Способ ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами



Способ ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами
Способ ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами
Способ ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами
Способ ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами
Способ ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами
Способ ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами

 


Владельцы патента RU 2451931:

Открытое Акционерное Общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (RU)

Использование: для ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами. Сущность заключается в том, что излучают в изделие импульсы рэлеевской волны, обегающей поверхностную трещину, и измеряют время пробега поверхностной волны от излучателя к приемнику, при этом момент зарождения трещины определяют по возникновению трансформированной на трещине поперечной волны, нормально падающей и отраженной от донной поверхности изделия, распространяющейся к трещине, вновь трансформирующейся на ней в поверхностную волну и фиксирующейся приемным преобразователем. Технический результат: обеспечение возможности обнаружения поверхностных трещин малой глубины. 2 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов, изделий и сварных соединений.

Известен способ ультразвукового контроля с целью обнаружения поверхностных трещин в гранитных блоках с использованием двух преобразователей: излучающего и принимающего поверхностные волны. Способ основан на оценке ослабления амплитуды поверхностных волн на различных частотах в зависимости от глубины измеряемой трещины (см. статью Данилова В.Н., Ермолина А.А. Дефектоскопия поверхности каменных блоков с использованием рэлеевских волн. Журнал «Дефектоскопия», 1993, №10, с.44-51).

Недостатком способа является ограничение измеряемой глубины трещин в горных породах, а именно: измерение возможно для трещин глубиной более 15 мм.

Известен также способ измерения глубины трещин в металлах, основанный на излучении в металл объемных волн (продольных и поперечных) и приеме дифрагированных на кончике трещины волн. Способ реализуется с использованием пары преобразователей, расположенных по разные стороны от трещины, и является вариантом дифракционно-временного метода применительно к измерению поверхностных трещин (см. с.252-256, 531-532 в в справочнике «Неразрушающий контроль», т.3. М., Машиностроение, 2006).

Его недостатком является невозможность проведения измерений поверхностных трещин глубиной менее 10 мм из-за слишком малого расстояния между излучателем и приемником, кроме того, известный способ не позволяет определить момент зарождения трещины глубиной 0,4-0,6 мм.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ измерения глубины поверхностных трещин с использованием импульсов поверхностных волн, излучаемых и принимаемых двумя преобразователями, расположенными по разные стороны от трещины. Измеряя последовательно время t1 распространения прошедшего от излучателя к приемнику импульса поверхностной волны на фиксированной базе и время t2 - на участке изделия с трещиной, глубину трещины определяют по формуле (t2-t1)Cпов/2, где Спов - скорость поверхностной волны (см. монографию Щербинского В.Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. М., 2003, с.152). Там же на рис.6.9 показана поперечная волна, трансформированная на трещине. Поперечная волна распространяется до донной поверхности, отражается от нее, далее распространяется вдоль трещины, вновь трансформируясь в поверхностную волну, и фиксируется приемником.

Известный способ не может быть использован для определения момента зарождения поверхностной трещины и измерения ее глубины с минимального значения 0,4÷0,6 мм, т.к. в прототипе не указывается, начиная с какой минимальной глубины трещины возникает трансформированная на трещине поперечная волна.

Предлагаемый способ ультразвукового контроля заключается в излучении в изделие импульсов рэлеевской волны, обегающей поверхностную трещину, и измерении времени пробега поверхностной волны от излучателя к приемнику, отличающийся тем, что момент зарождения трещины определяют по возникновению трансформированной на трещине поперечной волны, нормально падающей и отраженной от донной поверхности изделия, распространяющейся и вновь трансформирующейся на трещине в поверхностную волну и фиксирующейся приемным преобразователем.

Предлагаемый способ позволяет двумя преобразователями (излучатель и приемник), жестко связанными между собой, при сканировании по поверхности контролируемого изделия, обнаружить поверхностную трещину и провести измерение ее глубины начиная с минимального значения от 0,4÷0,6 мм (см. Акт испытаний, приложение 1). Наличие трещины подтверждается возникновением на экране ультразвукового дефектоскопа сигнала трансформированной на трещине поперечной волны. Преимуществом предлагаемого способа является возможность обнаружения поверхностных трещин малой глубины начиная от 0,4÷0,6 мм, что не позволяет сделать ни один из существующих способов обнаружения поверхностных трещин. После обнаружения проводят измерение глубины трещины, для этого используют эффект уменьшения амплитуды эхо-сигнала прошедшей по «берегам» трещины поверхностной волны от излучателя к приемнику, если глубина трещины не превышает длину λк рэлеевской волны, при этом используют соответствующие тарировочные кривые зависимости уменьшения амплитуды прошедшего сигнала поверхностной волны от глубины поверхностной трещины (см. Приложение 2). Если глубина трещины более λR, то глубину трещины измеряют по задержке импульса поверхностной волны при его распространении от излучателя по поверхности изделия, затем вдоль «берегов» трещины и вновь по поверхности изделия до приемного преобразователя. При этом задержка импульса (в мм) относительно базового расстояния между излучающим и приемным преобразователем, равная глубине трещины, определяется по глубиномеру дефектоскопа. Экспериментально обнаружено, что амплитуда трансформированной на трещине поперечной волны слабо зависит от качества поверхности (шероховатость, наличие контактной жидкости и др.) контролируемого изделия. Это обстоятельство дает существенное преимущество предлагаемого способа обнаружения и измерения глубины поверхностных трещин по сравнению с существующими способами ультразвукового контроля с использованием акустических поверхностных волн.

Для пояснения предлагаемого способа на фиг.1 показана схема распространения импульсов ультразвуковых волн при реализации предлагаемого способа, а на фиг.2 показана характерная осциллограмма.

Как видно из фиг.1: 1 - пьезопреобразователь, излучающий импульсы поверхностных волн 2, которые, падая на поверхностную трещину 3, частично трансформируются в поперечные волны 4, частично огибают трещину 3 и фиксируются приемные пьезопреобразователи 5. В свою очередь, поперечные волны 4 падают нормально на донную поверхность изделия, отражаются от нее, на трещине 3 трансформируются обратно в поверхностные волны, распространяются вдоль поверхности изделия и фиксируются приемником 5.

На фиг.2 представлен экран дефектоскопа USN-52 при прозвучивании трещины глубиной 15 мм, полученной в процессе усталостных испытаний литой гидротурбинной стали 06Х12НЗДЛ с использованием раздельной схемы измерений двумя преобразователями с частотой 5,0 МГц.

В стробе зафиксирован сигнал обегающей трещину поверхностной волны 2, за этим сигналом на экране виден сигнал трансформированной на трещине поперечной волны 4, при этом сигнал трансформированной поперечной волны по амплитуде превышает сигнал обегающей поверхностной волны на 14 дБ.

В Приложении 1 представлена схема измерений глубины трещины и соответствующая установка для циклических испытаний образцов с усталостными трещинами.

В Приложении 2 представлена тарировочная кривая для измерения глубины трещины, сопоставимой с длиной поверхностной волны.

В Приложении 3 на рис.1 показаны зависимость амплитуды трансформированной поперечной волны на надрезе от глубины этого надреза. Из рис.1 видно, что трансформация поверхностной волны в поперечную происходит при глубине 0,1 мм. Эксперименты показали, что для усталостной трещины это значение равно 0,4÷0,6 мм.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет по возникновению трансформированной на трещине поперечной волны, возникающей при распространении вдоль «берегов» этой трещины поверхностной волны, определять момент зарождения поверхностных трещин глубиной начиная 0,4÷0,6 мм и одновременно измерять глубину поверхностных трещин по задержке прошедшего от излучателя к приемнику сигнала поверхностной волны, обегающего измеряемую трещину.

Способ ультразвукового контроля изделий акустическими поверхностными волнами, основанный на излучении в изделие импульсов рэлеевской волны, обегающей поверхностную трещину, и измерении времени пробега поверхностной волны от излучателя к приемнику, отличающийся тем, что момент зарождения трещины определяют по возникновению трансформированной на трещине поперечной волны, нормально падающей и отраженной от донной поверхности изделия, распространяющейся к трещине и вновь трансформирующейся на ней в поверхностную волну и фиксирующейся приемным преобразователем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к областям электроакустики и радиотехники и может быть использовано в качестве устройства для послойной визуализации неоднородностей внутренних структур непрозрачных объектов, например, для регистрации топологии многослойных сверхбольших интегральных схем (СБИС).

Изобретение относится к областям электроакустики и радиотехники и может быть использовано в качестве способа регистрации неоднородностей внутренних структур непрозрачных объектов, например, для прочтения защищенных специальным покрытием бумажных документов, в том числе для прочтения лотерейных билетов без нарушения защитных слоев, которые приобретатель должен правильно стереть.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом (УЗ) контроле качества клеевых соединений, применяемых при сборке автомобилей.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам обнаружения дефектов в трубопроводах, и может быть использовано как для трубопроводных систем водоснабжения, так и магистральных трубопроводов для транспортировки углеводородов, проложенных не только по суше, но и на дне водоемов.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть применено для ультразвукового контроля листового, сортового проката и труб. .

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для определения свойств и кристаллической структуры материалов изделий по их виброакустическим характеристикам.

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для контроля материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука.

Изобретение относится к неразрушающему контролю железнодорожных рельсовых накладок ультразвуковым методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в виде поперечных трещин в головках накладок.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для контроля сцепления анкерной крепи с массивом горных пород, необходимого для поддержания ею пород в устойчивом состоянии.

Изобретение относится к шкворням оси, которые, например, используются в области железнодорожной техники, в частности к контролю (или проверке) таких шкворней посредством неразрушающей технологии (неразрушающих технологий)

Изобретение относится к области виброакустического контроля материалов и изделий и может быть использовано для неразрушающего контроля композитных и многослойных изделий из металлов и пластиков и их комбинаций, полученных методами диффузионной сварки, пайки, склеивания и т.п., а также для обнаружения подповерхностных дефектов типа нарушения сплошности и инородных включений

Изобретение относится к неразрушающему контролю физических характеристик материалов изделий и может быть использовано для измерения напряженного состояния материалов в сварных и резьбовых соединений различных изделий ответственного назначения, испытывающих значительные нагрузки в процессе эксплуатации

Изобретение относится к способам изучения и анализа наноструктурного состояния сварных соединений технических устройств опасных производственных объектов (паропроводов) с помощью методов физического металловедения, в частности электронно-микроскопических исследований наноструктуры, а также акустических методов неразрушающего контроля

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть применено для ультразвукового контроля листового, сортового проката и труб

Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля и может найти применение при определении качества приклеивания (прочности адгезии) полимерного покрытия с металлическими трубами

Изобретение относится к области диагностики полимерных композиционных материалов (ПКМ), в частности к области оценки механических свойств материалов в монолитных и клееных конструкциях после изготовления и различных периодов их эксплуатации неразрушающими методами, и может быть использовано для определения прочностных характеристик (прочности при сдвиге, при сжатии, при растяжении и т.п.) ПКМ (угле-, стекло-, органопластиков и других подобных материалов) в авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения

Изобретение относится к контролю безопасности эксплуатируемых магистральных трубопроводов для предотвращения установки врезок в трубу, боеприпасов для ее подрыва, имитаторов утечек перекачиваемого продукта для дезинформации службы безопасности, а также для обнаружения утечек продукта, уровня промерзания грунта в текущий период, просадок или выпучиваний трубопровода
Наверх