Способ ультразвукового контроля качества изделий

 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля ультразвуковыми (УЗ) методами. Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения контроля изделий различной толщины. Преобразователь с демпфером 9 и пьезопластиной 6располагают в звукопроводящей среде 7на заданном расстоянии над изделием 8. Генератор 1 посредством пьезопластины 6 возбуждает короткие импульсы УЗ-колебаний в демпфере 9 и изделии 8. Пьезопластина 6 принимает отраженные демпфером 9 и изделием 8 эхо-сигналы. Временной селектор 3 выделяет донный эхо-сигнал от изделия 8 и эхо-сигнал, отраженный передней гранью изделия 8, прошедший через звукопроводящую среду 7, пьезопластину 6 и демпфер 9 и отраженный свободной поверхностью демпфера 9. С помощью анализатора 5 спектра фиксируют суммарный спектр выделенных эхо-сигналов , измеряют значения частотных минимумов суммарного спектра и по ним определяют качество изделия. 3 ил. $ IB

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

В

РЕСПУБЛИН

yg)g С 01 М 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778329/28 (22) 05. 01. 90 (46) 15.03.92. Бюл. Р 10 (71) Иосковский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского (72) А.В.Захаров и Д.Ю.Шевлягин (53) 6?0.179.16 (088.8) (56) Иетоды неразрушающих испытаний/

/Под ред. P.Øàðïà, И.: Мир, 1972, с. 59-88.

Авторское свидетельство СССР

У 1471196, кл. С 01 N 29/04, 1987. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к технике неразрушающего контроля ультразвуковыми (УЗ) методами. Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения контроля

„,Я0„„1719981 А 1

2 изделий различной толщины. Преобразователь с демпфером 9 и пьезопластиной

6 располагают в звукопроводящей среде

7 на заданном расстоянии над изделием 8. Генератор 1 посредством пьезопластины 6 возбуждает короткие импульсы УЗ-колебаний в демпфере 9 и . изделии 8. Пьезопластина 6 принимает отраженные демпфером 9 и изделием 8 эхо-сигналы. Временной селектор 3 вьг деляет донный эхо-сигнал от изделия 8 и эхо-сигнал, отраженный передней гранью изделия 8, прошедший через звукопроводящую среду 7, пьезопластину 6 и демпфер 9 и отраженный свободной поверхностью демпфера 9. С помощью анализатора 5 спектра фиксируют суммарный спектр выделенных эхо-сигналов, измеряют значения частотных минимумов суммарного спектра и по ним определяют качество изделия. 3 ил.

1719981

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано при контроле качества-изделий.

Известен способ обнаружения дефектов в изделиях, заключающийся в том, что в контролируемое изделие излучают короткие импульсы упругих колебаний, выделяют эхо-сигналы временным селек- 10 тором и по форме спектра этих сигналов судят о наличии дефектов.

Данный способ не обладает достаточно высокой чувствительностью.

Иаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, заключающийся в том, что располагают преобразователь с демпфером и пьезопластиной в звукопроводящей среде над изделием, излучают пьезопластиной импульсы ультразвуковых колебаний в демпфер и звукопроводяцую среду, принимают пье."-.опластиной отраженные демпфером и изделием эхо-сигналы, фиксируют 25 суммарный спектр донного эхо-сигнала от изделия и вспомогательного эхосигнала, измеряют значения частотных минимумов суммарного спектра и по ним определяют качество изделия. 30

Однако известный способ не позволяет контролировать иэделия, имеющие большую толщину, из-за того, что для получения минимума в суммарном спектре в этом случае потребуется изготовление преобразователя с демпфером, толщина которого должна быть соизмерима с толщиной изделия, что практически реализовать затруднительно.

Цель изобретения — расширение об 40 ласти применения путем обеспечения контроля изделий различной толщины.

Изобретение позволяет контролировать изделия толщиной от нескольких миллиметров до нескольких метров. 45

Изобретение касается акустических методов неразрушаюцего контроля.

Сущность изобретения состоит в том, что через звукопроводящий слой контролируемое изделие излучают 50 ультразвуковые импульсы, от передней грани изделия регистрируют эхо-сигнал, прошедший через звукопроводящий слой, пьезопластину и демпфер и отраженный свободной поверхностью демпфера. Толщины эвукопроводящего слоя, пьезопластины и демпфера выбирают та« кими, чтобы время задержки между эхосигналом от свободной поверхности

2п- 1 4 в — -- — — (2fj съв

2Ьн 2n — 1 а— си I 2fg

Ьи 2hg

+ + и п демпфера и донным эхо-сигналом удовлетворяло определенной формуле. Измеряют частоты минимумов суммарного спектра принятых эхо-сигналов и определяют по ним качество иэделия.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего способ

УЗ-контроля качества изделий; на фиг.2 — суммарная спектральная характеристика, полученная на бездефектном участке изделия толщиной 150 мм из стали, полученного диффузионной свар.кой, на фиг.3 — то же, на дефекте в виде строчечного непропара с максимальным размером по длине строчки

60 мкм и по раскрытию 5 мкм.

Способ осуществляется следующим образом.

Пьезопластина 6, работающая, например, в полосе частот от 4 до

6 ИГц, возбуждается генератором 1 коротких импульсов. Пьезопластина 6 толщиной h„ излучает через звукопроводящую жидкость 7 толщиной Ь. в изделие 8 толщиной h ультразвуковые колебания с определенной максимальной частотой составляющей спектра, например 5 МГц. Ультразвуковые колебания, пройдя жидкую среду 7, разделяют на отраженный эхо-сигнал от передней грани изделия 8, а остальная часть энергии колебаний проходит в изделие

8 и в виде донного эхо-сигнала возвращается обратно на пьезопластину 6.

Отраженный от передней грани эхо-сигнал проходит путь обратно через звукопроводящую среду 7 и пьезопластину

6 и в виде эхо-сигнала, отраженного свободной поверхностью демпфера 9, возвращается обратно на пьезопластину 6, которая преобразует задержанные друг относительно друга ультразвуковые эхо-сигналы в электрические импульсы. Эти эхо-импульсы усиливаются усилителем 2 и через временной селектор 3, который селектирует их от других меыающих сигналов, поступают на вход осциллографа 4 для индикации и на вход анализатора 5 спектра для анализа спектра. Высоту звукопроводящего слоя h>> и его материал выбирают такими, чтобы выполнялось условие задержки между эхо-импульсами

1719981,6 где f1, — соответственно верхняя и некияя частоты спектра отраженного демпфером эхо-сигнала на уровне

0,5 Гц

Ь,h„,h,h< — толщина звукопроводящего слоя, пьезопластины, демпфера и изделия соответственно, м, 0 с,с„,с,с„ — скорость распространения

Зф» и ультразвуковых коЛебаний в материале звукопроводящей среды, пьезопластины, демпфера и изделия 5 соответственно, м/с, n = 1,2,3,....

Установленная задержка между этими эхо-импульсами, которые анализирует анализатор 5 спектра, позволяет в 20 суммарном спектре наблюдать один или несколько частотных минимумов (это зависит от выбираемой частоты в спектре донного эхо-сигнала и числа

n = 1,2,3,..., т.е. от величины за- 25 держки) в интервале частот от fg до (граничные частоты f и fg выбраны из условия наблюдения четкого контрастного интерференционного минимума). По положению частотного ми- 30 нимума в суммарном спектре, приведенном для беэдефектного участка изделия на фиг.2, а для дефектного участка изделия на фиг.3, определяют качество изделия.

Формула изобретения

Способ ультразвукового контроля качества изделий, заключающийся в том, что располагают преобразователь с демпфером и пьезопластиной в звуко40 проводящей среде над изделием, излучают пьезопластиной импульсы ультразвуковых колебаний в демпфер и звукоГде fl fk

Ьюв» n»hg»Ли щ» у и соответственно верхняя и нижняя частоты спектра отраженного демпфером эхо-сигнала на уровне

0,5 Гц, толщины эвукопроводящего слоя, пьезопластины» демпфера и изделия соответственно, м; скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале звукопроводящей среды, пьезопластины, демпфера и изделия соответственно, м/с;

1,2,3,.... проводящую среду, принимают пьезопластиной отраженные демпфером и изделием эхо-сигналы, фиксируют суммарный спектр донного эхо-сигнала от „ иэделия и вспомогательного эхо-сигнала» измеряют значения частотных минимумов суммарного спектра и по ним определяют качество иэделия, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения пу1 тем обеспечения контроля изделий различной толщины, в качестве вспомога- тельного эхо-сигнала используют эхосигнал, отраженный передней гранью изделия, прошедший через звукопроводящую среду, пьезопластину и демпфер и отраженный свободной поверхностью демпфера», а толщину h > звукопроводящего слоя между пьезопластиной и из . делием и толщину h демпфера выбирают из условия

2n — 1 Ьзь Ьо 2Ьа а + + Э сзв сп c)

2hg 2n — 1 — (----- ——

„11719981 р,р pg g лги

fi) У/7МЛ

Su У, wry

40 44У fr) Алел

Составитель А.Захаров

Редактор А.лежиина Техред M.Äèäüæ Корректор И.Самборская

Заказ 768 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобрет ениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101