Акустический способ контроля качества изделий

 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля изделий из природных каменных материалов за счет учета изменения качества акустического контакта акустических преобразователей с изделием и локальных изменений параметров материала контролируемого изделия в зоне прозвучивания. Устанавливают волноводы 3 преобразователей 1 и 2 и осуществляют с помощью последних возбуждения и прием прошедших через изделие 7 импульсов низкочастотных и высокочастотных акустических колебаний. Увеличивают усиление высокочастотного канала блока 6 относительно величины, при которой на бездефектном участке изделия 7 еще остается цифровая индикация времени распространения принятого импульса в то же число раз, что увеличение амплитуды низкочастотного сигнала на бездефектном участке изделия по отношению к его амплитуде на контролируемом участке. Измеряют время прихода высокочастотного и низкочастотного импульсов колебаний на контролируемом участке изделия и по их разнице определяют качество данного участка. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

51)5 С 01 N 29!08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО. ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4605935/25-28 (22) 1 5. 1 1. 88 (46) 30, 10.90. Бкп. N - 40 (71) Московский горный институт (72) В.Л.Ыкуратник, B.Ñ.ßìùèêoâ и А.А.Ермолин (53) 620. 179 . 16 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 560179, кл. С 01 N 29/04, 1975.

Джонс P., Фэкэоару И. Неразрушаю- щне методы испытаний бетонов, М.:

Стройиздат, 1974, с. 58-65 (прото:.. тип) . (54) АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к акустическим методам неразрущающего контроля. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля изделий из природных каменных материалов за счет учета изменения качества акустического контакта акустических преобразователей с изделием

2 и локальных изменений параметров ма» териала контролируемого изделия в зоне прозвучивания; Устанавливают волноводы 3 преобразователей 1 и 2 и осуществляют с помощью последних возбуждения и прием прошелших через иэделие. 7 импульсов низкочастотных и высокочастотных акустических колебаний. Увеличивают усиление высокочастотного канала блока 6 относительно величины, при которой на бездефектном участке изделия 7 еще остается цифровая индикация времени рас пространения принятого импульса, в то же число раз, что увеличение амп- литуды низкочастотного сигнала на бездефектном участке иэделия по отношению к его амплитуде на контролируемом участке. Измеряют время прихода высокочастотного и низкочастотного импульсов колебаний на контролируемом участке изделия и по их разнице определяют качество данного участка.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

13çÎ()() T(II<((- n 1 11(3(:1Iò(11 к акУсти " .((„ 1(3!iI способам неразру1(<аю1(!Яго контР 03111 1! МОЖЯТ 6 !)3ГЬ H CII(3JII) 30 !3ß Í(3 ПРИ уп1тра 313уковой дефектоскопии изделий

IIç природ11ых каменных материалов, в частно(ти при контроле изделий с нарушенным в р езул ьтате обраб отки поверхностным слоем.

Цель изобретения — повышение чувствительности контроля изделий из природных каменных материалов, в том числе и изделий с нарушенным в результате обработки поверхностным слоем за счет учета изменений каче»

30. Акустический способ контроля качества изделий заключается в следующем. ства акустического контакта акустических преобразователей с изделием и локальных изменений параметров материалов контролируемого изделия в зоне прозвучивания. 20

Па фиг. 1 представлено устройство, реализующее акустический способ контроля качества изделий, на фиг. 2 осциллограммы усиленных сигналов с выходов приемного преобразователя 25 (а — низкочастотный сигнал на выходе приемного преобразователя при прозвучивании бездефектного участка изделия, б — .высокочастотный сигнал на выходе приемного преобразователя ° при прозвучивании бездефектного участка изделия, в — низкочастотный сигнал на выходе преобразователя при прозвучивании дефектного участка изделия, г» высокочастотный сигнал

35 на выходе приемного преобразователя при прозвучивании дефектного участка изделия) .

Устройство, реализующее акустический способ контроля качества изделий, содержит излучающий и приемные преобразователи 1 и 2 соответственно, каждый из которых включает конический волновод 3, высокочастотный активньп элемент 4 и низкочастотный активный элемент 5. Кроме того, устройство содержит блок 6 генерации и обработки принятых сигналов, выход которого соединен с активными элементами 4 и 5 излучающего преобразователя 1, а вход - с активными эле50 ментами 4 и 5 приемного преобразователя 2. Позицией 7 на фиг. 1 обозначено контролируемое изделие, позицией 8 - глухие отверстия на поверхности контролируемого изделия 7.

A = А1+ A2+ А<, амплитуда принятых импульсов акустических колебаний частотой f.1 на контролируемом участке изделия, дБ; амплитуда принятых импульсов акустических колебаний частотой f < на бездефект-, ном участке изделия, дБ; амплитуда принятых импульсов акустических колебаний частотой f1 на бездефектном участке изделия, дБ. где А

А

АЭ

Определяют качество изделия по величине разноети Д вЂ” 6 t < измеренных интервалов времени.

Акустический способ контроля качества изделий реализуется следующим образом.

На поверхности изделия 7, например, гранитной заготовки детали сверлильно-фрезерного станка с ЧПУ, размечают прямоугольную сетку с шагом L равным 20 см. В узлах сетки высверливают отверстия 8 диаметром

Иа ПО!3(.р.(ТIОСТ1) I(()IIТ1 О!!1!р ) ЯМОГО наделил наносят прямоуl (3!Iüíóê сетку с заданным шагом и при н(3ли(ии нарушенного н результате Обработки поверхностного слоя в узлах сетки выполняют глухие отверстия, глубина которых превышает толщину нарушенного слоя. Возбуждают в одной узловой точке поверхности изделия (на дне отверстия в случае его наличия) импульсы акустических колебаний двух различных частот 3.< и Е (f < c Й ). Принимают в другой узловой точке поверхности изделия (на дне отверстия в случае его наличия) приемным преобразователем прошедшие через изделие импульсы акустических колебаний частот f < и f z. Измеряют амплитуду А< принятых импульсов акустических колебаний частотой Е<, Измеряют интервал . времени между моментами возбуждения и приема импульсов акустических колебаний частотой f !. Измеряют интервал д t времени между моментом возбуждения импульса акустических колебаний частотой f и момен2 том достижения амплитудой принятого импульса колебаний частотой f велиz чины А, удовлетворяющей условию

5 б б мм и глубиной 5 мм (толщина припо-верхностного слоя гранитных заготовок нарушается в результате термической нли механической обработки, не превышает 4 мм) . Поскольку при дальнейшей обработке с заготовок снимается поверхностный слой толщиной не менее 1-2 см, то данные отверстия не нару шают целостности окончательного изделия.

Предварительно прозвучивают с помощью преобразователей 1 и 2 эталонный бездефектный участок иэделия, аналогичного контролируемому изделию

7, и измеряют амплитуды А и А> принятых импульсов акустических колеба» ний частот f > и f < соответственно (фиг. 2а,б) . Частоту f< выбирают максимально высокой, при которой, однако, гарантируется уверенное прозвучивание с четким первым вступлением бездефектного участка изделия 7 на базе L. Обычно частота f лежит в .пределах 500-800 кГц и в примере реализации составляет 600 кГц. Частоту f1 выбирают такой, чтобы длина волны используемых акустических колебаний была в 2-3 раза больше протяженности или глубины выявляемого дефекта, т.е. не вьш е 100 кГц. Снизу частота f ограничена нежелательным увеличением резонансных размеров преобразователей 1 и 2 величиной

60 кГц, чему и равна частота f в примере реализации.

В соседних узловых точках (отверс» тия 8) иэделия 7 устанавливают волно» воды 3 преобразователей 1 и 2. С помощью активного элемента 4 преобразователя 1 излучают импульсы акустических колебаний частотой fz и с помощью активного элемента 4 преобразователя 2 принимают их, с помощью активного элемента 5 преобразователя

1 излучают импульсы акустических колебаний частотой f и с помощью активного элемента 4 преобразователя

2 принимают их. Возбуждение преобразователя 1 и сигналов с выходов преобразователя 2 осуществляют с помощью блока 6, выполненного, например, в виде спаренного прибора

УД 2-16. В этом случае операция изме. рения амплитуд заключается в изменении коэффициента усиления аттенюатором высокочастотного или низкочастотного канала от максимального значения в сторону уменьшения до тех пор, пока на цифровом индикаторе

032с) 1 еще остается значение времени распространения принятого сигнала, При прозвучивании контролируемого участка изделия 7 измеряют амплитуду

A < принятых колебаний частотой время 5t< распространения импульсов колебаний частотой f и время $ tz распространения импульсов KGJIpáàíèé частотой f . Причем в последнем случае пороговый уровень А, при достижении которого производят измерение времени 5t, определяют из выражения A = А + (А > - А<) при изме 2. рении амплитуд в децибеллах, или из выражения А = А 2 (A>/А <) при измерении амплитуд в линейных единицах, например, милливольтах.

На одном участке изделия 7 получе20 но $t< = 41,5 мкс, А1 = 350 MR. С учетом того, что А = 420 мВ, аттенюатором усилителя высокочастотного канала блока 6 значение Az увеличивают в 1,2 раза или на 1,6 дБ и измеряют htz = 41,5 мкс. Поскольку

6.tz — b.t < = О, данный участок изде» лия 7 считают беэдефекFHbIM, На другом участке изделия 7 получено 6t = 42,0 мкс, А,. = 400 мВ.

Аттенюатором усилителя высокочастот» ного канала блока 6 значение А увеличивают в 1,05 раза или на 0,4 дБ и измеряют gtz = 67,0 мкс. Поскольку

htz — Ьt = 25 мкс, данный участок изделия 7 считают дефектным. Дальнейшие исследования подтвердили наличие на данном участке сомкнутой трещины длиной 8 см.

При наличии дефекта на базе -контроля между. отверстиями 8, обусловлен40 ная им величина уменьшения амплитуды низкочастотного сигнала оказывается значительно меньше величины уменьшения амплитуды высокочастотного сигнала. В результате изменение усиления

45 высокочастотного сигнала на величину (А — А <) дБ скомпенсирует изменение его амплитуды, обусловленное главным образом отличием контактных условий от принятых при тарировочных измере50 ниях, и статистической неоднородности акустических свойств контролируемого материала. Уменьшение же высокочастотного сигнала за счет дефекта лишь незначительно компенсируется

55 изменением коэффициента усиления, и как следствие,.срабатывание времяизмерительной схемы высокочастотного канала блока 6 происходит не по первому вступлению принятого высокочас1УЦ2о1 тотного импульса, а по одному из его I г оси едуюших вступлений (фиг.2) . Результат измерения времени gt значиг тельно превышает величину gt,, что н является критерием наличия дефекта.

Таким. образом, чувствительность контроля повышается за счет обеспечения выявляемости основного типа дефектов гранитных заготовок деталей точного электронного и электротехнического машиностроения, а именно выходящих на поверхность сомкнутых или с незначительным раскрытием трещин, которые в ряде случаев акустический сигнал не огибает, а проходит насквозь по их заполнителю или через точечные контакты между стенками тр ещины.

Формула изобретения

20

1. Акустический способ контроля качества изделий, заключакщийся в возбуждении в одной точке поверхнос- 25 ти изделия излучающим преобраэова» телем импульсов акустических колеба1 ний, приеме в другой точке той же поверхности изделия приемным преобразователем прошедших через изделие импульсов акустических колебаний, измерении интервала времени между моментами возбуждения и приема импульсов колебаний и определении качества изделия с помощью величины измеренного интервала времени, о т л и35 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля изделий из природных каменных материалов, дополнительно возбуждают .и принимают соответствующими преобразоват елями импульсы акустических колебайий частотой ниже частоты основных колебаний, измеряют амплитуду

А дополнительно ппинятых низкочас1 тотных колебаний, а также интервал

Дt времени между моментами дополнительного возбуждения приема импульсов низкочастотных колебаний и интервал ДТ2 времени между моментом основного возбуждения и моментом достижения амплитудой принятого импуль», са высокочастотных колебаний величины А, удовлетворяющей условию

А=А +А, +А, где А - амплитуда принятых низкочастотных колебаний на контролируемом участке изделия, дБ, А — амплитуда принятых высоко2 частптных колебаний на бездефектном участке изделия, ДБ;

А - амплитуда принятых ниэкочасЪ тотных колебаний на беэдефектном участке изделия, дБ; а качество изделия определяют по величине разности 5t> — h,t, измеренных инт ер вал ов време ни.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля изделий с нарушенным в результате обработки поверхностным слоем, возбуждение импульсов акустических колебаний и прием прошедших через изделие импульсов акустических колебаний осуществляют в точках, лежащих под поверхностью иэделия на глубине, превышающей толщину нарушенного слоя.

1б03291

Редактор И. Касарда

Заказ 3381

Тираж 505

BHHHIIH 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

А1

Ау 4g 4

Составитель В. Гондаревский

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор Л.Патай

Подписное