Способ ультразвукового контроля качества изделий

Способ ультразвукового контроля качества изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля вследствие согласования фаз частотных составляющих донного эхо-импульса и дополнительного импульса за счет использования в качестве дополнительного импульса эхо-импульса, отраженного от отражающей поверхности демпфера ультразвукового (УЗ) преобразователя. В демпфере УЗ-преобразователя формируют отражающую площадку, расстояние между которой и пьезопластиной определяется граничными частотами спектра используемого УЗ-импульса, толщиной контролируемого изделия и характеристиками материала демпфера. Излучают пьезопластиной УЗ-преобразователя импульсы колебаний в изделие и в демпфер. Принимают отраженный донной поверхностью изделия эхо-импульс и задержанный относительно него на определенную величину отраженный отражающей поверхностью демпфера эхо-импульс. Измеряют частоту минимума суммарного спектра принятых эхо-импульсов и определяют по ней качество изделия. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1119 А1 (19) 111) (1) 4 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4275033/25-28 (22) 02. 07. 87 (46) 07. 04. 89. Бвл. Р 13 (71) Московский авиационный технологический институт им. К. Э.Циолковского (72) А. В. Захаров, В.А.Бачин, А. Х. Во- . пилкин, В. Е.111амба и Ю.Д. Губанов (53) 620. 179. 16 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1091712, кл. G 01 N 29/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N- 1206690, кл. G 0) N 29/04, 1984. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение касается акустических методов неразрушающего контроля.

Целью изобретения является повышение .чувствительности контроля вследствие согласования фаз частотных составляю щих донного эхо-импульса и дополнительного импульса за счет использоваИзобретение относится к области акустических методов неразрушающего . контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии иэделий, например, изделий,. со сварными соединениями.

Цель изобретения — повышение чувствительности контроля за счет согласования фаз частотных составляющих данного эхо-импульса и дополнительного имп уль с а.

На фиг.. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ УЗ-контроля качества издения в качестве дополнительного импульса эхо-импульса, отраженного от отражающей поверхности демпфера ультразвукового (УЗ) преобразователя.

В демпфере УЗ-преобразователя форми-, руют отражающую площадку,. расстояние между которой и пьезопластиной определяется граничными частотами спектра используемого УЗ-импульса, толщиной.контролируемого изделия и харак- . теристиками материала демпфера. Излучают пьезопластиной УЗ-преобразователя импульсы колебаний в изделие и в демпфер. Принимают отраженный донной поверхностью изделия эхо-импульс и задержанный относительно негб на определенную величину отраженный отражающей поверхностью демпфера эхоимпульс. Измеряют частоту минимума суммарного спектра принятых эхо-импульсов и определяют по ней качество изделия, 3 ил.

2 лий; на фиг. 2 — суммарная спектраль-ная характеристика, полученная на бездефектном участке изделия из тита на с диффузионной сваркой; на фиг. 3суммарная спектральная характеристика, полученная на дефектном участке изделия из титана с диффузионной сваркой (дефект — строчечный непровар длиной 0,04 мм и раскрытием

0 005 мм).

Способ УЗ-контроля качества иэделий заключается в следующем.

Формируют в демпфере преобразователя отражающую ллопяпку на расстоя1471119 нии h от пьезопластины. Расстояние h выбирают иэ выражения

2h . (2n-1) 2t

С 2f (2n-1) 2f.где f (верхняя частота спектра отраженного в демпфере эхоимпульса на уровне 0,5; нижняя частота спектра отра-10 женного в демпфере эхо-импульса на уровне 0,5; скорость распространения

УЗ-колебаний в материале демпфера;

15 время распространения импульса УЗ-колебаний от пьезопластины до донной поверхf

2 (a,,s)/а

2h 2h 2h

С С„С, 2f, 2п-1) 2ft 55! — верхняя и нижняя частоты спектра отраженного в демпфере 7 эхо-импульса Где Е,, f ности изделия и = 1, 2, 3,...

Излучают пьезопластиной преобразователя в изделие импульс УЗ-колебаний .и принимают ее эхо-импульсы от донной поверхности изделия и отражающей площадки демпфера. Измеряют частоту минимума суммарного спектра принятых эхо-импульсов и определяют по ней качество изделия.

Устройство, реализующее способ

УЗ-контроля качества изделий, содержит последовательно соединенные генератор 1 коротких импульсов, широкополосный усилитель 2, временной селектор 3, осциллограф 4 и анализатор

5 спектра. Кроме того, устройство содержит пьезопластину 6 с звукопроводящим демпфером 7..Пьезопластина 6 электрически. соединена с выходом генератора 1 и.входом усилителя 2. На тыльной стороне демпфера 7 выполнена отражающая площадка 8. Позицией 9 на 40 фиг..1 обозначено контролируемое изделие, позицией 10, — слой контактной жидкости между. пьезопластиной 6 и иэделием 9.. .Способ УЗ-.контроля качества из- 45 делий реализуется следующим образом.

Определяют расстояние h между отражающей площадкой 8 демпфера 7 и пьезопластиной 6, .удовлетворяющее условию . 50 на уровне 0,5 соответственно;

С, С,С вЂ” скорость распространения

УЗ - колебаний в материалах демпфера 7, иэделия 9 и слоя 1 О жидко сти сост ве тственно;

h „ h — толщина изделия 9 и слоя

10 жидкости соответственно, П=1,2,3,...

Для контактного варианта контроля, в котором можно допустить h = О, условие упрощается (2n-1 ) 2h 2Ь и (2n-1 ) С -====

2й С СN ?fg

Удобнее всего выбрать расстояние h из условия

С Ьи Chyle С

+ --=--- +

С С 4 р где f — рабочая частота пьезопластиP ны 6.

Так, например, при контроле качества диффузионной сварки иэделия 9 из титана (С и = 6000 м/с) толщиной

h = 15 мм пьезопластиной 6 иэ IJTC-19

И на рабочую частоту f = 5 МГц при исP пользовании в качестве демпфера 7 из материала ЦТС-19 (С = 3600 м/с), а в качестве материала слоя 10 жидкости— воды (С, = 1490 м/с, h+ = 365 мм), расстояние h выбирается равным 18 мм.

В тех же условиях для контактного варианта контроля расстояние h выбирается райным 9 мм.

Выполняют в демпфере 9 отражающую площадку 8 на определенном расстоянии k и устанавливают пьезопластину

6 на изделие 9 через слой 10 контактной жидкости. Пьезопластина 6, работающая, например, в полосе частот 46 МГц, возбуждается генератором 1.

Пьезопластина 6 излучает через слой

10 в изделие 9 импульс УЗ-колебаний.

Аналогичный импульс УЗ-колебаний излучается пьезопластиной 6 в демпфер 7, УЗ колебания, распространяясь в материалах изделия 9 и. демпфера 7, отражаются от донной поверхности первого и отражающей площадки 8 второго, Пьезопластина 6 принимает отраженные эхо-импульсы и преобразует их в электрические сигналы. Эти сигналы усиливаются усилителем 2 и через селектор

3, который селектирует эхо-импульсы от сигналов помех, поступают на вход

5 147 осциллографа 4 для индикации и ца анализатор 5 для анализа суммарного спектра.

Г>лагодаря выбору расстояния h ве- личина задержки между донным эхо-сигналом в контролируемом изделии 9 и эхо-сигналом от площадки 8 демпфера

7 равна, например, 1/2 f .. В этом случае в суммарном спектре этих сигналов будет находиться частотный минимум на частоте, близкой к частоте

f со стороны низких или высоких часР тот. При отсутствии дефектов спектр донного эхо-сигнала, как и спектр эхо-сигнала от площадки 8 демпфера 7 всегда неизменен и, следовательно, частотный минимум в суммарном спектре находится на одной фиксированной частоте, например fä „ö = 5,09 ИГц (фиг, 2). При наличии дефекта на пути распространения УЗ-колебаний донный эхо-сигнал в контролируемом изделии 9 изменяет распределение фаз частотных составляющих, что приводит к другому положению частотного минимума в суммарном спектре (фиг. 3).По положению частотного минимума в суммарном спектре определяют качество изделия.

Способ УЗ-контроля качества изделий в иммерсионном и контактном вариантах позволяет выявить дефекты в виде сжатых строчечных непроваров, имеющих величину раскрытия 0,1 мкм и минимальную длину строчки 0,005 мм.

Расположение частотного минимума в полосе частот от f < до f< обуслов лено тем, что вне этой области частот минимум будет находиться между двумя соседними максимумами, амплитуды которых могут отличаться более чем в два раза друг от друга, и, вследствие этого, частотный минимум становится нечетко выраженным. Использование в качестве дополнительного импульса отраженного площадкой демпфера эхо-импульса по сравнению с радиоимпульсом позволяет избежать размытости частотного минимума в суммарном спектре, что затруднило бы его измерение, а также появления в некоторых случаях нескольких частотных минимумов, близко расположенных

Формула из обретения

Способ ультразвукового контроля качества изделий, заключающийся в излуч ении и рео б ра зо в ат ел ем с демпфе ром и пьезопластиной в изделие импульса ультразвуковых колебаний, приеме эхоимпульса от донной поверхности изделия генерировании дополнительного импульса с задержкой относительно донного эхо-импульса, измерении частоты минимума суммарного спектра эхо-импульса и дополнительного импульса и определении по измеренной частоте

З0 качества изделия, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения чувствительности контроля, принимают пьезопластиной отраженный отражающей площадкой демпфера, расположенной на расстоянии h от пьезоплас35 тины, эхо-импульс, а расстояние h вы.бирают из выражения

40 где f верхняя частота спектра отраженного в демпфере эхо-импульса на уровне 0,5; нижняя частота спектра отраженного в демпфере эхо-импульса на уровне 0 5 скорость распространения ультразвуковых колебаний в материале демпфера; время распространения импульса ультразвуковых колебаний от пьезопластины до донной поверхности изделия;

1, 2, 3,...

t

1119 е между собой, что также затрудш ло бы получение информации.

При работе в иммерсионном варианте, когда появляется возможность

5 варьировать высоту зазора, заполненного контактной жидкостью, допускает" ся использование УЗ-преобразователя с демпфером, отражающая площадка которого располагается на пересчетном расстоянии от пьезопластины, благодаря обеспечению задержки между принимаемыми эхо-импульсами путем изменения величины зазора.

1471119 мгц

Составитель В. Гондаревский

Техред М.Ходанич Корректор И.Иуска

Редактор Е. Папп

Заказ 1602/46 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 /5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 . 75

&ил

Фаад

2 5 g,° . 5 75

Фаз