Studium vysokocyklového únavového chování titanové slitiny využitím metody akustické emise

Study of High-Cycle Fatigue Behaviour of Titanium Alloy Using Acoustic Emission Method

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

en

The paper deals with evaluation of bending fatigue behaviour of Ti-6Al-4V alloy in high-cycle area. The microstructural changes under cyclic loading have been investigated using acoustic emission method. It is one of the most important non-destructive testing methods for materials, constructions and machines. This method is based on the detection and conversion of high frequency elastic waves to electrical signals. The fatigue properties and acoustic emission characteristics have been analyzed based on the microstructural observations. In this study, acoustic emission activity of smooth specimens was recorded at different stress amplitude levels until final failure. The analysis of acoustic emission signal was primarily focused on the classification of AE hits into four different groups depending on duration, amplitude and energy. It was shown that the source damage mechanisms of acoustic emission signal from fatigue tests can be divided into three regions – stages. These regions correspond to microplastic and slip plane formation stage (evolution of the dislocation structures and surface relief creation), crack nucleation and incubation stage and crack propagation stage. The resonance frequency changes were registered during all measurements of the specimens, which were tested on the fatigue equipment RUMUL Cracktronic. It was found that the acoustic emission technique can be used as a sensitive early warning method for detecting fatigue damage.

Práce se zabývá hodnocením únavového ohybového chování titanové slitiny Ti-6Al-4V v oblasti vysokocyklové únavy. Strukturní změny v materiálu byly zkoumány metodou akustické emise, která se řadí mezi nejvýznamnější nedestruktivní metodu v oblasti stavebnictví, konstrukce a strojů. Tato metoda je založena za detekci a přeměně vysokofrekvenčních elastických vln na elektrický signál. Únavové vlastnosti zkoumaného materiálu a charakter signálu akustické emise byly analyzovány na základě mikrostrukturálního pozorování. Aktivita akustické emise byla v této práci zaznamenávána při různých úrovních amplitudy napětí až do lomu vzorku. Analýza signálu akustické emise byla zaměřena především na klasifikaci hitů akustické emise do čtyř různých skupin. Na základě lokalizace zdrojů událostí akustické emise byla celá oblast únavové životnosti rozdělena na tři základní oblasti – stádia. Tato stádia odpovídají vzniku skluzových pásem (rozvoji dislokační struktury a tvorbě povrchového reliéru), nukleaci a inkubační době trhliny a stádiu šíření trhliny. Změny rezonanční frekvence zatěžovacího zařízení RUMUL Cracktronic byly také během všech zkoušek zaznamenávány. Bylo zjištěno, že metoda akustické emise může být využívána jako nástroj pro včasnou detekci únavového poškozování.

The paper deals with evaluation of bending fatigue behaviour of Ti-6Al-4V alloy in high-cycle area. The microstructural changes under cyclic loading have been investigated using acoustic emission method. It is one of the most important non-destructive testing methods for materials, constructions and machines. This method is based on the detection and conversion of high frequency elastic waves to electrical signals. The fatigue properties and acoustic emission characteristics have been analyzed based on the microstructural observations. In this study, acoustic emission activity of smooth specimens was recorded at different stress amplitude levels until final failure. The analysis of acoustic emission signal was primarily focused on the classification of AE hits into four different groups depending on duration, amplitude and energy. It was shown that the source damage mechanisms of acoustic emission signal from fatigue tests can be divided into three regions – stages. These regions correspond to microplastic and slip plane formation stage (evolution of the dislocation structures and surface relief creation), crack nucleation and incubation stage and crack propagation stage. The resonance frequency changes were registered during all measurements of the specimens, which were tested on the fatigue equipment RUMUL Cracktronic. It was found that the acoustic emission technique can be used as a sensitive early warning method for detecting fatigue damage.

únavové chování, metoda akustické emise, titanová slitina, trhlina, stádia únavového procesu

fatigue behaviour, acoustic emission method, titanium alloy, crack, stages of fatigue process

2013

21.05.2014

TANGER Ltd., Ostrava

Ostrava

978-80-87294-52-9

NEUVEDENO

Metal 2014 - 23rd International Conference on Metallurgy and Materials

1

1423–1430

8