Способ контроля качества поверхности изделий и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области .акустических методов неразрушающёго контроля и может быть использовано при контроле гладких поверхностей. Целью изобретения является возможность выявления поверхностных дефектов . вследствие приема акустических колебаний, возбужденных обдувающей контролируемую поверхность струей газа. Контролируемую поверхность, изделия 12 обдувают из сопел узла генерирования одной из платформ под углом oL , равным 45+15. В результате обдува узконаправленной струей 1 газа полости дефекта 13 образуется вторичный поток 2 газа и акустические колебания с фронтом 3 распространения. Колебания принимают многосекционным акустическим приемником , каждая секция которого располагается вокруг сопла и защищена акустическим экраном в полосе частот, ограниченной сверху величиной fj , выбранной из условия f. с/1, где с - скорость распространения акустических колебаний в газовой среде, 1 - длина струи газа. Сканируют по- i верхность изделия 12 струей газа при помощи механизма сканирования одной из платформ с установленными на ней в шахматном порядке соплами. Затем производят поворот сопла на

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 133 A (5g 4 С 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3698473/25-28 (22) 03.02.84 (46) 07.04.86. Бюл. Ф 13 (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР и Киевский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Н.А.Ходак и Ю.И.Пастушенко (53) 620.179;)6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 330379, кл, G 01 N 19/08, 1967. . Авторское свидетельство СССР

У 216966, кл. G 01 В 13/02, 1965. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области .акустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано при контроле гладких поверхностей.

Целью изобретения является возможность выявления поверхностных дефектов вследствие приема акустических колебаний, возбужденных обдувающей контролируемую поверхность струей газа. Контролируемую поверхность изделия 12 обдувают из сопел узла генерирования одной из платформ под углом d., равным 45+15 . В результате обдува узконаправленной струей 1 газа полости дефекта 13 образуется вторичный поток 2 rasa u акустические колебания с фронтом 3 распространения. Колебания принимают многосекционным акустическим приемником, каждая секция которого располагается вокруг сопла и защищена акустическим экраном в полосе частот, ограниченной сверху величиной f, g выбранной из условия f (с/1, где с — скорость распространения акустических колебаний в газовой среде, 1 — длина струи газа. Сканируют по" . верхность изделия 12 струей rasa 8 при помощи механизма сканирования одной из платформ с установленными на ней в шахматном порядке соплами.

Затем производят поворот сопла на

1223133 с с fl.

90 вокруг оси,-перпендикулярной контролируемой поверхности изделия

12, и дополнительное сканирование ранее неподвижной платформы с установленными на ней в шахматном порядке соплами, ось которых перпендикуФ

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано при контроле гладких поверхностей, в частности плоскостей летательных аппаратов для выявления поверхностных трещин.

Целью изобретения является возможность выявления поверхностных дефектов, благодаря генерации в них акустических колебаний направленной струей газа, которой под углом 45+15 обдувается контролируемая поверхность.

На фиг.1 схематически представлена картина, возникающая при генерации акустических колебаний в трещине направленной струей газа; на фиг.2 — устройство для контроля качества поверхности изделий, реализующее способ; на фиг.3 — сечение А-А на фиг.2.

На фиг.1 обозначена струя 1 газа, отраженный вторичный поток 2 газа, фронт 3 акустических колебаний, возникающих в результате взаимодействия обдувающего и отраженных потоков 1 и 2.

Устройство для контроля качества поверхности изделий, реализующее предлагаемый способ, содержит многосопловый узел 4 генерирования струи газа, включающий сопла 5 и многосекционный акустический приемник б, каждая секция которого располагается вокруг сопла 5. Кроме того, устройство содержит два механизма 7 сканирования, связанные с ними платформы 8, установленные в одной плоскости с возможностью взаимно перпендикулярного перемещения, и акустичес кие экраны 9, окружающие каждую секцию приемника 6. Сопла 5 установ лены на платформах 8 в шахматном по. рядке. лярна оси ранее используемых сопел.

В ходе сканирования измеряют частоту и амплитуду принятых колебаний и по их величине определяют наличие поверхностных дефектов 13 изделия 12.

2 с.п. ф-лы.: 3 ил.

Устройство также содержит направляющие 10, установленные в ходе конт.роля на изделие и обеспечивающие вза-: имно перпендикулярные перемещения

5 платформ 8, и опорные ролики 11, соединенные с платформами 8 и взаи,модействующие при перемещени послед-. них с направляющими 10, Сопла 5 установлены на платформах 8 таким образом, что при установке последних параллельно поверхности контролируе-. мого изделия ось сопел 5 образует с .ней угол g, равный 45+15 . Кроме того, устройство содержит контролируеIS мое изделие 12 и дефект 13, расположвнный на поверхности.

Способ контроля качества поверх ности изделий заключается в том, что обдувают контролируемую поверхность узконаправленной струей газа из сопо ла под углом Ы, равным 45+15

Струя газа при попадании в дефект контролируемого изделия возбуждает акустические колебания. Возбужденные акустические колебания принимают в полосе частот, ограниченной сверху величиной f, выбранной из условия где с — скорость распространения акустических колебаний в газовой среде, м/с;

1 — длина струи газа, м.

Измеряют параметры принятых колебаний: частоту и амплитулу максимума. Производят сканирование всей контролируемой зоны поверхности изделия узконаправленной струей газа, 4О. а затем после поворота сопла на 90 вокруг оси, перпендикулярной контролируемой поверхности, осуществляют дополнительное сканирование всей контролируемой зоны поверхности изделия. Наличие поверхностных де1223133

fв(c/1 ú

55 фектов определяют по величине измеренных параметров принятых колебаний.

Устройство для контроля качества поверхности изделий работает следующим образом.

Обдувают контролируемую поверхность изделия 12 из сопел 5 узла 4 ге нерирования одной из платформ 8 под углом о, равным 45+15 . При обдуве под острым углом узконаправленной струей 1 газа гладкой поверхности контролируемого изделия 12 в полости трещины 13 с раскрытием, на порядок меньшим размеров сечения струи газа, возникает зона повышенного давления, в результате возникновения которой образуется отраженный вторичный поток 2 газа, направленный примерно пер пендикулярно поверхности контролируемого изделия. Отраженный поток 2. взаимодействует с обдувающей струей

1 и отклоняет ее. Отклонение струи приводит к уменьшению противадавления.потока 2 и струя занимает свое первоначальное положение. Многократные отклонения струи вызывают акустические колебания, фронт 3 которых обозначен на фиг.l. Частота возбужден ных акустических колебаний связана с сечением (объемом) трещин 13. Возбужденные акустические колебания принимают многосекционным акустическим приемником 6, каждая секция которого располагается вокруг camera 5 и защищена от воздействия акустических колебаний, возбуждаемых другими соплами 5 узла 4 генерирования, и посторонних шумов акустическим экраном

9 ° Прием акустических колебаний производят в полосе частот, ограниченной сверху величиной f, выбранной для исключения интерференционной волны, возникающей в зазоре между узлом 4 генерирования и поверхностью контролируемого изделия 12, из условия где с — скорость распространения акустических колебаний в газовой среде, истекающей из сопла 5, м/с;

1 — длина струи газа, м.

С приемника 6, выполненного, например, в виде пьезоэлемента, преобразованные в электрический сигнал принятые акустические колебания поступают в блок регистрации и обработки

40 (не показан), где измеряют частоту и амплитуду максимума принятых колебаний. Производят. сканирование всей контролируемой зоны поверхности изделия 12 узконаправленной струей газа посредством перемещения механизмом 7 сканирования одной из платформ 8 с установленными на ней в шахматном порядке соплами 5 и опорными роликами 11 по направляющим 10.

Затем производят поворот сопла 5 на

90 вокруг оси, перпендикулярной контролируемой поверхности изделия

12, и дополнительное сканирование всей контролируемой зоны поверхности иэделия 12 узконаправленной струей газа посредством перемещения другим механизмом 7 сканирования ранее неподвижной платформой 8 с установленными на ней в шахматном по-.. рядке соплами 5, ось которых перпендикулярна оси ранее используемых сопел 5 в проекции на плоскость поверхности контролируемого изделия 12, и опорными роликами ll по направляющим 10 которые также перпендикулярны ранее использованным. Наличие поверхностного дефекта..13 определяют по величине измеренных параметров принятых колебаний. По частоте принятых колебаний определяют относительное раскрытие дефектов 13 по отношению к эталонному дефекту. Учитывая зависимость длины трещины от раскрытия, определяют на основании при- ю нятых колебаний-длину дефекта 13.

Определение-размеров дефекта 13 производят при его нормальной ориентации относительно проекции оси сопла

5 на поверхность изделия 12.

При помощи сопла с диаметром среза в пределах 0,3-0,5 мм, расположенного на расстоянии 5 мм от контролируемой поверхности, выявляются трещины с раскрытием до 0,05 мм при длине 0,2-0,3 мм. При контроле трещины на поверхности изделия с раскрытием 0,1 мм, нормально ориентированной относительно струи воздуха с давлением 1 атм, частота максимума принятого сигнала лежит в диапазоне частот 35-40 кГц. При совмещении ориентации трещины с направлением обдува частота максимума принятого сигнала смещается в диапазон частот

20-25 кГц, а амплитуда максимума снижается относительно амплитуды при1223133 нятого сигнала при нормальной ориен.тации более чем в 4 раза.

Формула изобретения

1. Способ контроля качества по.верхности иэделий, заключающийся в том, что обдувают контролируемую поверхность узконаправленной струей газа из сопла, принимают акустические колебания, возбуждаемые струей газа, измеряют их параметры и сканируют контролируемую поверхность изделия, о т л и ч а ю щ и й— . с я тем, что, с целью возможности выявления поверхностных дефектов, осуществляют дополнительное сканирование контролируемой поверхности изделия после поворота сопла на 90 вокруг оси, перпендикулярной контролируемой поверхности, обдув производят под углом ot., равным 45-15 прием акустических колебаний производят в полосе частот, ограниченной сверху величиной Г, выбранной из условия вгде с — скорость распространения акустических колебаний в газовой среде, м/с;

1 — длина струи газа, м, и измеряют частоту и амплитуду макси.мума принятых колебаний, по величине которых определяют наличие поверхностных дефектов.

ip 2. Устройство для контроля качества поверхности изделий, содержащее узел генерирования с соплом струи газа и акустический приемник, расположенный вокруг сопла, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью возможности выявления поверхностных дефектов, оно снабжено двумя механизмами сканирования, связанными с ними платформами, установленными в

2б одной плоскости с воэможностЬю взаимно перпендикулярного перемещения, и акустическими экранами, узел генерирования струи выполнен многосопловым, сопла установлены на платформах в шахматном порядке, акусти, ческий приемник выполнен многосекционным, а каждая его секция окружена акустическим экраном.

1223133

Составитель В. Гондаревский

Редактор Л.Гратилло, Техред 0.Сопко КорректорД Обручар

Заказ 1706/47 Тираж 778 Подписное

BUHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4