Файл: Хорбенко, И. Г. Ультразвук в машиностроении.pdf

меток. Качество шва контролируется в технологической ли­ нии стана перед разрезкой труб. На каждую трубу, не имеющую дефектов, наносится клеймо и магнитная метка. Отрезанная труба подается на рольганг к правйльному станку, перед которым установлено устройство для приема магнитной метки. Сортировка труб производится по на­ личию или отсутствию на трубе магнитной метки. Диаметр контролируемых труб 76— 152 мм; толщина стенки труб 3,25—5,5 мм; скорость движения трубы до 1 м/с; рабочая частота 2—-3 мГц.

Теневой иммерсионный метод применяется для кон­ троля пластмассовых гребных винтов, устанавливаемых на современных судах. Для этой цели создана ультразву­ ковая полуавтоматическая установка ДУК-17, рассчи­ танная на работу в лабораторных и заводских условиях. Она состоит из пульта управления, регистратора резуль­ татов контроля и ванны со сканирующим устройством.

В качестве излучателей используют искательные головки

сузким пучком излучения ультразвуковых колебаний. Излучающие и приемные головки жестко связаны. Ка­ ретки с искательными головками перемещаются в двух

материалах ультразвуковые методы дефектоскопии при­ менили для контроля качества герметизации соединений. Теневой метод основан на том, что неплотности соединений, заполненные воздухом или каким-нибудь газом, практи­ чески не пропускают ультразвуковые волны, и за ними образуется звуковая тень. Исследованиями установлено, что на частоте 5 МГц воздушные прослойки начинают про­ пускать ультразвуковую энергию только при толщинах

218

ІО-5 мм. Зазоры в неплотностях соединений обычно имеют значительно большую величину, и поэтому теневой метод контроля герметизации соединений позволяет получать достаточно надежные результаты. С повышением частоты прозвучивания степень поглощения и рассеяния ультра­ звука растет. Рассеяние становится особенно большим, если длина волны равна или меньше неоднородностей в материалах. Понижение частоты тоже нежелательно, поэтому выбирают оптимальную частоту прозвучивания. Контролировать качество герметизации соединений можно серийным ультразвуковым дефектоскопом УДМ-1М. Излу­ чающая головка дефектоскопа соединяется с генератором, а приемная — с усилителем. Головки дефектоскопа рас­ полагаются по обеим сторонам контролируемого соеди­ нения. Если герметизация хорошая, импульс от излуча­ ющей головки частично проходит к приемной головке, а частично отражается. При значительном поглощении ультразвука в соединении на экране дефектоскопа виден один отраженный сигнал (герметизация нарушена). При незначительном поглощении ультразвуковой импульс мно­ гократно отразится от поверхностей элементов соединения до полного затухания и на экране будут видны отраженные импульсы с постепенно убывающей амплитудой (дефекты герметизации отсутствуют).

Импульсный метод

Импульсный метод (эхо-метод) ультразвуковой дефекто­ скопии в отличие от теневого метода основан на явлении отражения ультразвуковых волн. Высокочастотный гене­ ратор вырабатывает кратковременные импульсы. Послан­ ный излучателем импульс, отразившись, возвращается обратно к преобразователю, который в это время работает на прием. С преобразователя сигнал поступает на уси­ литель, а затем на отклоняющие пластины электронно­ лучевой трубки. Преобразователем в импульсном дефекто­ скопе служит искательная головка. В момент излучения она является излучателем, а в момент паузы — приемни­ ком. Иногда применяют совмещенные искательные го­ ловки, одна из которых — излучатель, а другая — при­ емник. Для получения изображения на электроннолуче­ вой трубке зондирующих импульсов в схеме дефектоскопа предусмотрен генератор развертки. Работой высокочастот­ ного генератора управляет синхронизатор, который фор-

219

мирует с определенной частотой следования высокочастот­ ные импульсы. Кроме того, синхронизатор запускает генератор развертки. Частота посылки импульсов может изменяться и устанавливается с таким расчетом, чтобы при определенных размерах изделия отраженный импульс пришел к преобразователю раньше посылки следующего импульса. Длительность импульса может быть также раз­ личной и составляет обычно 1—3 периода колебаний рабочей частоты.

Ультразвуковой импульсный метод обладает рядом преимуществ перед теневым. Он позволяет исследовать изделия при одностороннем доступе к ним. Это особенно ценно при проверке изделий, в которых трудно или не­ возможно расположить приемник ультразвука с противо­ положной стороны проверяемого участка, что необходимо при теневом методе. Кроме того, чувствительность им­ пульсного метода значительно выше теневого. При тене­ вом методе ослабление ультразвука от 100 до 95% не ре­ гистрируется, а при импульсном методе отражение даже 1 % ультразвуковой энергии будет замечено. Преиму­ щество импульсного метода состоит еще и в том, что он позволяет не только с повышенной чувствительностью обнаружить мельчайшие дефекты, но и определить, на какой глубине они находятся. Если расстояние между зондирующим импульсом и отраженным от противополож­ ной плоскости детали условно принять за ее размер, то при появлении импульса от дефекта легко определить глубину залегания дефекта. Кроме того, по величине амплитуды отраженного сигнала (эхо-сигнала) можно иметь ориентировочное представление о размерах дефекта.

У импульсного метода есть недостаток — его нельзя применять для контроля изделий малых размеров. Это объясняется^ тем, что у импульсных дефектоскопов есть «мертвая зона», т. е. участок у поверхности детали, в ко­ тором дефект не будет обнаружен по той причине, что в момент возвращения эхо-сигнала от дефекта еще про­ должается излучение зондирующего импульса. «Мертвая зона» дефектоскопа будет тем меньше, чем меньше дли­ тельность импульса. Длительность импульса определяет и разрешающую способность дефектоскопа, т. е. минималь­ ное расстояние по глубине между дефектами, при котором эхо-сигналы от этих дефектов будут наблюдаться на элек­ троннолучевой трубке раздельно. Разрешающая способ­ ность импульсного дефектоскопа по глубине примерно

220

равна длине импульса в испытуемом материале. Разреша­ ющая способность дефектоскопа зависит и от рабочей частоты. При этом установлено, что уменьшать длитель­ ность импульса и повышать рабочую частоту можно до определенных пределов, так как это может привести к тому, что дефектоскоп будет не только обнаруживать дефекты металла, но и реагировать на его структуру. Дальнейшее повышение частоты импульсных дефектоско­ пов привело к тому, что появились помехи, вызванные многократным отражением ультразвука от границ кри­ сталлических зерен металла. Кроме того, при высоких частотах наблюдается заметное затухание ультразвука. Явление затухания, вредное для обнаружения дефектов, оказалось полезным для исследования структуры металла и других материалов. Опыты показали, что затухание ультразвука находится в большой зависимости от кристал­ лической структуры вещества, а следовательно, по ве­ личине затухания можно судить о качестве термической обработки металла, структуре стекла, фарфора и других материалов.

Стандартные дефектоскопы для контроля стальных, алюминиевых и латунных изделий работают на частотах от 0,5 до 10 Мгц. Для работы с материалами, имеющими крупнозернистую структуру, применяются дефектоскопы с более низкими частотами. Созданы и универсальные дефектоскопы с широким диапазоном частот, которые позволяют работать с материалами, имеющими различную структуру. Кроме того, эти дефектоскопы снабжены «электронной лупой», позволяющей при испытании длин­ ных деталей с грубой структурой и связанным с этим высоким затуханием рассматривать любой участок в уве­ личенном виде.

Универсальные дефектоскопы снабжаются набором различных искательных головок. Применение той или иной искательной головки определяется формой и конструктив­ ными особенностями испытываемой детали. Например, для испытания круглых деталей применяются наклонные головки. При необработанных и сильно шероховатых поверхностях искательная головка неплотно прилегает

кповерхности детали. В этом случае применяют головки

срезиновыми мембранами, заполненными жидкостью, что обеспечивает хорошее прилегание головки даже при очень неровных поверхностях. Иногда при неровных по­ верхностях применяют обычные головки, но при этом

221

менно по окружности с шагом 2—3 мм. При наличии де­ фекта 4 (рис. 74) на экране дефектоскопа появляется сигнал.

Проектными и конструкторскими организациями раз­ работано много различных ультразвуковых импульсных дефектоскопов. Некоторые из них изготовлены этими же организациями, а многие разработаны Всесоюзным научноисследовательским институтом по разработке неразруша­ ющих методов и средств контроля материалов (ВНИИНК) и изготовлены на Кишиневском заводе «Электроточприбор» (табл. 21). Многие ультразвуковые дефектоскопы широко применяются на промышленных предприятиях:

предназначен для контроля качества клеевых композит­ ных конструкций типа «металл—стеклопластик» и «стекло­ пластик—металл—стеклопластик». Позволяет обнаружи­ вать дефекты (непроклеи, воздушные включения и т. д.), клеевого шва при следующих сочетаниях толщин мате­

до 50 мм.

222

223