SU1471119A1 - Способ ультразвукового контрол качества изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  акустических методов неразрушающего контрол . Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности контрол  вследствие согласовани  фаз частотных составл ющих донного эхо-импульса и дополнительного импульса за счет использовани  в качестве дополнительного импульса эхо-импульса, отраженного от отражающей поверхности демпфера ультразвукового (УЗ) преобразовател . В демпфере УЗ-преобразовател  формируют отражающую площадку, рассто ние между которой и пьезопластиной определ етс  граничными частотами спектра используемого УЗ-импульса, толщиной контролируемого издели  и характеристиками материала демпфера. Излучают пьезопластиной УЗ-преобразовател  импульсы колебаний в изделие и в демпфер. Принимают отраженный донной поверхностью издели  эхо-импульс и задержанный относительно него на определенную величину отраженный отражающей поверхностью демпфера эхо-импульс. Измер ют частоту минимума суммарного спектра прин тых эхо-импульсов и определ ют по ней качество издели . 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к области акустических методов неразрушакнцего . контрол  и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии изделий, например, изделий., со сварными соединени ми.

Цель изобретени  - повышение чувствительности контрол  за счет согласовани  фаз частотных составл к цих данного эхо-импульса и дополнительного импульса.

На фиг. 1 представлена функцио- нальна  схема устройства, реализующего способ УЗ-контрол  качества издеЛИЙ; на фиг. 2 - суммарна  спектральна  характеристика, полученна  на бездефектном участке издели  из тита- ;на с диффузионной сваркой; на фиг. 3- суммарна  спектральна  характеристика , полученна  на дефектном участке издели  из титана с диффузионной сваркой (дефект - строчечный непровар длиной 0,04 мм и раскрытием 0,005 мм).

Способ УЗ-контрол  качества изделий заключаетс  в следу1 Т1ием.

Формируют в демпфере преобразовател  отражающую плошалку на рассто со

пни h от пьезопластнны. Рассто ние выбирают из выражени 

12П-1) 2f.

.где f, -2Ь р. С 12п-а - 2f.

f. С t n

верхн   частота спектра отраженного в демпфере эхо- импульса на уровне 0,5; нижн   частота спектра отраженного в демпфере эхо-импульса на уровне 0,5; скорость распространени  УЗ-колебаний в материале демпфера;

врем  распространени  импульса УЗ-колебаний от пье- зопластины до донной поверхности издели ; 1 7

1} 9 .у

Излучают пьезопластиной преобразовател  в изделие импульс УЗ-колебаний и принимают ее эхо-импульсы рт донной поверхности издели  и отражаюд;ей пло- .щадки демпфера. Измер ют частоту минимума суммарного спектра прин тых эхо-импульсов и определ ют по ней качество издели .

Устройство, реализующее способ УЗ-контрол  качества изделий, содержит последовательно соединенные генератор 1 коротких импульсов, широкополосный усилитель 2, временной селектор 3, осциллограф А и анализатор 5 спектра. Кроме того, устройство содержит пьезопластину 6 с звукопровод щим демпфером 7. .Пьезопластина 6 электрически, соединена с выходом генератора 1 и.входом усилител  2. На тыльной стороне демпфера 7 выполнена отражающа  площадка 8. Позицией 9 на фиг. .1 обозначено контролируемое изделие , позицией 10.-слой контактной жидкости между, пьезолластиной 6 и изделием 9. .Способ УЗ-контрол  качества изделий реализуетс  следующим образом.

Определ ют рассто ние h между отражающей площадкой 8 демпфера 7 и пьезопластиной 6, .удовлетвор ющее условию

2h)U

сЛ

где f, ,f- - верхн   и нижн   .частоты спектра отраженного в демпфере 7 эхо-импульса

19

10

15

на уровне 0,5 соответственно ;

скорость распространени  УЗ-колебаний в материалах демпфера 7. издели  9 и сло  10 жидкости соответственно;

толщина издели  9 и сло  10 жидкости соответственно ,

П 1 , 2, 3,... .

Дл  контактного варианта контрол , в котором можно допустить h -О, условие упрощаетс 

С, С,,С

и h

2h 2hji С Си

12пЧ 1

2f,

20

Удобнее всего выбрать рассто ние h из услови 

h

5

0

5

0

5

0

5

где fp - рабоча  частота пьезопластины 6.

Так, например, при контроле качества диффузионной сварки издели  9 из титана (С , 6000 м/с) толщиной h 1. 15 мм пьезопластиной 6 из ЦТС-19

п

на рабочую частоту „ 5 МГц при использовании в качестве демпфера 7 из материала ЦТС-19 (С 3600 м/с), а в качестве материала сло  10 жидкости - воды (С. 1490 м/с, h 365 мм), рассто ние h выбираетс  равным 18 мм. В тех же услови х дл  контактного варианта контрол  рассто ние h выбираетс  райным 9 мм.

Выполн ют в демпфере 9 отражающую площадку 8 на определенном рассто нии h и устанавливают пьезопластину . 6 на изделие 9 через слой 10 контактной жидкости. Пьезопластина 6, работающа , например, в полосе частот 4- 6 МГц, возбуждаетс  генератором 1. Пьезопластина 6 излучает через слой 10 в изделие 9 импульс УЗ-колебаний. Аналогичный импульс УЗ-колебаний излучаетс  пьезопластиной 6 в демпфер 7, УЗ колебани , распростран  сь в материалах издели  9 и демпфера 7, отражаютс  от донной поверхности первого и отражающей площадки 8 второго. Пьезопластина 6 принимает отраженные эхо-импульсы и преобразует их в электрические сигналы. Эти сигналы усипи- ваютс  усилителем 2 и через селектор 3, который селектирует, эхо-импульсы от сигналов помех, поступают на вход

5147111

осциллографа 4 дл  индикации и на анализатор 5 дл  анализа суммарного спектра.

Благодар  выбору рассто ни  h величина задержки между донным эхо-сигналом в контролируемом изделии 9 и эхо-сигналом от площадки 8 демпфера 7 равна, например, 1/2 fp.. В этом

случае в суммарном спектре этих сигналов будет находитьс  частотный минимум на частоте, близкой к частоте fp со стороны низких или высоких частот . При отсутствии дефектов спектр донного эхо-сигнапа, как и спектр эхо-сигнала от площадки 8 демпфера 7 всегда неизменен и, следовательно, частотный минимум в суммарном спектре находитс  на одной фиксированной частоте, например 5,09 МГц (фиг. 2). При наличии дефекта на пути распространени  УЗ-колебаний дон- ньй эхо-сигнал в контролируемом изделии 9 измен ет распределение фаз частотных составл ющих, что приводит к другому положению частотного минимума в суммарном спектре (фиг. 3).По положению частотного минимума в суммарном спектре определ ют качество издели .

Способ УЗ-контрол  качества изделий в иммерсионном и контактном вариантах позвол ет вы вить дефекты в виде сжатых строчечных непроваров, имеющих величину раскрыти  0,1 мкм и минимальную длину строчки 0,005 мм

Расположение частотного минимума в полосе частот от f , до f обусловлено тем, что вне этой области час- TOt минимум будет находитьс  между двум  соседними максимумами, амплитуды которых могут отличатьс  более чем в два раза друг от друга, и, вследствие этого, частотньш минимум становитс  нечетко выраженным. Ис

пользование в качестве дополнительного импульса отраженного площадкой демпфера эхо-импульса по сравнению с радиоимпульсом позвол ет избежать размытости частотного минимума в суммарном спектре, что затруднило бы его измерение, а также по влени  в некоторых случа х нескольких частотных минимумов, близко рас.положенных

0

g п 5 0

5

5

0

9 6

между собой, что также затруднило бы получение информации.

При работе в иммерсионном варианте , когда по вл етс  возможность варьировать высоту зазора, заполненного контактной жидкостью, допускаетс  использование УЗ-преобразовател  с демпфером, отражающа  площадка которого располагаетс  на пересчетном рассто нии от пьезопластины, благодар  обеспечению задержки между принимаемыми эхо-импульсами путем изменени  величины зазора.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ ультразвукового контрол  качества изделий, заключающийс  в излучении преобразователем с демпфером и пьезопластиной в изделие импульса ультразвуковых колебаний, приеме эхо- импульса от донной поверхности издели  генерировании дополнительного импульса с задержкой относительно донного эхо-импульса, измерении частоты минимума суммарного спектра эхо-импульса и дополнительного импульса и определении по измеренной частоте качества издели , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности контрол , принимают пьезопластиной отраженный отражающей площадкой демпфера, расположенной на рассто нии h от пьезопластины , эхо-импульс, а рассто ние h выбирают из выражени 

   (22111 ) 2h 2t / 12пз11

   2f, I С / 2f2

   где f, - верхнй  частота спектра отраженного в демпфере эхо-импульса на уровне 0,5; f - нижн   частота спектра отраженного в демпфере эхо-импульса на уровне 0,5;

   С - скорость распространени  ультразвуковых колебаний в материале демпфера;

   t - врем  распространени  импульса ультразвуковых колебаний от пьезопластины до донной поверхности издели ;

   ,2,3,.

   r . 7,5 tffiin

   Фиг.г

   f.ffru

   ,s

   7.S

   f.Mrn

   Фиг.з