- При УЗ-дефектоскопии решаются следующие основные задачи:
- Обнаружение дефектов.
- Классификация дефектов — отнесение их к тому или иному типу (трещина, раковина, включение, непровар и т.д.).
- Определение координат и размеров дефектов.
- Определение степени опасности дефектов.
- Для решения поставленных задач применяются перечисленные в предыдущих разделах методы контроля и оборудование, реализующее эти методы.
- Оборудование для УЗ-контроля можно разделить на следующие основные типы:
- УЗ-дефектоскопы с преобразователями для возбуждения и регистрации акустических волн и колебаний.
- Комплекты эталонов и тест-образцов для проверки и настройки приборов.
- Диаграммы для определения размеров дефектов.
- Вспомогательные приспособления.
- Технологически процесс УЗ-контроля включает следующие последовательно выполняемые операции:
- Оценка дефектоскопичности (контролепригодности) изделия;
- Подготовка объекта к контролю;
- Настройка оборудования;
- Поиск и обнаружение дефектов, определение их размеров и формы;
- Оценка качества изделия (допустимости дефектов);
- Оформление результатов контроля.
- Рассмотрим основные этапы технологического процесса УЗ-дефектоскопии на примере эхо- и теневого методов контроля.
- Способы ввода и приема упругих волн в объект контроля
- Залогом успешного решения задач УЗ-контроля является обеспечение высокой стабильности ввода в контролируемый объект и приема акустических волн, в результате анализа параметров которых делается заключение о наличии и характеристиках обнаруженных дефектов.
- В современных дефектоскопах для излучения и приема УЗ-волн чаще всего используются пьезопреобразователи.
- Существует несколько способов ввода УЗ-волн в контролируемый объект и приема сигналов:
- Бесконтактный способ — между преобразователем и объектом существует воздушный зазор толщиной не более , прозрачный для УЗ-волн. Этот способ требует высокого качества поверхности и применяется для ввода низкочастотных волн.
- Контактный способ — преобразователь вводят в контакт с поверхностью. Если ведут контроль на низких частотах, то используют сухой контакт. При контроле на частотах более 10 кГц ввод УЗ-волн осуществляется через слой масла. Иммерсионный способ — между преобразователем и изделием создают толстый слой жидкости, помещая изделие и преобразователь в ванну.
- Преимущества иммерсионного способа:
- высокая стабильность излучения и приема УЗ;
- отсутствие износа преобразователя;
- низкие требования к качеству поверхности объекта контроля.
- Струйный способ — контакт преобразователя с объектом контроля обеспечивается непрерывной струей жидкости. Толщина слоя регулируется зазором между преобразователем и изделием. Применяется при контроле вертикальных поверхностей или поверхностей с переменной кривизной.
- Классификация преобразователей
- В зависимости от способа ввода УЗ-колебаний используют различные типы преобразователей, которые классифицируются по следующим признакам:
- 1. По способу введения УЗ-волн:
- контактные;
- иммерсионные.
- 2. По назначению:
- нормальные (прямые) – для возбуждения продольных волн;
- наклонные (призматические) – для возбуждения нормальных поперечных и поверхностных волн.
- 3. По функциональным признакам:
- раздельные;
- совмещенные ;
- раздельно совмещенные.
- Типовые схемы преобразователей
- Основными конструктивными элементами преобразователей являются:
- 1 — пьезопластина;
- 2 — демпфер;
- 3 — протектор;
- 4 — корпус;
- 5 — призма (в наклонных и раздельно-совмещенных преобразователей).
- Демпфер служит для ослабления свободных колебаний пьезопластины, управления добротностью преобразователя и защиты пьезопластин от механических повреждений.
- Материал и форма демпфера должна обеспечивать полное затухание и отвод колебаний, излученных пьезопластиной без многократных отражений в преобразователе. Ослабление колебаний пьезопластины тем сильнее, чем лучше согласованы импедансы пьезопластины и демпфера.
- В качестве основного материала для демпфера используются эпоксидные смолы с добавкой порошковых наполнителей, обладающих высокой насыпной плотностью, необходимой для получения требуемого характеристического импеданса (вольфрам, свинец или их соединения). Для уменьшения многократного отражения демпфер выполняют в виде конуса. В некоторых случаях в виде конуса выполняют тыльную поверхность демпфера. В ряде случае в материал демпфера вводят рассеиватели.
- Протектор служит для защиты пьезопластины от механических повреждений и воздействия иммерсионной или контактной жидкости, а также согласования импеданса пьезопластины с импедансом контролируемого объекта.
- Материал протектора должен обладать высокой износостойкостью и высокой скоростью звука – кварц, сапфир, керамика, эпоксидные смолы с порошковыми наполнителями (кварцевый песок, корундовый порошок и др.). Толщина протектора составляет 0,1…0,5 мм. Обычно используют четвертьволновые протекторы, обеспечивающие просветление границы пьезопластина-жидкость.
- Призма обычно изготавливается из материала с небольшой скоростью звука (оргстекло; капролон и др.), что позволяет при относительно небольших углах падения получить большие углы преломления.
- 1 – пьезопреобразователь;
- 2 – призма;
- 3 – ребристая поверхность
- Высокое затухание УЗ в призме обеспечивает ослабление волны, которое также увеличивается за счет многократных переотражений. Для улучшения этого эффекта в призме часто используется ловушка, удлиняющая путь отраженных волн, в частности, на пути волны располагают небольшие отверстия; грани призмы выполняют ребристыми или приклеивают к ним материалы с приблизительно одинаковым характеристическим импедансом, но со значительным затуханием.
- Для возбуждения в объекте волн одного типа угол наклона призмы делают либо небольшим (при этом поперечные волны практически не возбуждаются), либо выбирают его в интервале между первым и вторым критическими углами (). В этом случае продольные волны трансформируются в поперечные. Призмы с углами 60º (оргстекло – сталь) применяют для возбуждения волн Рэлея. Для получения произвольных углов ввода применяют универсальные преобразователи (с переменным углом ввода).
- универсальные преобразователи (с переменным углом ввода)
|
