 7.1, Tabelul

7.2, Tabelul 7.3, Tabelul 7.4, aranjamentul graficelor din Fig.7.9, Fig.7.10, Fig.7.11 poate

fi interpretat ca o variație a tensiunilor în probe de la margine la mijloc. În timp ce proba

de 98,2 mm prezintă variația globală a tensiunii, fiecare altă probă prezintă variația de

tensiune reziduală locală.

51

• Investigațiile cu ultrasunete permit evaluarea stării de tensiune în volum în componentele

sudate cu o precizie acceptabilă. Pentru a obține valorile tensiunilor este necesară

evaluarea constantelor elastice ale materialului.

• Majoritatea procedeelor de fabricație (turnarea, deformarea plastică, sudarea, prelucrările

prin așchiere) introduc în materialul pieselor tensiuni remanente care modifică în mod

substanțial performanțele în exploatare ale acestora.

• Marile avantaje ale tehnicilor cu ultrasunete sunt colectarea rapidă de date, instrumentația

portabilă, controlul lipsit de radiații, posibilitatea măsurării locului geometric al punctelor

sau a timpului continuu și costurile reduse. Totuși, pentru a obține valori cantitative ale

tensiunii, tehnicile cu ultrasunete necesită evaluarea proprietăților elastice. Prin urmare,

este important să fie cunoscută precis misiunea analizei stării de tensiune.

• Tehnicile cu ultrasunete permit estimarea tensiunilor de suprafață și de volum ale pieselor

supuse investigării.

• Metoda de investigare cu ultrasunete poate fi aplicată materialelor metalice şi nemetalice,

capabile să propage unde ultrasonice cu frecvențe cuprinse între 2 şi 20 MHz.

• Datorită faptului că traductorii ultrasonori se uzează și, prin urmare, își modifică

proprietățile este importantă folosirea unor epruvete de referință cu proprietăți constante.

Măsurând timpul de propagare al undelor ultrasonore ce se propagă prin probă, condițiile

senzorilor cu ultrasunete trebuie documentate. O procedură similară este recomandată

pentru luarea în considerare a diferitelor temperaturi ale probei.

• Scăderea timpului de propagare poate fi interpretată ca o descreștere a tracțiunii sau o

creștere a tensiunilor de compresie, modificarea tensiunii poate fi aproximată utilizând

modificarea relativă a timpului și constantele elastice adecvate.

• Majoritatea procedeelor de fabricație (turnarea, deformarea plastică, sudarea, prelucrările

prin așchiere) introduc în materialul pieselor tensiuni remanente care modifică în mod

substanțial performanțele în exploatare ale acestora.

• Sursele de eroare sunt legate de grosimea cuplantului, distanța de propagare a undei și alte

efecte ale materialului, cum ar fi textura acestuia. Este necesară o pregătire minimală a

suprafeței, în general prin curățarea suprafeței (suprafața lucioasă).

• Din literatura de specialitate se recomandă folosirea unui cuplant mai puțin vâscos atunci

când se fac măsurători folosind traductoare cu unde longitudinale.

• Un aspect care trebuie luat în seama este legat de capabilitatea traductorilor. Pentru a evita

interpretările incorecte, este necesar să se impună condiția: B ≥ N, unde: N – Fresnel a

52

traductorului și B – lățimea epruvetei. Se recomandă utilizarea traductorilor cu zona

Fresnel cât mai mică.

9.2. Contribuții proprii la rezolvarea temei

Într-un domeniu în care cercetările şi preocupările sunt abordate din multe puncte de vedere

diferite, cercetările din prezenta lucrare sunt abordate din perspectiva aplicațiilor specifice ingineriei

tehnologice, iar autorul consideră că a adus contribuții în următoarele direcții:

• S-a elaborat o strategie de cercetare adecvată temei tezei de doctorat care a permis un demers

ştiințific orientat spre atingerea tuturor obiectivelor propuse;

• S-a realizat o sinteză documentară a materialelor bibliografice consultate, expusă în primul

capitol al lucrării, intitulat „Ultrasunete. Tensiuni reziduale. Noțiuni introductive”

• S-a realizat o sinteză a rezultatelor obținute de alți autori cu privire la analiza tensiunilor

interne din materialele metalice (vezi Tabelul 3.5).

• S-au evidențiat echipamentele, factorii determinanți şi metodele implicate în procesul de

investigare cu ultrasunete.

• Identificarea unei soluții constructive de dispozitiv utilizabil pentru studiul experimental al

tensiunilor interne din materiale metalice a determinat configurarea unui sistem de

investigare cu ultrasunete. Acest sistem permite tensionarea probelor și efectuarea

măsurătorilor cu ultrasunete, respectiv detensionarea, și din nou măsurarea, de asemenea

oferă posibilitatea efectuării investigațiilor cu ultrasunete a pieselor metalice cu geometrii şi

dimensiuni diferite.

• Definirea conceptului de investigare cu ultrasunete printr-o abordare sistemică reprezintă, de

asemenea, o contribuție în acest demers ştiințific. Identificarea factorilor de intrare, de ieşire,

respectiv perturbatori cât şi ierarhizarea acestora a permis stabilirea, separarea şi evidențierea

condițiilor de lucru, a criteriilor de evaluare a performanțelor, pentru cercetările ulterioare;

• S-au realizat cercetări privind determinarea și dimensionarea fasciculului ultrasonic şi s-au

precizat câteva recomandări în ceea ce priveşte eliminarea factorilor determinanți, expuse în

Capitolul 4 al tezei.

9.3. Direcții posibile de extindere a cercetărilor

Studiile ulterioare vor fi îndreptate spre prezentarea rezultatelor teoretice şi experimentale, a

propriilor considerații şi recomandări ce pot fi menționate în cadrul temei abordate. Astfel, pe

parcursul cercetărilor desfăşurate în domeniul investigațiilor cu ultrasunete, ținând seama şi de

53

tendințele actuale de dezvoltare, s-a constatat că pot fi luate în considerare următoarele posibile

direcții de cercetare:

Extinderea cercetărilor experimentale şi pentru alte categorii de materiale;

Investigarea ultrasonică în vederea determinării tensiunilor interne din șuruburi;

O altă direcție de cercetare poate fi considerată cea referitoare la influența rugozității

suprafeței asupra contactului dintre traductor şi piesa de verificat;

Studii experimentale utilizând diferite medii de cuplare;

Studii comparative între investigarea cu ultrasunete și lacuri casante, mărci tensometrice;

Lista de lucrări știin țifice publicate

1. R. B. Lupascu, P. Dusa and E.Purice, Case study of residual stresses distribution in steel welded parts using ultrasound, IManE&E 2017, Vol 112, 2017, DOI https://doi.org/10.1051/matecconf/201711203014

2. P. Dusa, R. B. Lupascu, Analysis of residual stresses in steel welded parts using ultrasounds, Applied Mechanics and Materials, vol. 657, 2014, pp. 326-331, ISSN 1160-9336

3. P. Dusa, R. B. Lupascu, E. Purice, Edge effect on analysis of residual stresses in steel welded parts using ultrasouns, Applied Mechanics and Materials, vol. 809-810, 2015, pp. 479-485, ISSN 1160-9336

4. Rotman I.E., Baciu R., Taranovschi I.L., Vieriu I., Rîpanu M. (2010). The systemic analysis of the ultrasonic investigation process, Lucrare publicata în Proceedings of XVII International Science and Engineering Conference “Machine-building and Technosphere of the XXI Century”Sevastopol, Ucraina, p.202-206, ISSN 2079-2670.

5. Rotman I.E., Baciu Lupaşcu, R.A., (2010). Research with ultrasonic investigation on aluminum bars the pulse-echo method, Mod Tech International Conference - New face of TMCR Modern Technologies, Quality and Innovation, 20-22 Mai 2010, p. 503 - 506, ISSN: 2066 – 3919, Iaşi, România.

6. Rotman I.E., Duşa, P., Baciu Lupaşcu, R.A., (2010). Theoretical and exprimental considerations on determining the effect of divergence, Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Secția Construcții de Maşini, Fasc 2, a Conferinței Internaționale Design, Technology & Management in Manufacturing, 14-16 May 2010, p. 91 – 96, ISSN: 1011-2855, Iaşi, Romania.

7. Vieriu I., Rotman I.E., Baciu R., Taranovschi I.L., Tanasa R. (2010). Comparativ study regarding the quality methods, Lucrare publicata în Proceedings of XVII International Science and Engineering Conference “Machine-building and Technosphere of the XXI Century”,Sevastopol, Ucraina, p.251-256, ISSN 2079-2670.

8. P. Dusa, E. Purice , R.B. Lupascu , I. Ripanu and G. Fandarac, Configuring a system for hydraulic oil contamination management, , 22nd International Conference on Innovative Manufacturing Engineering and Energy - IManE&E 2018., DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201817804008

54

Bibliografie selectivă

1. Bohățiel, T. and E. Năstase (1980) Defectoscopia ultrasonica fizică și tehnică, Bucuresti:

Editura Tehnica.

2. ASTM (1989) E 1316 Standard Terminology for Nondestructive Examination. Sectiunea I.

Ultrasonic Examination.

3. NDT Encyclopedia, Disponibil la: http://www.ndt.net/ndtaz/ndtaz.php, Accesat: 25.05.2010.

4. Făcăoaru, I., Negoiţă, C., Bernath, A., (1965) Măsurări şi control cu ultrasunete, România

Editura Tehnică Bucureşti.

5. Frank, S. C., Jr. (1983) Unde. Cursul de fizică Berkeley, ed., Vol. 3, România: Editura

Didactică şi Pedagogică Bucureşti.

6. Cosma, T. (1997) Ultrasunetele, București: Editura Stiințifică.

7. Petculescu, P. (2001) Ultrasound Fundamentals. Applications, Constanța: Ovidius University

Press.

8. Bădărău, E. and M. Grumăzescu (1967) Ultraacustica fizică și tehnică, București: Editura

Tehnică.

9. Amza, G. (2006) Ultrasunetele (Aplicații active), București: Editura AGIR.

10. Klyuev, V. (2005) Handbook of Nondestructive Testing, Russian Journal of Nondestructive

Testing, Vol. 41(3), Nr. Tradus după Defektoskopiya, Moscova, Rusia. , p. 204-205.

11. Davis, J. M. (1998) Advanced ultrasonic flaw sizing handbook, Cap.1: Basic Wave Physics

For Sizing Methods, Publicat de NDT.net, Vol. 3.

12. Grimberg, R. P., V. (2001) Analiza nedistructivă a metalelor, Universitatea Tehnică Iaşi,

România.

13. Picu, M. and L. Picu (1999) Defectoscopie ultrasonică, Galați: Editura Academică.

14. Ultrasonic Testing, Disponibil la: http://www.ndt.net/ndtaz/ndtaz.php, Accesat: 19.10.2011

15. Krautkramer, J. H. (1977) Ultrasonic testing of material, Berlin: Springer Verlag.

16. Kudryavtsev, Y. and W. N. Sharpe (2008) Handbook of Experimental Solid Mechanics

17. Kudryavtsev, Y. and J. Kleiman (2004) Ultrasonic technique and device for residual stress

measurement.

18. Kudryavtsev, Y., J. Kleiman, et al. (2000) Ultrasonic measurement of residual stress in

welded railway bridge.

19. Kudryavtsev, Y. and J. Kleiman (2000) Fatigue of Welded Elements: Residual Stresses and

Improvement Treatments.

55

20. Florea, A. B., A.-M.; (2011) Tehnici de masurare a tensiunilor, Sibiu: Editura Universitatii

"Lucian Blaga", 978-606-12-0215-7.

21. Bray D.E; Kim, S.-J. F., M.; (1999) Ultrasonic evaluation of residual stresses in rolled

aluminum plate, AIP Conference Proceedings, 0094-243X U6.

22. Bray, D. E. (2000) Ultrasonic stress measurement using the LCR wave

23. He, Q. Z., H. J.; Zhou, H. L.; (2006) Evaluation of Stress Using Ultrasonic Technique Based

on Hilbert-Huang Transform, Journal of Physics: Conference Series, Vol. 48, Nr. Journal Article, p.

106-110, 1742-6596, 1742-6588.

24. Bray, D. E. (2000) Current directions of Ultrasonic Stress Measurement Techniques, 15th

World Conference on Nondestructive Testing, p. 11.

25. Hauk, V. (1997) Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods

Evaluation - Application - Assessment: Elsevier, ISBN 0-444-82476-6.

26. International, A. (1995) Measuring Ultrasonic Velocity in Materials

27. Walaszek, H., J. Hoblos, et al. (2006) Ultrasonic Stress Measurement- Application to Welded

Joints, ECNDT

28.J eong, H. S., L. W. Jr. (2007) Ultrasonic Beam Propagation in Highly Anisotropic Materials

Simulated by Multi-Gaussian Beams, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. Korean

Society of Mechanical Engineers, Nr. 21(8), p. 1184 – 1190, 1738-494.

29. Y. Javadi and M. A. Najafabadi (2013) Comparison between contact and immersion

ultrasonic method to evaluate welding residual stresses of dissimilar joints, Elsevier, Vol. Materials

and Design, Nr. 47, p. 473-482.

30. Sgalla, M. V., D.; (2004) A device for measuring the velocity of ultrasonic waves: An

application to stress analysis, Experimental Mechanics, Vol. 44, Nr. 1, p. 85-90, 0014-4851.

31. Uzun, F. B., A. N. (2010) Investigation of total welding residual stress by using ultrasonic

wave velocity variations, Gazi University Journal of Science, Vol. 24, Nr. 1, p. 7.

32. Yashar Javadi, Vagelis Plevris, et al. (2013) Using LCR Ultrasonic Method to Evaluate

Residual Stress in Dissimilar Welded Pipes, International Journal of Innovation, Management and

Technology, Vol. 4, No. 1, February 2013, Vol., Nr., p. 5.

33. Transducer Beam Spread, Disponibil la: https://www.nde-

ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/EquipmentTrans/beamspread.htm,

Accesat: 20.2.2011

34. The Ultrasonic Field, Disponibil la: http://www.signal-processing.com/us_field.html,

Accesat: 4.6.2011

56

35. J. Krautkramer, H. K. (1990) Ultrasonic Testing of Materials, ed., Vol. 4, Berlin, 1990:

Springer-Verlang.

36. ASTM (2003) E 1065 – 99 Standard Guide for Evaluating Characteristics of Ultrasonic

Search Units ASTM Standard, (2003)

37. Shull, P. J. (2002) Non-destructive Evaluation: Theory, Techniques, and Applications, CRC

Press.

38. P. Dusa and R. B. Lupascu (2014) Analysis of residual stresses in steel welded parts using

ultrasounds, Applied Mechanics and Materials, Vol. 657, Nr., p. pp. 326-331, 1160-9336.

39. NDT Resource Center, Disponibil la: http://www.ndt-

ed.org/GeneralResources/IntroToNDT/GenIntroNDT.htm, Accesat: 28.09.2010.

40. P. Dusa, R. B. Lupascu, et al. (2015) Edge effect on analysis of residual stresses in steel

welded parts using ultrasouns, Applied Mechanics and Materials, Vol. 809-810, Nr., p. pp. 479-485,

1160-9336.

41.Taylor, J. R. (1997) An Introduction to Error Analysis, ed., Vol. 2nd edition, Sausalito,

California: University Science Books.

CONTRIBUȚII CU PRIVIRE LA INVESTIGAREA CU ULTRASUNETE … · 3 Mul ţumiri Finalizarea tezei de...

Documents

Transcript of CONTRIBUȚII CU PRIVIRE LA INVESTIGAREA CU ULTRASUNETE … · 3 Mul ţumiri Finalizarea tezei de...