Способ определения качества керамических изделий

 

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля качества изделий и может быть использовано в производстве пьезодатчиков, пьезодвигателя и других изделий из пьезокерамических материалов. Целью изобретения является повышение эффективности при исследовании изделий из пьезокерамики, а также информативности и оперативности контроля. Цель достигается путем одновременного получения информации о наличии внутренних дефектов керамического материала, сплошности адгезии металлической пленки и величине пьезомодуля изделия. Способ включает воздействие на пьезокерамическое изделие импульсами лазерного излучения, регистрацию времени запаздывания и амплитуды импульса электрического напряжения, которые и определяют качество изделия согласно кривой 1 лазерного излучения и кривых 2 и 3 импульса электрического напряжения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (У1) С 01 R 29/22

6НЕИтн6Ь 45il>: тюеаизнасжъмичсюъзз и2 асЧУ ЮЩЩаъЩ

I

Ф

I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4422422/24-21 (22) 20 ° 05 88 (46) 07.06,90. Бюл. № 21

I (71 ) Центр научно-техниче ского творчества молодежи "Прогресс" Черемушкинского района г, Москвы (72) И. В. Галишников, А.А. Карабутов, А. В. Резников, С. В. Рысь, С. Л. Серегин и Е,П.Звонарев (53) 541.183 (088.8) (56) Khandelval P. К., Ekeitman P.т1. et

al Surfàñå flaw detection in structural ceramics by scanning photoacoustic spectroscopy. Арр1. Phys. lett, 1980, v. 37, № 9, р. 779-781. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА КЕРАМИЧЕ СКИХ ИЗ ДЕЛИ (57) Изобретение относится к способам неразрушающего контроля качества изделий и может быть использовано в про„„ЯЦ„„И 569753 изводстве пьезодатчиков, пьезодвиг-теля и других изделий из пьезокерамических материалов. Белью пзобретения является повышенча эффективности при исследовании изделий из пьезокерамики, а также информативности и оперативности контроля. Бель достигается путем одновременного получения 1п формации о наличии внутренних дефектов керамического материала, сплошнссти адгезии металлической пленки и величине пьезомодуля изделия. Способ включает воздействие на пьезокерамическое изделие импульсами лазерного излучения, регистрапию времени запаздывания и амплитуды импульса злектрчческого напряжения, которые и определяют качество изделия согласно кривой 1 лазерного излучсния и кривых

2 и 3 импульса электрического напряжения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

j 569751

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля качества .изделий и может быть использовано в производстве пьезодатчиков, пьезодвигателей и других изделий из пьезокерамических материалов.

Целью изобретения является повышение эффективности при исследовании изделий из пьезокерамики, а также ин- 10

1 . формативности и оперативности контро,ля за счет возможности одновременного .получения информации о наличии внутренних дефектов керамического материала, сплошности адгезии металличес- >5 кой пленки и величине пьезомодуля изделия.

На чертеже показаны осцилограмма лазерного импульса (кривая 1) и осцилограммы напряжения на изделиях 2О (кривые 2 и 3). !

Способ осуществляют следующим образом.

При импульсном лазерном облучении 2 одной из металлизированных поверхностей изделия в нем возникает акустическая волна, распространяющаяся через границу слоев и пьезокерамический материал, следствием которой является возникновение импульса электрического напряжения между металлизированными поверхностями. При гауссовом временном распределении интенсивности импульса лазерного из,пучения, достигающем максимума на облучаемой

35 поверхности в Heê6òoðûé момент времени, амплитуды импуль са акустического колебания противоположной поверхности и синхронного с ним импульса, электри— ческого напряжения достигают максимума в следующий момент времени, сдвинутый относительно первоначального на время прохождения акустической волны через изделие. При постоянной мошнос- 45 ти импульсов излучения и отсутствии дефектов под облучаемой зоной по амплитуде импульса электрического напряжения можно судить об относительной величине пьезомодуля материала по сравнению с эталонным изделием.

Наличие отслоений металлической пленки приводит к ослаблению акустической волны, проходящей через границу слоев, и, собтветственно, к уменьшению амплитуды электрического сигнала. При сканировании луча по поверхности изделия максимальнь е величины регистрируемых импульсов напряжения дают информапию об относительной величине пьезомодуля материала, а зоны уменьшенных сигналов соответствуют местам отслоений металлизапии. Поскольку для отбраковки изделий, как правило, не важно, чем вызвано умень— пение регистрируемого сигнала — недостаточной величиной пьезомодуля, т.е. низким качеством материала, либо низким качеством металлизации, процесс контроля можно существенно упростить и ускорить, исключив процесс сканирования излучения. В этом случае облучают Bclo металлизированную поверхность изделия пучком излучения с равномерным распределением интенсивности по сечению и сравнивают амплитуду импульсов электрическот о напряжения с сигналами от эталонного. образца, которые могут быть измерены заранее в качестве калибровочной величины, либо измеряются одновременно при параллель— ном облучении контролируемого и эталонного изделий излучениями равной мощности, при этом наиболее информативной является разность амплитуд сиг-. налов, получаемая методом дифференциального усиления, либо при цифровой обработке регистрируемых сигналов, Для этого получаемый лазером пучок расшепляют на два луча, один из которых направляют на контролируемое изделие, а другой — на эталонный образец.

При наличии инородных включений в материале, например, при вжигании металлизации нередко происходит внедрение металлических включений в толщу керамики, имеющую пористую структуру, микротрещины и т,д., на пути акусти-. ческой волны встречаются участки с иной, чем у основного материала скоростью звука. Зто приводит к изменению длительности задержки между максимумами импульсов светового воздействия и электрического отклика. При сканировании сфокусированного излучения по изделию появление изменений в величине временной задержки регистрируемых импульсов свидетельствует о зонах с наличием инородных включений.

Амплитудно-временные характеристики регистрируемых импульсов электрического напряжения изменяются также при прохождении акустической волны через дефекты материала — трещины, полости.

Таким образом, измеряя амплитудно-временные характеристики импульсов элек1569751

Составитель F).Яресько

Редактор И.!1улла Техред M.Ходанич Корректор В.Кабаций

Заказ 1446 Тираж 562 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,Óæãoðîä, ул. Гагарина,101 трического напряжения, возникающего ежду металлизированными поверхностями пьезокерамического изделия, одна из которых подвергается импульсному лазерному облучению, можно:осуществлять контроль изделия по совокупному параметру качества, включаюшему информацию о несплошности адгезии металлической пленки к керамике, относительной величине пьезомодуля керамического материала и наличии в изделии внутренних дефектов, При смене контролируемых изделий требуется только приложение электропроводящих кон тактов к металлизированным поверхностям, что позволяет автоматизировать смену изделий и обеспечивает оперативность процесса контроля. Для отбраковки изделий в серийном производ- 20 стве можно дополнительно повысить оперативность и упростить процедуру контроля, облучая сразу всю металлизированную поверхность широким пучком излучения, В этом случае не требует- 25 ся сканирование излучения относительно изделия и необходимая инйормапия может быть получена за один импульс лазерного излучения, Пример. Кривая 1 показывает 30 момент воздействия лазерным импульсом на поверхность изделия, а кривые

2 и 3 — отклик на это воздействие.

Из чертежа видно, что кривая 2 относится к изделию без существенных де35 фектов, а кривая 3 — к изделиям с отслоениями и другими дефектами.

Предлагаемый способ позволяет увеличить количество информации о параметрах испытуемого изделия и умень- 40 шить время ее получения. Это снижает трудоемкость и стоимость испштаний изделий из пьезокерамики.

Формула изобретения 45

Способ определения качества керамических изделий, включающий облучение поверхности изделия лазерным излучением, измерение изменения пара-. метров изделия и опенку качества по измеренным параметрам, о т л и ч à юшийся тем, что, с целью повышения эффективности при исследовании изделий из пьезокерамики, осуществляют импульсное облучение одной из металлизированных поверхностей, в качестве измеряемых параметров используют время запаздывания и максимальную амплитуду импульса электрического напряжения, возникающего между металлизированными поверхностями изделия, а прй оценке качества определяют соответственно наличие внутренних дефектов пьезокерамического материала по времени задержки, а наличие полостей или зазоров между металлизацией и поверхностью пьезоматериала и величину пьезомэдуля — по максимальной амплитуде импульса электрического напряжения.

2, Способ поп,2, о тлич аю— шийся тем, что, с пелью повышения информативности. измерений, при облучении металлизированной поверх— ности осуществляют относительное перемешение испытуемого иэделия и лазерчого луча.

3, Способ по п.1, о т л и ч à ю— ш и и е я тем, что, с целью повышения оперативности, осушествляют одновременное облучение всей металлизированной поверхности однородным лазерным лучом, диаметр которого выбран превышающим линейные размеры металлизированной поверхности, при этом не-. металлизированные поверхности испытуемого изделия экранируют.

4. Способ по пп. l 3, о т л и— ч а ющий с я тем, что, с целью повышения оперативности, осуществляют облучение металлизированных поверхностей испытуемого и эталонного изделий, а оценку качества осуществляют по разности параметров, измерен ных на испытуемом и эталонном изделиях,