Настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий , а именно к конструкциям образцов для настройки. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей образца . Настроечный образец из термопластичного материала с металлическим искусственным отражателем в виде пластины выполнен из двух соединенных между собой пластин термопластичного материала с различными удельными волновыми сопротивлениями Zi и Z2, на соединяемых поверхностях которых выполнены выемки, образующие объем для размещения отражателя , а последний имеет площадь, определяемую из условий Зим Si сг 5деФ ,тг гм при Zi Z2и Зин Здеф| ;+ При Zi Z2. где Зим -площадь искусственного отражателя, 5деф -площадь имитируемого реального дефекта , ft, vf укоэффициенты отражения УЗ-колебаний от отслоения, границы соединения, металлической пластины. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s G 01 N 29/22

ГОСУДАРСТВЕ HHb1 и КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы (21) 4900431/28 (22) 08.01.91 (46) 30.10.92. Бюл. N 40 (71) Научно-производственное объединение

"Алтай" (72) В.Н.Хмелев (56)1. Ермолов И.Н. Теория и практикаультразвукового контроля. M., Машиностроение, 1981. с. 159.

: 2.Авторское свидетельство СССР

М 1185227, кл. G 01 N 29/22, 1982 (прототип). (54) НАСТРОЕЧНЫЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий, а именно к конструкциям образцов для настройки. Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей обИзобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий, а именно к конструкциям образцов для настройки и калибровки ультразвуковых (УЗ) дефектоскопов, и может быть использовано для выявленйя нарушений сплошности соединения двух материалов с различными вкустическимии характеристиками УЗ эхо-методшом.

Известен настроечный образец, в котором плоская поверхность искусственного отражателя(отверстия) имитирует реальный дефект типа расслоения, отслоения и соответствует по площади реального дефекта (1).

Наиболее близким к предложенному является наетоечный образец для ультразвуковой дефектоскопии, выполненном из АЗ., 1772734 А1 разца. Настроечный образец из термопластичного материала с металлическим искусственным отражателем в виде пластины

8bIlloJIHeH из двух соединенных между собой пластин термопластичного материала с различными удельными волновыми сопротивлениями ZI и 2г, на соединяемых поверхностях которых выполнены выемки, образующие объем для размещения отражателя, а последний. имеет площадь, опре-!

8+м деляемую из условий Swe = Ядеф — при

I } — И

11 -В!

Z1 < Z2 е Зим = Ядеф при ZI > 22, где $им

lp+ М. — площадь искусственного отражателя. Ядеф — площадь имитируемого реального дефекта, Р, о, } - коэффициенты отражения У3-колебаний от отслоения, границы соединения. металлической пластины. 1 ил, термопластичных материалов (полимерных, композиционных и т.п.) и содержащий металлический.искусственный отражатель калиброванного размера (2).

В настроечном образце с металлическим искусственным отражателем отражатель выполняется калиброванным Ilo размеру, например, в виде плоской пластинки (или другой формы), и амплитуда эхо-сигнала зависит от его площади. Такой искусственный отражатель хорошо имитирует (соответствует по площади) реальное расслоение, поскольку удельное волновое сопротивление газовой среды раскрытого расслоения 2р много меньше удельного волнового сопротивления материала образца

2еБ, КОТОРОЕ, В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ, МНОГО МЕНЬШЕ удельного волнового сопротивления мате1772734 риала искусственного отражателя (металла) Z<

Zp « 2об «< 2м.

Коэффициенты отражения УЗ-колебаний по давлению от границ материал образца — отслоение, материал образца— искусственный металлический отражатель практически равны по абсолютной величине (хотя и противоположны по знаку), что обуславливает равные амплитуды регистрируемых эхо-сигналов и высокую достоверность контроля.

Недостатками данного образца является то, что настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии имеет ограниченные эксплуатационные возможности, т.к. может быть использован только при контроле однородных материалов и непригоден для контроля однородных материалов, многослойных конструкций из материалов с различными удельными волновыми сопротивлениями, в частности, для выявления наиболее типичных дефектов таких конструкций — нарушений сплошности соединения (отслоений). Обусловлено это тем, что при выявлении реальных отслоений и искусственных металлических отражателей одновременно с отражением УЗ-колебаний от отслоения и от искусственного отражателя происходит отражение от участков границы соединения, окружающих их.

При этом амплитуды эхо-сигналов будут определяться суммой эхо-сигналов от отслоения и участка границы соединения окружающего его и отражающего УЗ-колебания, а также от отражателя и участка границы соединения. Коэффициенты отражения УЗ-колебаний от отслоения и металлического отражателя имеют противоположные знаки (отражение происходит с противоположными фазами), а значения коэффициента отражения от участков границы соединения по абсолютной величине и зна«у зависят от соотношения удельных волновых сопротивлений скрепленных материалов, По укаэанной причине равные по площади реальные дефекты и искусственные отражатели обуславливают различные по амплитуде регистрируемые эхо-сигналы, что делают настроечный образец, принятый за прототип, не пригодным для контроля сплошности соединения двух материалов с различными удельными волновыми сопротивлениями. т,е. имеет ограниченные эксплуатационные возможности.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет использования образца для контроля сплошности соединения двух материалов с различными акустическими характеристиками.

Поставленная цель достигается тем, что настроечный образец для УЗ-дефектоско5 пии, выполненный из термопластичного (полимерного, композиционного) материала и содержащий металлический искусственный отражатель; выполнен из двух соединенных между собой пластин с раз10 личными удельными волновыми сопротивлениями Zi и Zg, на соединяемых поверхностях которых выполнены выемки, образующие объем для размещения отражателя, а последний имеет площадь, опре15 деляемую иэ условий: д+ v „

Яим = Ядеф, — -= при Z1

)/ ф

tv -д

Яим = Ядвф — - при Z>>Zz

}g+vi

2Î Яе — площадь искусственного отражателя;

Ядеф — площадь имитируемого реального дефекта.

p, v, + коэффициенты отражения УЗ25 колебаний от отслоения, границы соединения, металлической пластины, На чертеже схематично изображен настроечный образец для УЗ-дефектоскопии, содержащей две соединенные между собой

30 пластины 1 и 2, выполненные из материалов с удельными волновыми сопротивлениями

Z>, Zz. 8 выемках на сопрягаемых поверхностях размещен искусственный отражатель

3, выполненный в виде металлической пла35 стины и имеющий площадь, определяемую площадью имитируемого реального дефекта, удельными волновыми сопротивлениями материалов пластин 1 и 2, Отслоения и металлического отражателя.

4О Предложенный настроечный образец для УЗ-дефектоскопии работает следующим образом.

Настроечный образец используется при

УЭ-дефектоскопии ахо-методом сплош ности

4Б соединения двух материалов с различными удельными сонротивлениями Z> и Ег (например покрытия с основой иэделий). Контроль осуществляется при одностороннем доступе к иэделию, например, со стороны мате60 риала меньшей толщины (покрытия), имеющего удельнов aowoeoe сопротивление Z1, величина которогоменьше удельного волнового сопдотивпеиия второго материала (основы) Zz.

% ля настройки аппаратуры эхо-конторля таких изделий (контроля сплош ности соединения двух материалов) применяется предложенный настроечный образец, состоящий из двух пластин, одна из которых

1772734

Составитель О.Антонова

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор Н.Ревская

Редактор .

Заказ 3843 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 соответствует материалу покрытия и имеет удельное волновое сопротивление Z>, а вторая соответствует материалу основы изделия и имеет удельное волновое сопротивление Z2 (Z> < Z2). При настройке 5 аппаратуры УЗ-преобразователь располагают на поверхности пластины 1 и излучают в нее УЗ-колебания. УЗ-колебания распространяются в пластине 1 (показано стрелками на фиг, 1). достигают отражателя 3 и 10 участка границы соединения 4, окружающего отражатель, УЗ-колебания отражаются от искусственного металлического отражателя 3 и уча- 15 стка границы соединения 4, распространяются через пластину 1 и достигают преобразователя 5, который регистрирует эхо-сигнал, обусловленный отражением от отражателя и границы сое- 20 динения.

Для того чтобы искусственный отражатель 3 настроечного образца имитировал реальный дефект, амплитуды эхо-сигналов 25 от них, регистрируемые приемным УЗ-преобразователем 5, при настройке и контроле должны быть равны.

Формула изобретения

Настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии, выполненный из термопластичного материала и содержащий металлический искусственный отражатель, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет использования образца для контроля сплошности соединения двух материалов с различными акустическими характеристиками, он выполнен из двух соединенных между собой пластин с различными удельными волновыми сопротивлениями Z> и Z2, на соединяемых поверхностях пластин выполнены выемки, образующие обьем для размещения отражателя, который имеет площадь, определяемую иэ соотношения

iВ+ vl

$им = $деф ——

)g — Щ при Z)

$им $деф

Iu -д

1 + Ч при Z1>Z2 где $им — площадь искусственного отражателя;

$деф — площадь имитируемого реального дефекта, P, vi ) коэффициенты отражения ультразвуковых колебаний от отслоения, границы соединения, металлической пластины.