Способ измерения размеров дефектов при ультразвуковом контроле изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано для определения размеров дефектов при контроле изделий на автоматизированных установках контроля. Повышение точности определения размеров дефектов и классификации дефектов достигается за счет того, что ультразвуковым преобразователем сканируют изделие, одновременно возбуждают в нем ультразвуковые колебания и по амплитуде принятых сигналов и расстоянию между положениями ультразвукового преобразователя судят о размерах дефектов. Перед контролем изделия ультразвуковым преобразователем сканируют настроечный образец, имеющий калиброванный дефект, размер которого на порядок и более превышает длину волны возбуждаемых ультразвуковых колебаний. Фиксируют амплитуды принятых сигналов и соответствующую им величину перемещения преобразователя, определяют пороговый уровень амплитуды принимаемого сигнала и сравнивают амплитуды и расстояния между положениями ультразвукового преобразователя контролируемого изделия и образца. При этом при достижении амплитуды сигнала максимальной величины дефект классифицируется как протяженный и его размеры определяются как расстояние между положениями преобразователя, при которых амплитуда сигнала равняется пороговому уровню. Если амплитуда сигнала от дефекта не достигает максимальной величины, то дефект классифицируется как локальный и его величина определяется как расстояние между положениями преобразователя, при которых амплитуда сигнала во время настройки изменялась от нуля до величины полученной амплитуды. 3 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано для определения размеров дефектов при контроле изделий на автоматизированных установках контроля.

Известен способ настройки дефектоскопа (а.с. 1073699, МКИ G 01 N 29/04, 1982), заключающийся в том, что в эталонном образце с нормированным дефектом возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы от дефекта, сканируют дефект по всей его длине, фиксируя при этом амплитуды сигналов, по этим амплитудам выбирают уровень чувствительности дефектоскопа. Кроме того, по отношению длины участков дефекта, от которых амплитуда эхо-сигнала выше заданного уровня приема, к общей его длине определяют вероятность выявления дефекта. Недостатком данного способа является невозможность классификации дефектов на протяженные и локальные и определения их размеров.

Технической задачей изобретения является определение размеров дефектов изделий и классификация их на протяженные и локальные.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения размеров дефектов при ультразвуковом контроле изделий, заключающемся в том, что изделия сканируют ультразвуковым преобразователем, одновременно возбуждают в нем ультразвуковые колебания и по амплитуде принятых сигналов и расстоянию между положениями ультразвукового преобразователя судят о размерах дефектов, согласно изобретению, перед контролем изделия ультразвуковым преобразователем сканируют настроечный образец, имеющий калиброванный дефект, размер которого на порядок и более превышает длину волны возбуждаемых ультразвуковых колебаний, фиксируют амплитуды принятых сигналов и соответствующую им величину перемещения преобразователя, определяют пороговый уровень амплитуды принимаемого сигнала и сравнивают амплитуды и расстояния между положениями ультразвукового преобразователя контролируемого изделия и образца, при этом при достижении амплитуды сигнала максимальной величины дефект классифицируется как протяженный и его размеры определяются как расстояние между положениями преобразователя, при которых амплитуда сигнала равняется пороговому уровню, а в случае недостижения амплитудой сигнала от дефекта максимальной величины дефект классифицируется как локальный и его величина определяется как расстояние между положениями преобразователя, при которых амплитуда сигнала во время настройки изменялась от нуля до величины полученной амплитуды.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как позволяет классифицировать дефекты на протяженные и локальные, что делит изделия на окончательный брак и годные, а определение размеров дефектов в годные изделиях позволяет судить о надежности изделий, определять сроки и условия их эксплуатации.

На фиг. 1 показана кривая распределения амплитуды сигнала при сканировании настроечного образца, имеющего искусственный дефект размером L1, диаграмма направленности пьезоэлектрического преобразователя 2 и пороговый уровень амплитуды сигнала, на котором будут определяться размеры протяженных дефектов А_пор.

На фиг. 2 показано графическое изображение основных результатов настройки установки.

На фиг. 3 показана кривая распределения ультразвукового сигнала при сканировании изделия.

Диаграмма направленности пьезоэлектрического преобразователя (в дальнейшем - ПЭП) получается путем симметричного преломления участка В - С кривой 1 в точке А_mах/2. Одна из основных стандартных характеристик ПЭП - ширина ультразвукового луча на уровне -6 дБ (Δ) - определяется как расстояние между точками кривой 1, имеющими амплитуду А_mах/4 и 3/4А_mах. Пороговый уровень, по которому определяются размеры протяженных дефектов, определяется из условия равенства ширины кривой 1 размеру дефекта L. Участок В - С кривой 1 представляет графическое изображение зависимости амплитуды сигнала от величины дефектов, размеры которых меньше ширины луча. Если в зоне ультразвукового луча дефект отсутствует, амплитуда сигнала равна A₀. Если величина дефекта в зоне луча равна или больше ширины луча, амплитуда сигнала равна А_mах. В случае нахождения в зоне луча дефекта размером X₀<X<X, амплитуда сигнала будет составлять А₀<А<А.

Способ применялся при контроле изделий на автоматической установке, оснащенной устройством определения координаты сканирования.

Перед началом контроля производилась настройка установки. Она заключалась в том, что ультразвуковым преобразователем сканировался с шагом на порядок меньше размера ультразвукового луча настроечный образец, имитирующий контролируемое изделие, имеющее дефект, размеры которого превышают расчетные размеры ультразвукового луча. Был применен образец с искусственным калиброванным дефектом 6 мм. Контроль велся с помощью ультразвукового дефектоскопа УД 2-12. Сигнал снимался с пикового детектора дефектоскопа, оцифровывался и заносился в память ЭВМ с привязкой каждого измерения к координате сканирования. Максимальная амплитуда сигнала от дефекта составила 6,5В. При этом полная ширина луча на уровне -25дБ составила 2 мм, ширина луча на уровне -6дБ составила 0,95 мм. По величине искусственного дефекта, равной 6 мм, был определен пороговый уровень сигнала. Он составил 2,2 В.

Затем было проконтролировано изделие. Контроль заключался в том, что ультразвуковым преобразователем сканировалось изделие. Во время сканирования с пикового детектора дефектоскопа снимался сигнал, оцифровывался и заносился в память ЭВМ с привязкой каждого измерения к координате сканирования. В ходе контроля изделия было отмечено два пика сигнала дефектоскопа. Один из них составлял 6,5В, а другой 3,4В.

Дефект, сигнал от которого составил 6,5В, был классифицирован как протяженный и его размеры были определены как расстояние между точками кривой распределения амплитуды сигнала, в которых величина сигнала составляла пороговый уровень 2,2В. Размер дефекта составил 4,3 мм.

Дефект, сигнал от которого составил 3,4В, был классифицирован как локальный и его размеры были определены, как расстояние между положениями преобразователя, при которых амплитуда сигнала во время настройки изменилась от 0 до уровня 3,4В. Размер дефекта составил 1,1 мм (см. фиг.2).

Таким образом, применение данного способа контроля делает возможным определение размеров как протяженных, так и локальных дефектов в изделии, а также их местоположение.

Формула изобретения

Способ измерения размеров дефектов при ультразвуковом контроле изделий, заключающийся в том, что ультразвуковым преобразователем сканируют изделие, одновременно возбуждают в нем ультразвуковые колебания и по амплитуде принятых сигналов и расстоянию между положениями ультразвукового преобразователя судят о размерах дефектов, отличающийся тем, что перед контролем изделия ультразвуковым преобразователем сканируют настроечный образец, имеющий калиброванный дефект, размер которого на порядок и более превышает длину волны возбуждаемых ультразвуковых колебаний, фиксируют амплитуды принятых сигналов и соответствующую им величину перемещения преобразователя, определяют пороговый уровень амплитуды принимаемого сигнала и сравнивают амплитуды и расстояния между положениями ультразвукового преобразователя контролируемого изделия и образца, при этом при достижении амплитуды сигнала максимальной величины дефект классифицируется как протяженный и его размеры определяются, как расстояние между положениями преобразователя, при которых амплитуда сигнала равняется пороговому уровню, а если амплитуда сигнала от дефекта не достигает максимальной величины, то дефект классифицируется как локальный и его величина определяется, как расстояние между положениями преобразователя, при которых амплитуда сигнала во время настройки изменялась от нуля до величины полученной амплитуды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3