Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов



Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов
Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов
Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов
Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов

 


Владельцы патента RU 2611709:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (RU)

Использование: для оценки качества конструкций замкнутого контура с внутренней полостью, изготовленных из полимерных композиционных материалов, например углепластика или стеклоуглепластика. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют возбуждение и прием импульсов ультразвуковых колебаний проводят роликовыми преобразователями, расположенными на одной стороне контролируемого изделия, причем углы наклона колодок роликов и положения осей роликов одинаковы. В способе сначала определяют значение амплитуды донного сигнала настроечного образца Sо в конкретной точке и среднее значение амплитуды донного сигнала настроечного образца Soc в соседних точках. По построенной кривой зависимости значений амплитуды донного сигнала Sо от расстояния, прошедшего преобразователями, определяют минимальное значение амплитуды донного сигнала, являющееся браковочным критерием SA. По построенной кривой зависимости разности значений Sо и Soc от расстояния, прошедшего преобразователями, определяют минимальное значение разности значений Sо и Soc, являющееся браковочным критерием SR. Далее определяют значение амплитуды донного сигнала контролируемого изделия Sи в конкретной точке и среднее значение амплитуды донного сигнала контролируемого изделия Sис в соседних точках, анализируют полученные значения, сравнивая их с браковочными критериями SA и SR, и в случае, если Sи<SA и/или Sи-Sис<SR, устанавливают наличие дефекта. Технический результат: обеспечение высокой чувствительности и достоверности обнаружения дефектов в изделиях из полимерных композиционных материалов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающему ультразвуковому контролю и может быть использовано для оценки качества конструкций замкнутого контура с внутренней полостью, изготовленных из полимерных композиционных материалов, например углепластика или стеклоуглепластика.

Из авторского свидетельства SU 1497561 А1, опубл. 30.07.1989, МПК G01N 29/04 известен способ зеркально-теневого ультразвукового контроля изделий равного сечения. В известном способе в изделии наклонно возбуждают в одной точке непрерывные ультразвуковые колебания и принимают в другой точке отраженные противоположной поверхностью изделия ультразвуковые колебания. Сканируют изделие и измеряют амплитуду принятых колебаний. При уменьшении амплитуды принятых ультразвуковых колебаний фиксируют местоположение точек приема и измеряют крутизну изменения амплитудной огибающей принятых ультразвуковых колебаний. По измеренной крутизне определяют наличие дефекта.

Недостатками известного способа является низкая чувствительность и достоверность контроля. Имеющиеся в исследуемом изделии неровности увеличивают зазор между исследуемым изделием и преобразователем, что приводит к ослаблению измерительного сигнала. Уровень полезного сигнала в приемнике может упасть настолько, что станет ниже браковочного уровня и произойдет ложное срабатывание дефектоскопа, вызванное не наличием дефекта, а слишком большим рассеиванием или поглощением ультразвукового пучка. Кроме того, известный способ может быть применим только для ультразвукового контроля изделий из металла, например при скоростном контроле листового и сортового проката, железнодорожных рельсов.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ, известный из патента RU 2461820, опубл. 20.09.2012, МПК G01N 29/04. В известном способе ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов осуществляют возбуждение импульсов ультразвуковых колебаний излучающим преобразователем, прием импульсов ультразвуковых колебаний приемным преобразователем и анализ полученных значений путем измерения их спектра, с учетом которого определяют прочностные характеристики полимерного композиционного материала.

Недостатком известного способа является невозможность определения наличия дефектов на фоне изменения прочностных характеристик от повреждающих воздействий. Кроме того, для реализации известного способа необходимо изготовление образцов-свидетелей в количестве не менее трех и воздействие на образцы-свидетели механических, тепловых и иных нагрузок.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание простого в осуществлении способа ультразвукового контроля полимерных композиционных материалов, позволяющего обнаруживать дефекты в изделиях из полимерных композиционных материалов, в том числе в изделиях из полимерных композиционных материалов, имеющих замкнутый контур с внутренней полостью.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении высокой чувствительности и достоверности обнаружения дефектов в изделиях из полимерных композиционных материалов.

Технический результат обеспечивается тем, что в способе ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов, включающем в себя возбуждение импульсов ультразвуковых колебаний излучающим преобразователем в контролируемом изделии, прием импульсов ультразвуковых колебаний приемным преобразователем и анализ полученных значений, возбуждение и прием импульсов ультразвуковых колебаний проводят роликовыми преобразователями, расположенными на одной стороне контролируемого изделия, причем углы наклона колодок роликов и положения осей роликов одинаковы, при этом сначала определяют значение амплитуды донного сигнала настроечного образца Sо в конкретной точке и среднее значение амплитуды донного сигнала настроечного образца Sос в соседних точках, по построенной кривой зависимости значений амплитуды донного сигнала Sо от расстояния, прошедшего преобразователями, определяют минимальное значение амплитуды донного сигнала, являющееся браковочным критерием SA, по построенной кривой зависимости разности значений Sо и Soc от расстояния, прошедшего преобразователями, определяют минимальное значение разности значений Sо и Soc, являющееся браковочным критерием SR, далее определяют значение амплитуды донного сигнала контролируемого изделия Sи в конкретной точке и среднее значение амплитуды донного сигнала контролируемого изделия Sис в соседних точках, анализируют полученные значения, сравнивая их с браковочными критериями SA и SR, и в случае, если Sи<SA и/или Sи-Sис<SR, устанавливают наличие дефекта.

Углы наклона колодок преобразователей соответствуют 5-15°, а расстояние между осями роликов соответствует 30-45 мм.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показано взаимное расположение роликовых преобразователей, где 1 - колодка излучающего преобразователя, 2 - колодка приемного преобразователя, α1 - угол наклона колодки излучающего преобразователя, α2 - угол наклона колодки приемного преобразователя, h1 - положение оси ролика излучающего преобразователя, h2 - положение оси ролика приемного преобразователя, А - расстояние между осями роликов.

На фиг. 2 показан график зависимости значений амплитуды донного сигнала в бездефектных зонах настроечного образца Sо от расстояния L, прошедшего преобразователями по поверхности образца, где SA - браковочный критерий.

На фиг. 3 показан график зависимости разности значений амплитуды донного сигнала в конкретной точке и среднего значения амплитуды в соседних с данной точках в бездефектных зонах настроечного образца (Sо-Soc) от расстояния L, прошедшего преобразователями по поверхности образца, где SR - браковочный критерий.

На фиг. 4 показан график зависимости значений амплитуды донного сигнала в конкретной точке Sи контролируемого изделия от расстояния L, прошедшего преобразователями по поверхности изделия, где SA - браковочный критерий.

На фиг. 5 показан график зависимости разности значений амплитуды донного сигнала в конкретной точке и среднего значения амплитуды в соседних с данной точках контролируемого изделия (Sи-Sис) от расстояния L, прошедшего преобразователями по поверхности изделия, где SR - браковочный критерий.

Способ реализуется следующим образом.

По поверхности настроечного образца и контролируемого изделия, выполненных, например, из углепластика, перемещают роликовые преобразователи, установленные на одной стороне контролируемого изделия. Возбуждение импульсов ультразвуковых колебаний осуществляют излучающим преобразователем. Принимающим преобразователем осуществляют прием импульсов ультразвуковых колебаний. Углы наклона α1 и α2 колодок 1 и 2, а также положения осей роликов h1 и h2 преобразователей должны быть одинаковыми (см. фиг. 1). Углы наклона α1 и α2 находятся в диапазоне 5-15°. Расстояние А между осями роликов находится в диапазоне 30-45 мм.

Сначала проводят контроль настроечного образца. Материал, из которого изготавливают настроечный образец, должен быть идентичен материалу контролируемого объекта, а толщина настроечного образца должна быть равна толщине контролируемого объекта. Определяют значение амплитуды донного сигнала настроечного образца в конкретной точке Sо. Строят график зависимости значений амплитуды донного сигнала в конкретной точке Sо настроечного образца от расстояния L, прошедшего преобразователями (см. фиг. 2). По построенной кривой зависимости значений амплитуды донного сигнала в конкретной точке Sо от расстояния, прошедшего преобразователями, определяют минимальное значение амплитуды донного сигнала в бездефектных зонах настроечного образца, являющееся браковочным критерием SA. В процессе контроля, кроме измерения амплитуды донного сигнала в конкретной точке Sо и его записи, производят вычисление среднего значения амплитуды в соседних с данной точках (значение Soc). Значение Soc для каждой точки будет разным. Строят график зависимости разности значений Sо и Soc настроечного образца от расстояния, прошедшего преобразователями (см. фиг. 3). По построенной кривой зависимости разности значений Sо и Soc от расстояния L, прошедшего преобразователями, определяют минимальное значение отклонения параметра разности значений Sо и Soc в бездефектных зонах настроечного образца, являющееся браковочным критерием SR.

Анализируют контролируемое изделие. Определяют значение амплитуды донного сигнала контролируемого изделия в конкретной точке Sи и среднее значение амплитуды в соседних точках Sис. Строят график зависимости значений амплитуды донного сигнала в конкретной точке Sи контролируемого изделия от расстояния L, прошедшего преобразователями (см. фиг. 4) и график зависимости разности значений Sи и Sис контролируемого изделия от расстояния L, прошедшего преобразователями (см. фиг. 5). Сравнивают полученные значения с браковочными критериями SA и SR. Критерием наличия дефекта является уменьшение Sи контролируемого изделия ниже SA. Также критерием наличия дефекта является уменьшение разности Sи и Sис контролируемого изделия ниже SR. Зону считают дефектом при срабатывании одного из вышеуказанных критериев.

Возбуждение и прием импульсов ультразвуковых колебаний осуществляют роликовыми преобразователями, расположенными на одной стороне контролируемого изделия, что позволяет обнаружить дефекты в изделиях из полимерных композиционных материалов, имеющих сложный контур, например, замкнутый контур с внутренней полостью.

Повышение чувствительности и достоверности обнаружения дефектов в изделиях из полимерных композиционных материалов достигается за счет возбуждения и приема импульсов ультразвуковых колебаний роликовыми преобразователями, углы наклона колодок и положения осей роликов которых одинаковы (обеспечивается минимальный зазор между контролируемым изделием и преобразователем, предотвращается ослабление измерительного сигнала), а также за счет сравнения значений амплитуды донного сигнала контролируемого изделия в конкретной точке Sи и среднего значения амплитуды в соседних точках Sис с двумя браковочными критериями SA и SR.

1. Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов, включающий в себя возбуждение импульсов ультразвуковых колебаний излучающим преобразователем в контролируемом изделии, прием импульсов ультразвуковых колебаний приемным преобразователем и анализ полученных значений, отличающийся тем, что возбуждение и прием импульсов ультразвуковых колебаний проводят роликовыми преобразователями, расположенными на одной стороне контролируемого изделия, причем углы наклона колодок роликов и положения осей роликов одинаковы, при этом сначала определяют значение амплитуды донного сигнала настроечного образца Sо в конкретной точке и среднее значение амплитуды донного сигнала настроечного образца Soc в соседних точках, по построенной кривой зависимости значений амплитуды донного сигнала Sо от расстояния, прошедшего преобразователями, определяют минимальное значение амплитуды донного сигнала, являющееся браковочным критерием SA, по построенной кривой зависимости разности значений Sо и Soc от расстояния, прошедшего преобразователями, определяют минимальное значение разности значений Sо и Soc, являющееся браковочным критерием SR, далее определяют значение амплитуды донного сигнала контролируемого изделия Sи в конкретной точке и среднее значение амплитуды донного сигнала контролируемого изделия Sис в соседних точках, анализируют полученные значения, сравнивая их с браковочными критериями SA и SR, и в случае, если Sи<SA и/или Sи-Sис<SR, устанавливают наличие дефекта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что углы наклона колодок преобразователей соответствуют 5-15°, а расстояние между осями роликов соответствует 30-45 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью ультразвуковых волн акустическими контрольно-измерительными приборами и может быть использовано при неразрушающем контроле материалов и изделий в различных областях промышленности.

Использование: для выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном. Сущность изобретения заключается в том, что два многоэлементных ультразвуковых преобразователя размещают на поверхности контролируемого изделия в заранее рассчитанном положении, излучают и фиксируют ультразвуковые эхо-импульсы, восстанавливают множество парциальных изображений, получают изображение дефектов, используя несколько путей от излучающего до приемного преобразователя с отражением от дна и поверхности, суммируют восстановленные парциальные изображения для каждого положения преобразователей.

Использование: для определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов состоит из следующих этапов: предварительная загрузка данных о потерях металла; разбиение на зоны в каждой области потери металла с вычислением объема каждой зоны; подсчет объемов во всех зонах областей потерь металла и вычисление общего объема для всего анализируемого участка трубопровода.

Использование: для контроля дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля дефектов включает в себя: первый процесс формирования ультразвуковых колебаний в поверхности стального листа; второй процесс обнаружения эхо-сигнала F и эхо-сигнала B в ультразвуковых колебаниях; третий процесс корректировки значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного на конце стального листа, на основе значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного в области общей оценки, причем область общей оценки является областью иной, чем конец стального листа; и четвертый процесс оценивания внутреннего дефекта стального листа на основе значения обнаружения эхо-сигнала F, полученного во втором процессе, и значения обнаружения эхо-сигнала B, скорректированного в третьем процессе на конце стального листа.

Изобретение относится к динамической локализации дефекта в дефектном изделии, полученном ковкой. Система локализации дефекта содержит средства обработки для моделирования операции ковки при помощи численного решения уравнений с получением набора моделей формования изделия, средства ввода для предоставления указанному средству обработки данных относительно дефекта в изделии, средства обработки для добавления к первой модели из набора отметчика дефекта и средства визуализации для отслеживания во времени отметчика дефекта.

Использование: для измерения внутренних механических напряжений при ультразвуковом неразрушающем контроле. Сущность изобретения заключается в том, что в нагруженный исследуемый объект и ненагруженный его аналог вводят импульсы ультразвуковых продольных и поперечных волн, принимают приемным преобразователем прошедшие сигналы и дополнительно принимают трансформированные поперечные волны от падающих на исследуемый объект продольных волн и трансформированные продольные волны от падающих на исследуемых объект поперечных волн, измеряют времена прохождения этих волн в нагруженном и ненагруженном объекте, определяют изменение времени задержки прошедших сигналов, а величину напряжения определяют по определенному математическому выражению, причем используют приемный и излучающий преобразователи с углом ввода продольных ультразвуковых колебаний, равным 18°.

Изобретение может быть использовано при восстановлении наплавкой крупногабаритных деталей типа валов, в частности судовых гребных и промежуточных валов. После предварительного контроля восстанавливаемой поверхности на наличие дефектов в виде несплошностей металла исследуют неразрушающим методом контроля макроструктуру металла в поперечном сечении детали на предполагаемом участке перехода от металла наплавки к основному металлу, соответствующем опасному сечению детали.

Использование: для определения остаточных механических напряжений в сварных соединениях различных трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эхо-методом времен распространения продольных и поперечных упругих волн, при этом для оценки напряжений используются коэффициенты Пуассона ν31 и ν32 материала, определяемые через времена распространения продольных и поперечных упругих волн.

Использование: для коррекции позиции дефекта. Сущность изобретения заключается в том, что способ коррекции позиции дефекта включает в себя: генерацию ультразвуковой вибрации на поверхности объекта обследования, к которому присоединена проводящая лента; регистрацию F-эхосигнала и B-эхосигнала ультразвуковой вибрации; выявление псевдодефектов с помощью проводящей ленты на основании обнаруженных значений F-эхосигнала и B-эхосигнала; получение позиционной информации псевдодефектов; получение разности между фрагментами позиционной информации псевдодефектов на основании позиционной информации псевдодефектов; и коррекцию позиционной информации внутренних дефектов на основании разности.

Использование: для контроля качества изготовления и оценки усталостной прочности литых лопаток с направленной кристаллизацией высокотемпературных турбомашин. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают в материале изделия поверхностные ультразвуковые механические импульсы, фиксируют изменение времени прохождения ультразвуковыми механическими волнами определенного расстояния по поверхности изделия и по количеству и местоположению зафиксированных изменений времени распространения определяют количество макрозерен и местоположение границ макрозерен.
Наверх