Ультразвуковой способ измерения толщины поверхностных покрытий материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

Ф1) Дополнительное к авт. свид-ву

Союз Советских

Социалистических

Республик

<И)575476 (5l) М. Кл.

601 В 17/02 (22) Заявлено 25.1)..75(2l) 2193230/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.10.77Бюллетень № 37 (46) Дата опубликования описания "5-11 77

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР но делам изооретений

N 0TKPblTNN (53) УДК 531.717.11 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. А. Головин, И. В. Троицкий и l1. В. Кочетков

Тульский политехнический институт (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛШИНЫ

ПОВЕРХНОСТНЫХ ПОКРЫТИЙ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины защитных покрытий и упрочненных поверхностных слоев, полученных химикотермической обработкой деталей.

Известен способ определения состояния поверхностных слоев изделий и материалов, заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают волны Рэлея и используют импульсный эхо-метод контроли, перед которым изменяя угол ввода волны в изделие получают максимальную амплитуду возбужденной волны (1) .

Недостатком известного способа являет- 15 ся невозможность определения толщины покрытий изделий.

Извес ен ультразвуковой способ измерения толщины слоев, эаключаюшийся в том, что возбуждают ультразвуковые колебания Я в исследуемом образце, принимают колебания, прошедшие через него, анализируют амплитудный спектр эхо-сигналов и по измер. циям параметров сп. ктра судят об измен пии толщины (? ) °

Однако применение этого способа ограничено низкой чувствительностью аппаратуры к измерентпо толщины слоев и покрытий, акустическое сопротивление {плотность, скорость звука) которых незначительно отличается от акустических сопротивлений материала образца или является функпией толщины (такие случаи возникают при rto evm упрочненных слоев и покрытий хи-! микотерл ической обработкой, когда нет резкой границы, отделяющей поверхностный слой) сложностью электронной аппаратуры устройства, включаюшей в себя анализатор спектра импульсов.

Пель изобретения - повышение точности из мере ни я.

Для этого по предлагаемому способу возбуждают волну Рэлея, по принятым колебаниям судят о ее наличии, а по углу ввода колебаний в материал -о толщине покрытия.

На чертеже изображ"на функциональная схема устройства, поясняющая предлагаемый способ.

575476

1П1ИИ! I II Заказ 4018/24 Ти1гаж 907 l l:)анисим

Финна IIIIII "Ilа гент", г. Ужгород, ун. 1!р.и.к1на««, Устройство состоит из жидкостной вен>«ь«1, датчиков 2 продольных у«««,тразвуковых колебаний, обре:п«а 3, т енератора 4 радиоимпульсов, усилителя 5, импульсного вольтметра 6, «товорот««ого механизма 7, системы 8 регистрации уг«IQBhlx перемещений. Угол 0 — критич ский у«» Рэлея, ««ревышаю«««ий угол, при котором происходит полное внутреннее отражение сдвиговой волны.

При падении продольной ультразвуковой волны из жидкости на плоскую поверх, «ость полубесконечного (по толщине) твердого тела, амплитуда отраженной волны достигает минимума. Это обусловлено возбуждениел«квазирэлеевской волны в локальном участке на границе жидкость-образец. Скорость ее распространения близка к скорости рэлеевской волны на свободной границе и определяется модулями упругости и плотностью поверхностного слоя толщиной Ая (XII — длина квазирэлеевской волнь

В случае«когда толшина упрочнентюго слоя или покрытия будет меньше Л1«, скорость волны будет функцией толщины.

Способ осуществляется следующим образом, Генератор 4 радиоимпульсов при помоши пьезоизлучателя, расположенного в жидкостной ванне 1 наклонно к плоскости образца

3, возбуждает в участке его поверхностного слоя ультразвуковук> квазирэлеевскую волну. Отрекенный плоскост«яо образца

3 ультразвуковой импульс принимается вторым пьезопреобрьзователел«, расположенным под тел«же углом к плоскости образце, усиливается и подается на импульсный вольт5 метр 6. С помо«цью червячного механизма

IIo вольтметру 6 устанавливается критический угол Й, соответствуюший минимуму амплитуды отраже«пюго ил.пульса. Величина угла 9 характеризует толщину поверх10 ностного упрочненного слоя или покрытия.

Формула изобретения.

15 Ультразвуковой способ измерения толщины поверхностных покрытий материалов, заключаюшийся в том, что в материале возбуждают ультразвуковые колебания и принимают колебания, прошедшие через него, 20 о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измер ния, возбуждают волну Рэлея, по принятым колебаниям судят о ее наличии, а по углу ввода колебаний в материал — о толщине покрытия.

Источники информации, ггрипятые во вниМание при экспертизе:

1. Викторов И. A. Физические основы прил1енения ультразвуковых волн Рэл я и Лэмба в технике. "Наука", 1966, Зо с. 139-140.

2. Авторское свидетельство СССI

М 389401, кл. Q 01 B 17/02, 21.06.71.