Главная страница
Навигация по странице:

  • Способы ввода и приема упругих волн в объект контроля

  • Классификация преобразователей

  • Основные требования к преобразователям

  • Конспект урока по Математике "Математика и история" 7 класс | Doc4web. Конспект урока по Математике "Математика и история" 7. Лекция 10 общие положения уздефектоскопии


    Скачать 266.24 Kb.
    НазваниеЛекция 10 общие положения уздефектоскопии
    АнкорКонспект урока по Математике "Математика и история" 7 класс | Doc4web.ru
    Дата06.10.2018
    Размер266.24 Kb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаКонспект урока по Математике "Математика и история" 7 .pdf
    ТипЛекция
    #7599
    КатегорияМатематика

    Лекция 10
    ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ УЗ-ДЕФЕКТОСКОПИИ
    При УЗ-дефектоскопии решаются следующие основные задачи:
    1. Обнаружение дефектов.
    2. Классификация дефектов — отнесение их к тому или иному типу (трещина, ра- ковина, включение, непровар и т.д.).
    3. Определение координат и размеров дефектов.
    4. Определение степени опасности дефектов.
    Для решения поставленных задач применяются перечисленные в предыдущих разде- лах методы контроля и оборудование, реализующее эти методы.
    Оборудование для УЗ-контроля можно разделить на следующие основные типы:
    1. УЗ-дефектоскопы с преобразователями для возбуждения и регистрации акусти- ческих волн и колебаний.
    2. Комплекты эталонов и тест-образцов для проверки и настройки приборов.
    3. Диаграммы для определения размеров дефектов.
    4. Вспомогательные приспособления.
    Технологически процесс УЗ-контроля включает следующие последовательно выпол- няемые операции:
    1. Оценка дефектоскопичности (контролепригодности) изделия;
    2. Подготовка объекта к контролю;
    3. Настройка оборудования;
    4. Поиск и обнаружение дефектов, определение их размеров и формы;
    5. Оценка качества изделия (допустимости дефектов);
    6. Оформление результатов контроля.
    Рассмотрим основные этапы технологического процесса УЗ-дефектоскопии на при- мере эхо- и теневого методов контроля.
    Способы ввода и приема упругих волн в объект контроля
    Залогом успешного решения задач УЗ-контроля является обеспечение высокой ста- бильности ввода в контролируемый объект и приема акустических волн, в результате анали-
    за параметров которых делается заключение о наличии и характеристиках обнаруженных дефектов.
    В современных дефектоскопах для излучения и приема УЗ-волн чаще всего исполь- зуются пьезопреобразователи.
    Существует несколько способов ввода УЗ-волн в контролируемый объект и приема сигналов:
    1. Бесконтактный;
    2. Контактный;
    3. Иммерсионный;
    4. Струйный.
    Бесконтактный способ — между преобразователем и объектом существует воздуш- ный зазор толщиной не более
    4
    λ
    , 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 преобразовате- лем и изделием. Применяется при контроле вертикальных поверхностей или поверхностей с переменной кривизной.
    Классификация преобразователей
    В зависимости от способа ввода УЗ-колебаний используют различные типы преобра- зователей, 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 по- верхностных волн.
    3. По функциональным признакам:
    – раздельные;
    – совмещенные;
    – раздельно совмещенные.
    Типовые схемы преобразователей нормальный совмещенный наклонный раздельно-совмещенный

    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 колеба- ний, излученных пьезопластиной без многократных отражений в преобразователе. Ослабле- ние колебаний пьезопластины тем сильнее, чем лучше согласованы импедансы пьезопласти- ны и демпфера.
    В качестве основного материала для демпфера используются эпоксидные смолы с до- бавкой порошковых наполнителей, обладающих высокой насыпной плотностью, необходи- мой 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 слу- чае в материал демпфера вводят рассеиватели.
    Протектор служит для защиты пьезопластины от механических повреждений и воз- действия иммерсионной или контактной жидкости, а также согласования импеданса пьезо- пластины с импедансом контролируемого объекта.
    Материал протектора должен обладать высокой износостойкостью и высокой скоро- стью 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 (оргстек- ло; 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 уве- личивается за счет многократных переотражений. Для улучшения этого эффекта в призме часто используется ловушка, удлиняющая путь отраженных волн, в частности, на пути вол- ны располагают небольшие отверстия; грани призмы выполняют ребристыми или приклеи- вают к ним материалы с приблизительно одинаковым характеристическим импедансом, но со значительным затуханием.
    Для возбуждения в объекте волн одного типа угол наклона призмы делают либо не- большим
    (при этом поперечные волны практически не возбуждаются), либо выбира- ют 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). o
    7
    β <
    o
    28 < <58
    β
    o универсальные преобразователи (с переменным углом ввода)
    В раздельно-совмещенных преобразователях излучатель и приемник разделены аку- стически, но при этом объединены конструктивно в одном корпусе. Благодаря такому разде- лению излучающий (зондирующий) импульс практически не попадает на приемник. В ре-
    зультате «мертвая зона» уменьшается до 1…2 мм, вместо 5…10 мм для прямых преобразова- телей. Изменяя углы призм в раздельно-совмещенном преобразователе можно менять глуби- ну прозвучивания.
    Иммерсионные и щелевые преобразователи – отличаются от прямых преобразовате- лей тем, что имеют повышенный импеданс демпфера. Протектор изготавливают обычно из эпоксидной смолы толщиной равной четверти длины волны, обеспечивающей просветление границы пьезоэлемент – гидроизоляция – иммерсионная жидкость.
    1 – демпфер; 2 – пьезопреобразователь; 3 – жидкость;
    4 – мембрана
    Главным достоинством иммерсионных преобразователей является стабильность аку- стического контакта. Поэтому разработаны конструкции локально-иммерсионных преобразо-
    вателей, в которых сохраняются достоинства иммерсионного способа без применения гро- моздкой ванны.
    Одна из стенок корпуса такого преобразователя выполняется в виде мембраны, пре- пятствующей вытеканию жидкости, и хорошо прилегающей к неровностям поверхности объекта. Мембрана сделана из маслостойкой резины или полиуретан, характеристический импеданс которых близок к импедансу воды, поэтому УЗ-волна практически от нее не отра- жается.
    В щелевом преобразователе мембрана не соприкасается непосредственно с поверхно- стью объекта. Между ними имеется слой воды. Это предохраняет мембрану от износа и улучшает возможности контроля изделий с грубой поверхностью.

    Волновые сопротивления сред между мембраной и жидкостью, сверху и снизу от мембраны, подбираются максимально близкими, что сводит к минимуму эффект отражения волны. Для устранения эхо-сигнала от мембраны ее располагают под углом 80…85º к аку- стической оси преобразователя. Небольшие размеры нижней части ванны позволяют обеспе- чить ее надежное заполнение при небольшом расходе жидкости.
    Основные требования к преобразователям
    При расчете и проектировании преобразователей для эхо- и теневых дефектоскопов ставятся и решаются следующие основные задачи:
    1. Достижение максимальной чувствительности, то есть максимальные значения мо- дуля коэффициента преобразования
    K
    на некоторой оптимальной рабочей частоте
    опт
    f
    2. Достижение максимальной ширины пропускания частот, определяемой амплитуд- но-частотной характеристикой (АЧХ).
    Широкополосность преобразователя обеспечивает возможность излучения и приема коротких акустических импульсов без искажения их формы. Последнее важно для достиже- ния минимального значения «мертвой зоны» при контроле эхо-методом.
    Отраженные от дефекта импульсы по амплитуде всегда меньше излучаемого — зон- дирующего. Поэтому, пока амплитуда зондирующего импульса не уменьшится в 10…10 2
    раз, отраженный от дефекта импульс не может быть надежно зарегистрирован.
    3. Достижение максимальной стабильности акустического контакта.
    4. Снижение шумов преобразователя.
    Главным источником шумов преобразователя является многократное отражение волн в протекторе, демпфере и других его элементах.

    5. Согласование полного электрического импеданса преобразователя с выходным им- педансом генератора и входным усилителем дефектоскопа.
    6. Оптимизация акустического поля преобразователя.
    7. Повышенная износостойкость преобразователя, зависящая от сопротивления исти- ранию протектора.


    написать администратору сайта