Методы ультразвукового контроля

Теневой метод. Этот метод основан на посылке в контролируемую деталь ультразвуковых волн и регистрации изменения их интенсивности после однократного прохождения через изделие.

Введение УЗВ в деталь производится излучающей искательной головкой 1 с одной её стороны (рис. 13.4), а принимаются приёмной головкой 2, которая располагается соосно с другой стороны.

При отсутствии нарушений сплошности материала детали приёмная головка регистрирует прошедшие через металл волны, о чём свидетельствует наличие импульса 4 на экране электронно-лучевой трубки (импульс 3 носит название зондирующего или начального).

 

 

Рис. 13.4. Схема прозвучивания деталей теневым методом: 1 – излучающая головка; 2 – приемная головка; 3 – зондирующий импульс; 4 – сигнал от дефекта; 5 – дефект

Если на пути волн имеется дефект 5, то часть этих волн отразится и не достигнет приёмной головки, т. е. образуется акустическая тень. Интенсивность прошедших волн или уменьшится, или исчезнет совсем (в зависимости от размеров дефекта). В этом случае импульс 4 или уменьшится по высоте, или будет отсутствовать.

Зеркально-теневой метод. Метод является разновидностью теневого. Его сущность (рис. 13.5) состоит в том, что излучающая и приёмная головки устанавливаются с одной стороны изделия.

 

 

Рис. 13.5. Схема прозвучивания деталей зеркально-теневым методом: 1 – излучающая головка; 2 – приемная головка; 3 – зондирующий импульс; 4 – импульс от отражённого сигнала; 5 – дефект

 

Посланные головкой 1 ультразвуковые волны, пройдя через толщу детали и отразившись от противоположной поверхности, принимаются головкой 2, о чём свидетельствует наличие импульса 4 на экране электронно-лучевой трубки. При наличии в детали дефекта 5, интенсивность отражённых УЗВ будет меньше или (при значительной величине дефекта) последние исчезнут совсем.

Эхоимпульсный метод. Метод предусматривает ввод и приём отражённых УЗВ одной совмещённой головкой (рис. 13.6).

Излучаемые импульсы посылаются в контролируемое изделие через определённые промежутки времени. В интервалах между посылками этой же головкой производится приём отражённых сигналов. На экране электронно-лучевой трубки будут наблюдаться два сигнала: начальный – 1 и донный – 2.

При наличии в детали дефекта между сигналами 1 и 2 появится промежуточный сигнал 3. В случае значительной величины дефекта (когда он перекрывает путь ультразвуковым волнам) на экране будут наблюдаться только начальный сигнал 1 и сигнал от дефекта 3.

 

Рис. 13.6. Схема прозвучивания деталей эхоимпульсным методом: 1 – начальный импульс; 2 – донный импульс;
3 – импульс от дефекта; 4 – дефект

Резонансный метод. Метод основан на возбуждении в деталях постоянной толщины (трубы, резервуары, листы и др.) ультразвуковых незатухающих колебаний.

Изменяя частоту УЗВ, находят такую, при которой по толщине детали укладывается целое число волн, т. е. наступает явление резонанса.

При наличии дефекта или изменении толщины изделия резонанс или уменьшится, или исчезнет совсем, что фиксируется регистрирующей аппаратурой.

Резонансным методом можно выявлять не только наличие дефектов, но и отклонение геометрических параметров.

 

Порядок выполнения работы

 

Ультразвуковая дефектоскопия деталей в общем случае включает следующие этапы:

– настройку дефектоскопа;

– подготовку контролируемой детали;

– контроль детали.

Настройка дефектоскопов. В связи со значительной трудоемкостью и ограниченным временем для выполнения работы настройка дефектоскопов осуществляется преподавателем или лаборантом.

Подготовка контролируемых деталей. Эта операция заключается в следующем. Деталь тщательно очищается от загрязнений (особенно места контроля), осматривается и укладывается в удобное для контроля положение. Для того чтобы избежать воздушной прослойки между искателем и контролируемой поверхностью (тем самым создать лучшее условие для проникновения ультразвуковых волн), места, где прикладывается искатель, обильно смазываются маслом. Для этой цели лучше всего подходит чистое компрессорное или трансформаторное масло.

Контроль детали. Перед началом контроля устанавливаются участки с наибольшей вероятностью наличия дефектов. Определяется, какие возможные эхосигналы (от канавок, проточек, противоположной поверхности и пр.) могут быть видны на экране электронно-лучевой трубки при различных положениях искательной головки. Направление ввода УЗВ выбирается таким образом, чтобы импульсы попадали на плоскость дефекта под углом, близким к прямому. Это достигается подбором определённого типа искателя.

Во время контроля искатель плотно прижимается к детали и медленно передвигается по контролируемой поверхности.

На испытуемых участках ультразвуковые волны, проходя по металлу, генерируют на электронно-лучевой трубке сигналы в соответствии с методом контроля.

 

Содержание отчёта

 

1. Описание цели работы.

2. Краткое описание используемых приборов и оснастки.

3. Порядок выполнения работы.

4. Эскиз детали с изображением местоположения дефекта.

5. Характеристика дефектов.

 

13.4. Контрольные вопросы

1. На чём основана ультразвуковая дефектоскопия?

2. Что используется в качестве источников ультразвуковых волн при ультразвуковой дефектоскопии?

3. Какие пьезоэлектрические эффекты называются прямыми и обратными?

4. Что такое искатель? Как он устроен? Для чего нужен?

5. Какова принципиальная схема ультразвукового дефектоскопа?

6. Каков принцип теневого метода контроля?

7. Каков принцип зеркально-теневого метода контроля?

8. Что такое эхоимпульсный метод контроля?

9. Какова сущность резонансного метода контроля?

10. Какова последовательность ультразвуковой дефектоскопии?

11. Как ведётся подготовка детали к контролю?

Рекомендуемая литература [12, 18].