Исследование возможности оценки состояния стальных образцов с применением динамических спектрограмм акустических сигналов

Изучены возможности оценки изменений свойств подшипниковой стали в процессе термообработки с применением визуализации с помощью динамических спектрограмм (сонограмм), которые отображают изменения спектральных характеристик акустических сигналов по временной координате. В качестве образцов были взяты кольца упорных подшипников из стали марки ШХ15, новые и бывшие в эксплуатации. Проведено исследование изменения спектральных характеристик стальных образцов по акустическому отклику на точечное ударное воздействие в зависимости от изменений прочностных свойств и микроструктуры, генерируемых в образцах посредством отпуска с выдержкой при температурах в диапазоне от 360 до 560 °С. Анализ и сравнение сигналов акустического отклика выполнялись с применением программного спектроанализатора. Показана информативность применяемой методики для определения изменений состояния стальных образцов после термообработки. Анализ динамических спектрограмм путем визуального сопоставления участков сонограмм при различных значениях размера окна Хеннинга позволил выявить наиболее индикативные спектральные признаки - сдвиг частот резонансных гармоник и изменение декремента затухания. Обнаружена четкая зависимость сдвига частот и изменения декремента затухания основных резонансных гармоник от температуры отпуска закаленных образцов из стали марки ШХ15. При повторной закалке отпущенных образцов наблюдаются обратные изменения частот резонансных гармоник и декремента затухания. Изменения указанных индикативных спектральных характеристик соответствуют изменениям твердости и микроструктуры стали. Данная методика может быть использована при разработке экспресс-методов неразрушающего контроля для оценки изменений состояния стальных конструктивных элементов и контроля качества термообработки.