Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ



 

Основан на возбуждении ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии и регистрации интенсивности и времени прохождения отраженных эхо-сигналов в диапазоне 1,25 - 10 МГц.

В зависимости от направления колебаний частиц в контро­лируемом материале по отношению к распространению волны различают продольные, сдвиговые (поперечные) и поверхностные волны рис.3.1

Если направление колебаний частиц совпадает с направлением распространения волны, то волна называется - про­дольной. Если перпендикулярно рас­пространению волны, то - по­перечная. Она возбуждается только в твердом упругом ма­териале. На свободной по­верхности твердого тела - можно возбудить поверхностные волны, локализующиеся в поверхностном слое толщиной, соизмеримой с длиной волны.

В изотропных твердых телах скорость распространения уп­ругих волн зависит от их вида и упругих постоянных материала.

Табл. 3.4. Скорость распространения различных видов УЗ-волн в материалах.

Материал Скорость м/с Материал Скорость м/с
продольная сдвиговая Релея продольная сдвиговая Релея
Алюминий Латунь Медь Свинец Сталь

Для возбуждения упругих колебаний в различных материалах используют пьезоэлектрические преобразователи (пластинка из монокристалла кварца или пьезокерамических материалов – титаната бария, цирконата – титаната свинца и др.). Под действием переменного эл. напряжения пьезопластина (ПП) совершает вынужденные механические колебания, пропорциональные частоте эл. тока. Если ПП приложить к поверхности контролируемой детали, то в ней будет возбуждаться и распространяться упругие волны с амплитудой – менее 10-8 мм.

Упругая волна в направлении распространения несет опреде­ленную энергию. Количество энергии, переносимое волной за 1сек. сквозь поверхность площадью 1 кв.м., перпендикулярную направле­нию распространения волны – называется интенсивностью. Интенсив­ность плоской гармонической волны: JB=0,5ρVA2

ρ – плотность материала;

V – скорость распространения волны;

A – амплитуда колебательной скорости.

В ультразвуковой дефектоскопии измеряют амплитудные характеристики, выраженные в логарифмических единицах – децибелах. Число децибел – это величина, на которую сигнал интенсивностью JB с амплитудой (А) отличается от некоторого исходного уровня с интенсивностью JBOи амплитудой А0:

dB=10lg(JB/JBO)=20lg(A/A0)

В децибелах выражают уровень амплитуд входных сигналов и отраженных эхо-сигналов, образующихся от встречающихся на пути прохождения упругой УЗ-волны всякого рода несплошности (расслое­ния, трещины, шлаковые включения, поры). Регистрация Эхо-сигнала осуществляется путем преобразования в эл.импульсы отраженных волн, усиления и регистрации их на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) дефектоскопа.

 

Усиление сигнала происходит нелинейно, а по соотношению (1), т.е. более мощный эхо-сигнал усиливается в меньшей степени, чем более слабый.

В усилителях предусмотрена поправка на глубину залегания дефекта: чем больше запаздывание эхо-сигнала, тем больше он усиливается.

В современных УЗ-дефектоскопах для идентификации дефекта по эхо-сигналу предусмотрена возможность его стробирования – выделения на ЭЛТ с помощью электронных маркеров, автоматически настраиваемых измерительную систему дефектоскопа на данный сигнал.

 

 

В УЗ-дефектоскопии различают несколько методов:

1 – Эхо-метод;

2 - Теневой;

3 – Зеркально-теневой.

Теневой – основан на посылки в контролируемое изделие упругих колебаний и регистрации изменения их интенсивности после однократного прохождения через металл. Ввод УЗ-контроля с одной стороны – прием (приемным преобразователем) с другой стороны.

 

 

Зеркально-теневой метод является разновидностью те­невого. При контроле приемную и излучающую головки устанавли­вают с одной стороны изделия. Регистрация изменения интенсив­ности упругих колебаний осуществляется после их отражения от противоположной поверхности детали.

 

Схемы контроля с двумя преобразователями (излучающей и приемной), называются – раздельными. В практике используют совмещенную схему (один преобразователь выполняет поочередно функции излучателя и приемника) и раздельно-совмещенную схему прозвучивания (преобразователь имеет две совмещенные головки, соединенные параллельно).

УЗ-преобразователи подразделяют на прямые и наклонные. Прямые - генерируют только продольные волны, наклонные - сдвиговые и поверхностные. Глубину и ориентацию дефектов определяют с помощью наклонных преобразователей (угол ввода УЗ-волны 30 - 60°). Координаты h (глубина) и l (протяженность) выражаются по известным значениям времени t распространения УЗ-волны до дефекта и обратно, а также угла ввода α:

R=0,5Vttcosd=K1t

L=0,5Vttsinα=K2t

K1 и K2 – коэффициенты, учитывающие скорость Vt и уголα ввода сдвиговой волны.

Эти параметры автоматически рассчитываются в электронной части дефектоскопа и выдаются на блок цифрового отсчета (БЦО).

Для достоверности показаний, дефектоскоп настраивают на стандартных образцах по параметрам чувствительности и работоспо­собности глубиномера.

Чувствительность контроля оценивают наименьшей площадью надежно выявляемого дефекта в данном материале. Она зависит от частоты УЗ-колебаний, применяемой аппаратуры, акустических свойств материала детали, частоты обработки и кривизны поверхности, структурного материала, формы ориентировки и глубины залегания дефекта. В реальных условиях могут быть выявлены трещины площадью 1-10 мм2.

В эксплуатации используют портативные УЗ-дефектоскопы:

ДУК-66П, УД-11ПУ, УД2-12. Два последние прибора – базовые дефек­тоскопы нового поколения, реализующие все виды УЗК с автоматической обработкою сигналов.

Толщинометры (эхо-метод) применяют для оценки степени поражения коррозией внутренней стороны обшивки планера. Толщина определяется по времени задержки эхо-сигнала и известной скорос­ти прохождения УЗ-волны. УТ-92, УТ-93П – малогабаритны, авто­номное питание, измерение широких диапазонов толщин с точностью до 0,1мм.

Особое место при УЗК занимает импедансный метод, осно­ванный на различии механических импедансов бездефектного и дефектного участков изделия, определяемых в точке ввода колеба­ний.

Механических импеданс Zu – отношение возмущающей силы F к вызываемой ею колебательной скоростью V частиц среды в точке приложения силы: Zu=F/V. При возбуждении изгибных колебаний в конструкции последнее колеблется как единое целое и механический импеданс имеет максимальное значение. При нарушении сплошности конструкции механический импеданс будет из­меняться. Этот метод подразделяется на амплитудный и фазовый.

Амплитудный – регистрируется изменение уровня сигнала на измерительном пьезоэлементе датчика.

Фазовый – дефект фиксируется по изменению фазы силы реак­ции изделия на датчик (клеевые соединения обшивки сотовых конструкций). Контроль ИМ соединений однородных слоев одинаковой толщины – невозможен. Дефектоскопы: ИАД - 3, ИАД - 2 - без фазового ка­нала, АД - 40Н, АД-50У с комплектом датчиков - преобразователей. При контроле ось датчика не должна отклоняться от перпендикуляра более 10ْ. И.Л. используется когда модуль упругости материала велик (металлы, стеклотекстолит), а с низким модулем упругости (резина, пенопласт) - невозможен.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.