Файл: Фельдман Л.С. Неразрушающий контроль качества клеесварных соединений.pdf

склеиванием. Другой причиной ложных показаний может быть смятие сот и неравномерная толщина клеевого слоя.

Сотовые панели с мелкими и средними ячейками запол­ нителя (сторона ячейки 2,5—4 мм) и средними толщинами обшивок (0,4—0,6 мм для алюминиевых сплавов) целе­ сообразно контролировать фазовым вариантом метода.

Контроль клеевых соединений с помощью нмпедансного метода вручную имеет ряд недостатков, особенно в случае проверки крупногабаритных конструкций в серийном производстве. Ю. В. Ланге разработал систему автомати­ зированного контроля соединений.

При таком контроле перемещение датчика дефектоскопа по поверхности контролируемого изделия производится по определенному закону с помощью механического устрой­ ства. Движение датчика связано с перемещением пера само­ писца, фиксирующего результаты контроля на электротер­ мической бумаге ЭТБ-2. Полученная таким образом запись представляет собой план контролируемого изделия в том же (или уменьшенном) масштабе и содержит все необходимые сведения о количестве, размерах, форме и расположении выявленных дефектов.

При использовании электротермической бумаги пером самописца служит металлический электрод. Напряжение на перо самописца подается таким образом, что при нахож­ дении датчика в зонах с высоким механическим импедан­ сом перо оставляет на бумаге черную линию, а в зонах с пониженным значением импеданса (дефект) эта линия прерывается.

На основе описанного принципа создано несколько типов полуавтоматических установок (ПИ-1, ПИ-2, УКН-1, УКН-2 и др.), предназначенных для контроля различных серийных клееных конструкций. Эти установки выполнены примерно по одной и той же схеме и включает в себя элект­ ронную аппаратуру (дефектоскоп ИАД-2 с приставкой ПСК-1В или прибор ИАД-3), механическое сканирующее устройство для автоматического перемещения датчика по поверхности контролируемого изделия и самописец. Кон­ струкция и размеры сканирующего устройства определя­ ются параметрами контролируемых изделий, масштаб записи выбирается в зависимости от их размеров.

Электронная аппаратура, входящая в комплект полу­ автоматов, универсальна и не требует какой-либо пере­ делки при изменении объектов контроля.

120

При автоматизированном контроле аппаратуру настра­ ивают по эталонам, представляющим собой натурные изделия, с естественными или искусственными дефектами. Все функции контролера сводятся к установке контроли­ руемой панели на подвижную раму, включению механизма перемещения датчика, подаче (после окончания сканиро­ вания) рамы с панелью в переднее положение и съему или переворачиванию изделия для проверки с другой стороны.

материалов. Этим методом выявляют­ ся также расслоения в стеклопластиках и других слоистых пластмассах.

Врассматриваемом методе используется влияние де­ фектов на скорость распространения и амплитуду упругих волн в контролируемом изделии; применяется он в двух вариантах.

Впервом варианте используется искательная головка

сизлучающим и приемным вибраторами, расположенными

водном корпусе. Головка устанавливается на поверхность контролируемого изделия (рис. 62). При этом во все сто­ роны от излучающего вибратора распространяется изгибная (условно) волна. При постоянной частоте с увеличением, толщины изделия скорость ѵ распространения волны воз­

растает, стремясь к скорости vR поверхностной (Релеевской) волны. При отсутствии дефектов работает все сечениеизделия и скорость ѵх оказывается наибольшей. При.

121

расположении головки над расслоением скорость ѵ2 волны определяется толщиной Л2 отделенного дефектом слоя, причем і>2 < ѵѵ

Уменьшение скорости приводит к изменению фазы бе­ гущей волны в точке приема, что фиксируется фазометром {индикатором ср) дефектоскопа и служит признаком де­ фекта. Другим его признаком является изменение ампли­ туды принятого сигнала, фиксируемое амплитудным инди­ катором (индикатор А) прибора.

Во втором варианте излучающий и приемный вибраторы располагаются соосно, с разных сторон контролируемого изделия. При отсутствии дефекта (расслоения, на­ рушения соединения

ю12 между элементами кон­

волны, которая проходит больший путь и движется с мень­ шей скоростью, чем продольная волна. Поэтому фаза при­ нятой волны в зоне дефекта отстает от фазы волны на доброкачественном участке изделия. Это и является основ­ ным признаком дефекта. Иногда дефект, особенно если он находится близко к поверхности изделия, заметно умень­ шает амплитуду принятого сигнала, что является допол­ нительным признаком дефекта.

Для использования велосимметрического метода в произ­ водственных условиях разработан дефектоскоп УВФД-І, который серийно выпускает завод «Электроточприбор» {г. Кишинев).

Блок-схема этого прибора представлена на рис. 63. Излучающий вибратор 3 искательной головки возбужда­ ется генератором 5, частота которого может плавно меня­ ться в пределах от 20 до 70 кгц. Колебания подаются в конт­ ролируемую деталь, состоящую из металлической основы / •и неметаллического покрытия 2. Принятые приемным вибратором 4 сигналы синусоидальной формы усиливаются усилителем 9, преобразуются в прямоугольное напряже-

J22

пне формирующим устройством 10 и подаются на фазоизмерительную схему 11. Напряжение с генератора 5 через фазовращатель 6 и формирующее устройство 7 также по­ дается на фазоизмерительную схему / / . Фазовращатель 6 регулируется таким образом, что в случае отсутствия дефекта стрелка индикатора 12 фазометра находится на исходном делении, принятом за нуль. При наличии дефекта

нием генератора и принятым сигналом увеличивается. Утолщение изделия приводит к уменьшению фазового сдвига между этими напряжениями.

При отставании фазы принятого сигнала от исходной величины (соответствующей фазе в зоне без дефекта) более чем на заданную величину релейное устройство 8 включает сигнальную лампочку, расположенную в искательной го­ ловке прибора. Усилитель 9 охвачен системой задержан­ ной автоматической регулировки усиления (АРУ). Для подачи напряжения АРУ в цепь сетки управляемого кас­ када используется детектор 13 АРУ. Напряжение задержки АРУ выбрано так, чтобы снижение усиления происходило только при достижении выходным сигналом уровня, необхо­ димого для нормальной работы фазоизмерительного устрой­ ства. Измеритель амплитуды 14 со стрелочным индикатором 15 служит для оценки уровня сигнала на выходе усилителя.

В комплект дефектоскопа УВФД-1 входят искательные головки, рассчитанные на номинальные частоты 25, 40, 60 кгц, которые предназначены для работы при первом варианте метода. Приемный и излучающий вибраторы имеют идентичную конструкцию. Вибратор состоит из пары пьезопластин ЦТС-19 и двух пассивных накладок, одна из которых является контактным наконечником. Вибраторы имеют резко выраженную резонансную частоту, на которой эффективность излучения и приема упругих колебаний значительно выше, чем вдали от резонанса.

Наряду с головками, имеющими постоянную базу (рас­ стояние между осями вибраторов), в комплект входит головка с'.регулируемой базой, предназначенная для оценки толщины. Эта головка содержит вибраторы с номинальной частотой 40 кгц. База головки может меняться ступенями от 40 до 70 мм, отсчет базы производится по шкале.

При втором варианте метода используются вибраторы, вынутые из искательных головок и помещенные в специаль-

123

ное приспособление, обеспечивающее их соосное переме­ щение по контролируемому изделию.

Дефектоскоп УВФД-1 может быть использован в автома­ тизированных установках с записью результатов на элек­ тротермическую бумагу, подобных описанным полуавтома­ там для контроля клеевых соединений акустическим импедансным методом.

Велоснмметрический метод позволяет выявлять дефекты в изделиях, имеющих металлические и неметаллические слои, а также в одно- и многослойных неметаллических конструкциях. Важным преимуществом этого метода явля­ ется повышенная стабильность и повторяемость резуль­ татов контроля, так как в качестве основного критерия дефекта используется изменение не амплитуды, а фазы колебаний.

При контроле велосимметрическим методом существует мертвая зона, дефекты в которой не выявляются. Мертвая зона прилегает к поверхности, противоположной поверх­ ности ввода колебаний. При контроле изделий, полностью изготовленных из неметаллов и имеющих толщину до 30 мм, величина мертвой зоны составляет 30—40% толщины изде­ лия. Поэтому для проверки всей толщины таких изделий требуется последовательный контроль с двух сторон — Енешней и внутренней.

При контроле двухслойных конструкций, состоящих из металлического и неметаллического слоев, можно выяв­ лять как расслоения в неметаллическом слое покрытия, так и зоны нарушения соединений между покрытием и ме­ таллом. В случае контроля со стороны металла обычно выявляют зоны нарушения соединения неметалла с метал­ лом и расслоения в покрытии, расположенные в прилегаю­ щих к металлу слоях. Остальные слои неметаллического покрытия остаются в мертвой зоне.

При контроле со стороны покрытия обычно выявляются расслоения во всех его сечениях, включая зону соединения с металлом. Исключение составляют конструкции, толщина покрытия которых намного (в 4—5 и более раз) превышает толщину металлического корпуса, когда металлический слой мало влияет на скорость распространения упругой волны.

В этих случаях метод не выявляет дефектов в прилегаю­ щих к металлу слоях покрытия и в зоне соединения покры­ тия с металлом.

124

Предельная глубина залегания расслоений, выявляемых велосимметрическим методом в изделиях из неметаллов, составляет около 15 мм. Чувствительность метода зависит от глубины залегания дефекта, уменьшаясь с увеличением ее. Минимальная площадь выявляемого дефекта составляет примерно 1,5—2 см2.

На велосимметрический метод влияют помехи интерферен­ ционного характера [32], которые обусловлены наличием в точке приема, кроме пришедшей от излучателя кратчай­ шим путем бегущей волны, одной или нескольких мешаю­ щих волн, отраженных от границ изделия или пришед­ ших в эту точку не кратчайшим путем. При малых расстоя­ ниях искательной головки от края, небольших размерах контролируемого изделия или недостаточном затухании упругих волн в нем амплитуды мешающих волн оказы­ ваются соизмеримыми с амплитудой бегущей волны.

В результате сложения волн амплитуда и фаза суммар­ ного колебания в точке приема отличаются от амплитуды и фазы бегущей волны в этой точке. В этих условиях при перемещении искательной головки по изделию фазы отра­ женных волн в зоне приема непрерывно меняются, что при­ водит к более или менее значительным колебаниям фазы результирующей волны, регистрируемой фазометром де­ фектоскопа. Изменение амплитуды колебаний обычно не имеет значения. Эти изменения фазы, не связанные с нали­ чием в изделии дефектов, затрудняют контроль.

Основными интерференционными помехами являются помехи, наблюдаемые при расположении искательной го­ ловки вблизи края изделия (краевой эффект). При контроле изделий достаточно больших размеров краевой эффект проявляется на расстояниях до 5—6 см от границы конт­ ролируемого изделия.

Г л а в а 5

ЭЛЕКТРОИНДУКТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ

Некоторые физические характеристики точечных сварных соединений

Электроиндуктивный метод (метод вихревых токов) является достаточно чувствительным к изменению физи­ ческих характеристик материала [22, 54].

125