Ультразвуковой способ контроля качества металлических дисков

 

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДИСКОВ, заключающийся -в том, что контролируемый диск устанавливают соосно между излучающим и приемным злектромагнитно-акустическими преобразователями , воздействуют на не в произвольном диаметральном напра лении постоянньм магнитным полем, возбуждают в диске на его резонанс ной частоте ультразвуковые колебания в режиме автогенерации, принимают ультразвуковые колебания, а качество диска определяют сравнени величин принятых ультразвуковых СЕГгналов от контролируемого и эталоннбго дисков, отличающи йс я тем, что, с целью повьяиения надежности выявления дефектов путем исключения влияния анизотропии упругих свойств материала диска, изменяют угол между направлением прокатки Материала диска и направлением постоянного магнитного поля. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а Ют Щ и и с я тем, что изменение угла осуществляют поворотом контролируемого диска или постоянного магнитного поля дважды в одну и ту же сторону вокруг оси диска на угол 60, по окончании каждого поворота измеряют величину ультразвукового сигнала и по сумме этих величин, измеренных в исходном положении и после двух поворотов, определяют качество контролируемого диска. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение угла осуществляют вращением контролируемого диска или постоянного магнитного поля вокруг оси диска с частотой В

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) G 01 N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3565457/25-28 (25) 3567495/25-28 (22) 21.03.83 (46) 30.06.84. Бюл. Р 24 (72) Г.И.Деордиев и Н.И.Шакшин (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт физики металлов

Уральского научного центра AH СССР (53) 620.179.16(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 271863, кл. G 01 N 29/04, 1968.

2. Б ° A.Ãëàãoâñêèé, И.Б.Московен.ко. Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении.

Л., "Машиностроение", 1977, с.164166 (прототип). (54)(57) 1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ

КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ДИСКОВ, заключающийся в том, что контролируемый диск устанавливают соосно между излучающим и приемным электромагнитно-акустическими преобразователями, воздействуют на него в произвольном диаметральном направ-. лении постоянным магнитным полем, возбуждают в диске на его резонансной частоте ультразвуковые колебания в режиме автогенерации, принимают ультразвуковые колебания, а качество диска определяют сравнением величин принятых ультразвуковых

„„SU„„1100563 А бИгналов от контролируемого и эталонного дисков, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,.с целью повышения надежности выявления дефектов путем исключения влияния анизотропии упругих свойств материала диска, изменяют угол между направлением прокатки материала диска и направлением постоянного магнитного поля.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю-. шийся тем, что изменение угла осуществляют поворотом контролируемого диска или постоянного магнитного поля дважды в одну и ту же сторону вокруг оси диска на угол

60о по окончании каждого поворота измеряют величину ультразвукового

O сигнала и по сумме этих величин, измеренных в исходном положении и после двух поворотов, определяют качество контролируемого диска. С

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что изменение угла а осуществляют вращением контролируемого диска или постоянного магнит- М® ного поля вокруг оси диска с частотой в (1 — 5) - 10 раз меньшей резо нансной частоты колебаний эталонно- ( го диска, а качество контролируемого диска определяют по параметрам огибающей ультразвуковых сигналов.

1 1100563

Изобретение относится к акустическим методам и средствам неразрушающего контроля и может быть использовано в металлургической н металлообрабатывающей промышленности для выявления поверхностных, подповерхностных и внутренных дефектов в изделиях и заготовках из плоского проката, имеющих форму дисков

Известны резонансные ультразвуковые способы контроля металлических изделий, в том числе дисков, позволяющие проводить бесконтактное и нелокальное выявление как поверхностных, так и внутренних дефектов..

При этом к контролируемому изделию прикладывают постоянное магнитное поле и используют электромагнытноакустические (ЭХА) преобразователи для бесконтактного возбуждения ультразвуковых колебаний на резонанс- 20 ной частоте изделыя во всем его объеме и для бесконтактной регистра- ции этих колебаний, а о наличии дефекта в изделии судят по уменьшению акустической добротности или по 25 уменьшению пропорциональной ей величины ультразвукового сигнала (1 1.

Наиболее близким к изобретению является ультразвуковой способ контроля качества металлических дисков, заключающийся в том, что контролируемый диск устанавливают соосно между излучающим и приемным электромагнитно-акустическими преобразователями, воздействуют на него в произвольном диаметральном направлении постоянным магнитным полем, возбуждают в диске на его резонансной частоте ультразвуковые колебания в режиме автогенерации, принимают ультразвуковые колебания, а качество диска 40 определяют сравнением величин принятых ультразвуковых сигналов от. контролируемого и эталонного дисков (23.

Недостатком известных способов контроля является снижение надежнос- 45 ти выявления дефектов пры переходе от контроля .иэотропных дисков к контролю дисков из плоского проката.

Упругая анизотропия проката и анизотропкя затухания ультразвука в дис- 5О ке приводит в совокупности к периодической зависимости величины ультразвукового сигнала от угла между век-: тором постоянного магнитного поля в плоскости диска к некоторым Фиксированным направлением в этой плос кости (направленцем осы прокатки).

Так как в известных способах конт. роль проводят по величине ультразвукового сигнала, измеренного при случайном, произвольно взятом значении Ю угла, то уменьшение величины ультразвукового сигнала, обусловленное влияниеМ-аниэотропии упругих свойств материала в случае бездефектного диска, легко принять эа уменьшение ф5 иэ-за дополнительного затухания ультразвуковых колебаний, вносимого дефектом. В результате этого снижается надежность контроля.

Цель изобретения — повышение надежности выявления дефектов путем исключения влияния анизотропин упругих свойств материала диска.

Указанная цель достигается тем, что согласно ультразвуковому способу контроля качества металлических дисков, заключающемуся в том, что контролируемый диск устанавливают соосно между излучающим и приемным электромагнитно-акустическими преобразователями, воздействуют на него в произвольном диаметральном направлении постоянным магнитным полем, возбуждают в диске на его резонансной частоте ультразвуковые колебания в режиме автогенерации,принимают ультразвуковые колебания,а качество диска определяют сравнением величин принятых ультразвуковых сигналов от контролируемого и эталонного дисков, ыз. меняют угол между направлением прокатки материала диска и направлением постоянного магнитного поля.

При этом изменение угла осущест- вляют поворотом контролируемого диска илн постоянного магнитного поля дважды в одну и ту же сторону вокруг оси диска на угол бО, по окончании каждого поворота измеряют величину ультразвукового сигнала и по сумме этих величин, измеренных в исходном положении и после двух поворотов, определяют качество контролируемого диска.

Кроме того, изменение угла осуществляют вращением контролируемого диска или постоянного магнитного поля вокруг оси диска с частотой в (1 — S) ° 10 раз меньшей резонансной частоты колебаний эталонного диска, а качество контролируемого диска определяют по параметрам огибающей ультразвуковых сигналов.

На фиг. 1 изображены периодические зависимости величины ультразвукового сигнала А, возбуждаемого и регистрируемого в режиме автогенерации от угла Ч между вектором постоян. ного магнитного поля Н в: плоскости диска и направлением прокаткй t-t для беэдефектного.(cc}и дефектного (81 дисков; на фиг. 2 — схема устройства реализующего предлагаемый способ попп.1 и 2;на фиг.З вЂ” то же,реализующего предлагаемый способ по и. 3.

Изменение угла, осуществляемое поворотом диска или постоянного .поля вокруг оси диска дважды в одну к ту же сторону на угол 60 позволяет сформировать такое число измерительных позициЯ, которое является необходымим и достаточным для отстройк от влияния аниэотропии упругих свойств материала диска, если

1100563 качестве контролируемого диска судить по сумме величин ультразвуковых сигналов, полученных после каждого изменения угла, включая величину ультразвукового сигнала на исходной измерительной позиции, сравнивая 5 полученную сумму с суммой ультразву.ковых сигналов для эталонного диска.

Изменение угла, осуществляемое вращением контролируемого диска или постоянного магнитного поля с частотой в (1 — 5)"10 раз меньшей резонансной частоты колебаний эталонногодиска, позволяет сформировать ультразвуковой сигнал, промодулированный с частотой чередования максимумов резонансных ультразвуковых колебаний "быстрой" и "медленной" волны.

При этом выбор частоты вращения контролируемого диска или магнитного поля гарантирует отсутствие срывов режима автогенерации при переходе 20 от резонанса "быстрой" к резонансу

"медленной" волны, что позволяет определять качество контролируемого. диска по параметрам огибающей .ультразвуковых сигналов. 2

Устройство (фиг. 2) для контроля диска 1 содержит излучающий 2 и приемный 3 электромагнитно-акустические преобразователи в виде плоских круглых катушек, включенные в цепь gp обратной связи усилителя-4, электромагнит 5, механизм 6 поворота контролируемого.диска, коммутатор 7, соединяющий усилитель 4 и ячейки 8

10. памяти, которые в свою очередь соединены с сумматором 11. . Устройство (фиг. 3) для контроля диска 12 содержит излучающий 13 и приемный 14 электромагнитно-акустические преобразователи в виде плос- . ких круглых катушек, включенные в 40 цепь усилителя 15, электромагнит 16,. механизм 17 вращения контролируемого диска, детектор 18, соединяющий усили-, тель 15 и измерительное устройство 19.

Устройство (фиг. 2) работает сле- 45 дующим образом.

Контролируемый диск 1, установ ленный соосно между излучающим 2 и приемным 3 электромагнитно-акустическими преобразователями в виде плос- gp ких круглых катушек, которые включены в цепь обратной связи усилителя 4, размещают между полюсами электромагнита 5 так, чтобы создава- емое электромагнитом поле Н лежало в плоскости диска. В фиксированной исходной измерительной позиции (М =0 ) при наличии поля Н осуществ1 ляется возбуждение ультразвуковых колебаний на.резонансной частоте диска в режиме автогенерации. Сформировавшийся при этом сигнал, ультра- . звуковой rio своему происхождению, с выхода одного из каскадов усилителя 4 через коммутатор 7 направля- . ют в одну из ячеек памяти, например 65 в ячейку 8, после чего с помощью механизма 6 поворота поворачивают диск на угол 60О относительно исходной позиции, фиксируют диск во второй измерительной позиции (М =-60 I

2 и сформировавшийся в этой позиции сигнал направляют через коммутатор

7 в ячейку 9 памяти. ПовтОряют поворот на 60 в ту же сторону, приводят с помощью механизма 6 диск s третью и последнюю измерительную позицию (М = 120 1, и соответствующий ей сигнал направляют через коммутатор

7 в ячейку 10 памяти. После завершения последнего поворота сигналы с выходов ячеек 8 — 10 памяти подают на вход сумматора 11, и по величине сигнала на выходе сумматора судят о качестве контролируемого диска, сравнивая ее с такой же величиной для эталонного диска.

Устройство (фиг. 3) работает следующим образом..

Контролируемый диск 12 устанавливают соосно между излучающим 13 и приемным 14 электромагнитно-акустическими преобразователями в виде плоских круглых катушек, которые включены в цепь обратной .связи усилителя 15, и .размещают между полюсами электромагнита 16 так, чтобы направление подмагничивания совпадало с диаметром диска. Подмагничивают диск 12 постоянным магнитным полем

Н, образующим произвольный угол 9 с осью прокатки t-E, и в режиме автогенерации возбуждают ультразвуковые колебания на резонансной частоте эталонного диска. Вращают диск 12 с помощью механизма 17 относительно неподвижных преобразователей 13 и 14 и неподвижных полюсов. электромагнита

16 с частотой в (1. — 5) ° 10 раз меньшей резонансной частоты эталонного бездефектного диска. Формируют в режиме автогенерации ультразвуковой сигнал, промодулированный в соответствии с частотой вращения диска.

Этот сигнал с выхода одного из каскадов усилителя 15 подают на детектор 18. С помощью детектора 18 выделяют огибающую модуляционного сигнала и оценивают ее параметры с помощью измерительного устройства 19 (например, оценивают частоту огибающей с помощью частотомера). По результатам этой оценки определяют качество контролируемого диска.

Частота огибающей ультразвуковых сигналов для дефекта диска будет меньше частоты огибающей для эталонного бездефектного диска.

Предлагаемое устройс во позволяет повысить належность выявления дефек-. тов в изделиях и заготовках из плоского проката, имеющих форму диска, путем исключения влияния анизотропии упругих свойств материала контролируемого диска.

1100563

Фиг.2

Составитель С. Волков .Редактор П.Макаревич Техред 0,8eue Корректор О.Билак

Заказ 4575/35 Тираж 823 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4