Ультразвуковий метод неруйнівного контролю

Переваги та недоліки використання акустичного (ультразвукового) методу неруйнівного контролю для виявлення дефектів деталей і вузлів літальних апаратів. Випромінювання і приймання ультразвукових коливань. Особливості резонансного та імпедансного методів.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Зміст

Вступ

1. Суть ультразвукового методу неруйнівного контролю

2. Переваги і недоліки ультразвукового методу

3. Контроль деталей і вузлів, і можливість використання ультразвукового методу при лакофарбових покриттях

4. Випромінювання і приймання ультразвукових коливань

5. Тіньовий та ехо-метод

6. Резонансний та імпедансний методи

7. Метод акустичної емісії

Висновок

Список використаної літератури



Вступ

Акустичний НК в даний час є одним з універсальних методів, які об`єднують декілька його різновидностей. Основними з них є: тіньовий (прохідного випромінювання), ехо-метод (відображеного випромінювання), резонансний, імпедансний і метод вільних коливань.

Акустичний контроль застосовують для виявлення несуцільностей у матеріалі (тріщини, раковини, пори, розшарування і т. ін.), визначення структурного стану матеріалу, а також для розв`язання інших задач в дефектоскопії, структуроскопії, різного роду вимірювань і дослідницьких праць. У процесі контролю для вирішення конкретних задач при застосуванні того чи іншого методу можуть аналізуватися зміни декількох параметрів, наприклад, пружних коливань, амплітуди, фази, частоти, часу проходження і відображення імпульсу, характеру зміни імпедансу.

Наявність такої великої кількості змінних параметрів дозволяє застосовувати акустичний контроль для розв`язання багатьох задач.

Використання акустичного (ультразвукового) НК в дефектоскопії з метою виявлення дефектів базується на розповсюдженні пружних механічних коливань у контрольованому виробі і їхнє приймання після відображення від межі розподілу (неоднорідність, тріщини) або від протилежного боку виробу (донний сигнал).



1. Суть ультразвукового методу неруйнівного контролю

Цей метод заснований на аналізі процесу поширення порушених в матеріалі пружних ультразвукових хвиль. Якщо на шляху поширення хвилі зустрічають дефекти у вигляді тріщин, непроварів, газових пор, шлаку, неметалевих включень, акустичні властивості, яких різко відрізняються від властивостей матеріалу, з якого виготовлена деталь, то вони відображаються.

Розглянутий метод полягає в посилці коротких зондувальних ультразвукових імпульсів в деталь, і реєстрації на екрані електронно-променевої трубки дефектоскопа відображених луна-сигналів.

Ультразвуковий метод (Рис 1) дозволяє виявляти дефекти різного походження практично у всіх сталях і сплавах (магнітних і не магнітних), з яких виготовляють деталі і вузли літаків, вертольотів, та їх двигунів. Виняток становлять тільки деякі грубозернисті жароміцні сплави, застосовувані в конструкціях ГТД.

Рис. 1 Схема дії ультразвукового методу

Ер - проходження хвилі;

D - дефект;



2. Переваги і недоліки ультразвукового методу

Важливою перевагою методу, який ми розглядаємо, є можливість виявлення при односторонньому підході до виробу внутрішніх дефектів, розташованих на великій глибині або виходять на недоступну поверхню.

Однак метод має і низку недоліків. Так, для використання ультразвукового методу потрібно, як правило, розробка спеціальних перетворювачів, додаткових пристроїв і конкретних методичних рекомендацій стосовно кожного типу деталей і вузла. Метод не дозволяє точно оцінювати розміри і характер виявлюваних дефектів. Затруднений контроль ультразвуковим методом деталей складної форми, що мають свердління, проточки, галтелі, валики посилення зварних швів і інші конструктивні відбивачі, що ускладнюють розшифровку результатів.

Він володіє досить широкими можливостями, і по виявленню дефектів різних видів. Він дозволяє реєструвати більшість виробничо-технологічних, і експлуатаційних дефектів.

3. Контроль деталей і вузлів, і можливість використання ультразвукового методу при лакофарбових покриттях

Контроль деталей і вузлів ультразвуковим методом.

Специфіка неруйнівного контролю силових елементів планера і шасі літального апарату, обумовлена головним чином їх великими габаритними розмірами, необхідність перевірки без демонтажу з літака, вертольота, нерідко при обмеженому доступі до зон зародження дефектів. Крім того, виявлення у багатьох випадках підлягають дефекти, що розвиваються з недоступних внутрішніх поверхонь, або з поверхонь, закритих іншими елементами конструкції.

Контроль силових елементів ультразвуком, використовують в тих випадках, коли необхідно виявити внутрішні дефекти в матеріалі, а також тоді, коли зона зародження тріщин, та інших дефектів суцільності перебуває на недоступній стороні або закрита іншими деталями.

Можливість використання при лакофарбових покриттях.

Незважаючи на те, що авіаційні вузли, і деталі для запобігання від корозії, шкідливого впливу агресивних середовищ, високої температури, тощо, мають захисні лакофарбові, емалеві, металеві, та інші покриття, можливість проведення ультразвукового контролю зберігається. Практично при використанні більшості поширених методів необхідно враховувати специфічні особливості підготовки, і проведення контролю вузлів і деталей з покриттями.

Можливість проведення ультразвукового контролю виробів із захисними покриттями обумовлюється не тільки акустичними властивостями матеріалу, з якого виготовлена деталь, але і акустичними властивостями, товщиною, і якістю зчеплення захисного покриття з основним металом.

Це вказує на те, що за певних умов, особливо при деяких порушеннях технології нанесення покриттів, і металеві покриття можуть "заважати" ефективного розповсюдження поверхневих ультразвукових хвиль.

4. Випромінювання і приймання ультразвукових коливань

ультразвуковий контроль дефект деталь

Для випромінювання і приймання ультразвукових коливань (УЗК) в сучасних дефектоскопах застосовуються п`єзоелектричні перетворювачі, які дозволяють одержувати УЗК великих частот (до 100 кГц).

У даний час п`єзоелектричні перетворювачі виготовляють з титанату барію, кристалів кварцу, сегнетової солі, термаліту, хлориту натрію та інших матеріалів. П`єзоелектричний перетворювач є основним елементом дефектоскопа, призначеного для випромінювання і прийому УЗК.



Рис. 2 П'єзоелектричні перетворювачі:

а - плоский; б - циліндричний; в - сферичний

Найширше застосування як п`єзоелектричний перетворювач знаходить титаніт барію, який є синтетичним продуктом. Він простий у виготовленні і має хороші п`єзоелектричні властивості. Основною перевагою кераміки титаніту барію є можливість її штучної поляризації. Поляризована кераміка титаніту барію має єдину вісь нескінченного порядку з напрямком, який збігається за напрямком поляризуючого поля. Крім того, при нескладних технологічних способах керамічному п`єзоелементу можна надати плоскої, циліндричної або сферичної форми (рис. 2), що має велике значення при виготовленні перетворювачів різної форми залежно від їхнього призначення.

П'єзоелектричні перетворювачі (випромінювачі) працюють на використанні явища п`єзоелектричного ефекту. Фізична суть цього явища така. Якщо деформувати пластину п`єзоелемента, то на її гранях з`являться протилежні електричні заряди. Зміна розмірів пластини п`єзоелемента під дією електричних зарядів є зворотним п`єзоелектричним ефектом. У цьому випадку зміна товщини пластинки t, що виникає під дією електричного поля, пропорційна прикладеній електричній напрузі, тобто:

?t = dU,

де ?t - зміна товщини п`єзоелемента;

d - п`єзоелектричний модуль;

U - прикладена напруга.

Властивість п`єзоелементів перетворювати електричні коливання в механічні і навпаки використовують у перетворювачах ультразвукових дефектоскопів, коли п`єзоелемент почергово залежно від режиму роботи дефектоскопа може випромінювати або приймати УЗК.

Ультразвукові коливання, які генеруються п'єзоелементом, являють собою імпульси хвильового руху, основна частина яких відповідає власній частоті коливань пластинки п`єзоелемента.

Розрізняють поздовжні, поперечні і поверхневі ультразвукові хвилі (коливання).

Поздовжніми називаються такі хвилі, в процесі проходження яких через деяке середовище частинки середовища зміщуються в напрямку руху хвилі (рис. 3. а).

Рис. 3 Види ультразвукових хвиль (коливань):

а - поздовжні; б - поперечні; в - поверхневі

Поперечними або зсувними хвилями називаються такі, при пропусканні яких частинки середовища коливаються в площині, перпендикулярній до напрямку розповсюдження хвилі (рис. 3, б).

За деяких умов ультразвукові хвилі можуть розповсюджуватись на поверхні матеріалу (так звані хвилі Релея, Лямба, Лява). Переміщення частинок матеріалу в цьому випадку проходить в поздовжньому і поперечному напрямках (рис. 3,в).

Розповсюдження УЗК залежи...