Исследование возможности применения иммерсионного метода ультразвуковой дефектоскопии для выявления дефектов в изделиях сложной формы
Автоматизация производственного контроля изделий. Определение ограничений на применение иммерсионного метода ультразвуковой дефектоскопии с использованием прямого совмещенного преобразователя (датчика) для неразрушающего контроля изделий сложной формы.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.05.2018 |
| Размер файла | 1,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
9
Размещено на http://www.allbest.ru/
Исследование возможности применения иммерсионного метода ультразвуковой дефектоскопии для выявления дефектов в изделиях сложной формы
Демьяненко А.В., Мокренский А.Б.,
Джамбиесова Т.С., Ахметова Д. А.
(СКГУ им.М. Козыбаева)
Основное содержание исследования
При решении задач автоматизации производственного контроля изделий и полуфабрикатов находит широкое распространение ультразвуковой иммерсионный метод дефектоскопии. Данный метод заключается в том, что ультразвуковые колебания, возбуждаемые искателем, передаются в изделие не через тонкий слой смазки, как при контроле обычным контактным ультразвуковым дефектоскопом, а через слой жидкости (обычно воды), толщина которого значительно превосходит длину волны ультразвука. Иммерсионный метод дефектоскопии обеспечивает стабильность акустического контакта искателя с изделием в процессе перемещения искателя даже при плохом качестве обработки поверхности, что позволяет автоматизировать процесс ультразвукового контроля и запись результатов.
Целью данного исследования является определение ограничений на применение иммерсионного метода ультразвуковой дефектоскопии (с использованием прямого совмещенного преобразователя (датчика)) для неразрушающего контроля изделий сложной формы.
Приборы и материалы. В данной работе использовали следующие приборы и материалы: дефектоскоп общего назначения 3-й группы УСД - 60; прямой совмещенный датчик на 2,5 МГц; штангенциркуль; емкость - пластиковая; вода - в качестве иммерсионной жидкости; железная линейка; пять стальных образцов с криволинейной и наклонной поверхностями (рисунок 1 и таблица 1).
контроль изделие иммерсионный метод ультразвуковая дефектоскопия
Рисунок 1. Стальные образцы с криволинейной и наклонной поверхностями
Таблица 1. Параметры образцов
|
№ образца |
Поперечное сечение образца |
Материал |
Параметры |
|
|
1 |
Сталь |
Радиус =50 мм Толщина 22 мм |
||
|
2 |
Сталь |
Радиус =50 мм Толщина =7 мм |
||
|
3 |
Сталь |
Радиус = 50мм Угол = 30° |
||
|
4 |
Сталь |
Радиус =30 мм Толщина =16 мм |
||
|
5 |
Сталь |
Радиус =30 мм Толщина =13 мм |
На приборе УСД - 60 установили следующие настройки: скорость продольной ультразвуковой волны в воде м/с; частота зондирующего импульса 2,5 МГц; усиление 35,5 дБ; протектор 0,77 мкс; полоса пропускания 1,5 - 3,0 МГц; число периодов 1,5. В качестве иммерсионной жидкости использовали воду.
Для настройки величины протектора определяли с помощью дефектоскопа расстояние от датчика, размещенного на поверхности воды, до дна емкости (рисунок 2) и сравнивали его с реальным расстоянием, измеренным линейкой.
Рисунок 2. Определение с помощью УСД - 60 расстояния от датчика до дна емкости
Экспериментальная часть. На первом этапе размещали датчик над криволинейными поверхностями образцов 1-5. В результате получали один ярко выраженный пик, соответствующий расстоянию от датчика до точки ввода сигнала на криволинейной поверхности (рисунок 3). Поскольку датчик был размещен под углом к касательной в точке ввода сигнала, то амплитуда отраженного сигнала значительно ниже, чем при отражении от дна емкости (как показано на рисунке 2), несмотря на то, что поверхности расположены в 2-3 раза ближе к датчику, чем дно.
Образец 1 Образец 2
Образец 3 Образец 4
Образец 5
Рисунок 2. Датчик размещен над криволинейными поверхностями образцов, под наклоном к касательной к поверхности в точке ввода сигнала
На втором этапе размещали датчик вертикально над наклонной поверхностью образца 3 (угол наклона между сигналом и поверхностью 60є). Получили пик, характеризующий расстояние от датчика до точки ввода сигнала на наклонной поверхности (рисунок 3) сходный с пиками, отраженными от криволинейных поверхностей (рисунок 2).
Рисунок 3. Между датчиком и наклонной поверхностью образца 3 угол 60є
На третьем этапе размещали датчик перпендикулярно касательной к криволинейной поверхности в точке ввода сигнала (для образцов 1 и 4) и получали многократно отраженный сигнал (рисунок 4). Амплитуда отраженного сигнала была при этом сравнима с сигналом от дна емкости (смотри рисунок 1).
Образец 1 Образец 4
Рисунок 4. Датчик размещен перпендикулярно касательной к криволинейной поверхности в точке ввода сигнала
На четвертом этапе размещали датчик перпендикулярно наклонной поверхности образца 3. Получили многократно отраженный сигнал (рисунок 5). Амплитуда сигнала сравнима с сигналом от дна емкости (смотри рисунок 1).
На пятом, заключительном, этапе размещали датчик перпендикулярно касательной к криволинейной поверхности в точке ввода сигнала и одновременно перпендикулярно плоской поверхности (для образцов 1, 2 и 5) рисунок 6. На экране дефектоскопа видны сигналы, отраженные от передней криволинейной стенки образца и переотраженные сигналы от задней плоской стенки (только после первого пика).
Рисунок 5. Датчик размещен перпендикулярно наклонной поверхности образца 3
Образец 1 Образец 2
Образец 5
Рисунок 6. Датчик размещен перпендикулярно касательной к криволинейной поверхности в точке ввода сигнала и перпендикулярно плоской стенке образца.
Толщина образца 1 в точке ввода сигнала равна 22мм. Рассчитанная по разности между двумя первыми переотраженными сигналами Sа=22,13мм и Sb=27,49мм толщина равна 21,22мм:
мм.
Здесь 1490 м/с - скорость распространения продольной ультразвуковой волны в воде, а 5900 м/с - скорость распространения продольной ультразвуковой волны в стали.
Толщина образца 2 в точке ввода сигнала равна 7мм. Получены следующие импульсы (рисунок 6): первый переотраженный импульс от передней стенки образца (Sa=32,34мм) и импульсы, полученные в результате переотражения внутри образца (Sb=37,55мм, Sb/=39,31мм, Sb // =41,06мм, Sb // /=42,81мм, Sb // // =44,57мм, Sb // // /=46,31мм).
Ширина первого импульса равна 36,68-32,71=3,97 мм, расстояния между последующими переотраженными импульсами примерно в 2 раза меньше. Из этого можно сделать вывод, что импульс от задней стенки "затерялся" в первом главном импульсе. Это связано с шумом датчика. Поэтому по разности между третьим и вторым импульсами расчетным путем определили толщину образца равной 6,97 мм.
Толщина образца 5 в точке ввода сигнала равна 13мм. Sa=30.42 мм, Sb=33.5 мм и Sb/=37.14 мм. Рассчитанная по разности между первым и вторым импульсом (Sb-Sa) толщина равна 12,2 мм.
Выводы
Иммерсионным методом акустического контроля, прямым совмещенным датчиком, исследованы образцы стальных изделий с криволинейными и наклонными поверхностями. По результатам этих исследований были сделаны выводы:
а) При размещении датчика перпендикулярно дну емкости имеем многократно переотраженный сигнал большой амплитуды.
б) При размещении датчика под углом к криволинейной или наклонной поверхности имеем сигнал, отраженный только от этой поверхности без переотражений и гораздо меньшей амплитуды чем от дна емкости. При этом, чем больше угол между касательной к поверхности в точке ввода сигнала и вертикальной осью, тем меньше амплитуда отраженного сигнала.
в) При размещении датчика перпендикулярно наклонной поверхности или касательной к криволинейной поверхности в точке ввода сигнала, получается отчетливый многократно переотраженный сигнал от этой поверхности. Амплитуда сравнима с амплитудой сигнала от дна емкости. Сигнал от задней стенки изделия (неперпендикулярной оси датчика) отсутствует.
г) Разместив датчик перпендикулярно к касательной в данной точке криволинейной поверхности и одновременно перпендикулярно задней стенке образца получаем сигналы, переотражённые от передней стенки и отраженные от задней стенки образца. В этом случае можно определить не только расстояние до передней (криволинейной) поверхности, но и рассчитать толщину образца в точке измерения.
д) Таким образом, было установлено, что для обнаружения дефекта внутри изделия сложной формы необходимо размещать прямой совмещенный датчик перпендикулярно к касательной к поверхности в точке ввода сигнала. При этом для обнаружения дефекта (или определения толщины изделия), необходимо чтобы отражатель (дефект или задняя стенка изделия) был перпендикулярен оси датчика. В противном случае, невозможно будет обнаружить отражатель.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристики эхо-импульсного метода ультразвуковой дефектоскопии. Определение образа выявленного дефекта изделий обеганием его волнами. Условия формирования вредных факторов при работе дефектоскопа. Обеспечение безопасности при тепловом излучении.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 25.12.2014Ультразвуковые методы контроля позволяют получить информацию о дефектах, расположенных на значительной глубине в различных материалах, изделиях и сварных соединениях. Физические основы ультразвуковой дефектоскопии. Классификация методов контроля.
реферат [4,7 M], добавлен 10.01.2009Исследование роли композитных материалов в многослойных конструкциях в аэрокосмической промышленности. Анализ дефектов, встречающихся в процессе эксплуатации. Совершенствование ультразвуковой дефектоскопии с помощью многослойных композитных материалов.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 08.04.2013Понятие, классификация и сущность неразрушающего контроля, его использование, физические принципы и технические средства. Основные элементы автоматических устройств. Принципы и методы ультразвуковой дефектоскопии, безопасность и экологичность проекта.
дипломная работа [885,1 K], добавлен 25.07.2011Понятие и методики неразрушающего контроля качества, его значение в производстве изделий и используемый инструментарий. Разновидности дефектов металлов, их классификация и возможные последствия. Неразрушающий контроль качества методами дефектоскопии.
контрольная работа [155,9 K], добавлен 29.05.2010Методы и средства неразрушающего теплофизического контроля полимерных покрытий на металлических основаниях. Свойства материалов, применяемых для изготовления полимерно-металлических изделий. Имитационное исследование метода неразрушающего контроля.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 25.06.2017Классификация внутритрубных дефектоскопов. Ультразвуковые внутритрубные дефектоскопы для прямого высокоточного измерения толщины стенки трубы и для обнаружения трещин на ранней стадии. Принцип действия ультразвуковых дефектоскопов и их применение.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 21.03.2013Определение формы реального обнаруженного в металле дефекта, используя сравнение измеренных его характеристик с расчетными данными для акустического тракта от различных идеальных моделей дефектов. Коэффициент прохождения ультразвуковой волны в образце.
курсовая работа [399,9 K], добавлен 20.10.2015Нахождение дефектов в изделии с помощью ультразвукового дефектоскопа. Визуально-оптический контроль сварных соединений на наличие дефектов. Методы капиллярной дефектоскопии: люминесцентный, цветной и люминесцентно-цветной. Магнитный метод контроля.
реферат [1,4 M], добавлен 21.01.2011Реализация процессного подхода к организации неразрушающего контроля (НК) изделий в машиностроении. Совершенствование системы НК на примере предприятия ОАО "Тяжпромарматура": основные виды и характеристики дефектов, факторы, влияющие на качество НК.
магистерская работа [110,0 K], добавлен 26.11.2010Изучение сути и необходимости применения ультразвуковой дефектоскопии - группы методов, в которых используют проникающую способность упругих волн ультразвукового диапазона частот (иногда звукового). Аппаратура для контроля. УЗД с непрерывным излучением.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.05.2011Методы неразрушающего контроля, их позитивные и негативные стороны, условия применения: эхо-метод, зеркально-теневой. Выбор преобразователей, схем контроля и расчет параметров развертки. Проектирование стандартных образцов для ультразвукового контроля.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.11.2014Понятие и характеристика методов неразрушающего контроля при проведении мониторинга технического состояния изделий, их разновидности и отличительные черты. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений, определение их эффективности.
курсовая работа [588,2 K], добавлен 14.04.2009Метод ультразвуковой и рентгенодефектоскопии. Типы газовых разрядов. Принципиальная электрическая схема источника питания установки. Задающий генератор сигналов Г3-36. Плазменная визуализация различных типов дефектов для проводов и промышленных кабелей.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 06.07.2014Неразрушающий контроль материалов с использованием источника тепловой стимуляции. Композиты: виды, состав, структура, область применения и преимущества. Применение метода импульсно-фазовой термографии для определения дефектов в образце из углепластика.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 15.03.2014Характеристики заготовки после литья. Сравнительный анализ методик ультразвукового контроля отливок. Расчёт наклонного преобразователя. Выбор типа УЗ-волн и направление их распространения в изделии. Способ регистрации дефектов поковки в виде пор и трещин.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 30.10.2014Описание принципа работы и характеристик ультразвуковых дефектоскопов, используемых предприятиями для обнаружения в деталях и узлах подвижного состава и механизмах усталостных трещин, угрожающих безопасности движения. Автоматизация при дефектоскопии.
курсовая работа [96,0 K], добавлен 26.02.2011Сравнительный анализ известных методик ультразвукового контроля сварных швов. Выбор метода контроля (теоретический анализ акустического тракта). Разработка метрологического обеспечения средств контроля, вспомогательных средств для сканирования объекта.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 14.02.2016Общая характеристика магнитных методов неразрушающего контроля, подробная характеристика магнитопорошкового метода. Выявление поверхностных и подповерхностных дефектов типа нарушения сплошности материала изделия (непроварка стыковых сварных соединений).
реферат [26,6 K], добавлен 31.07.2009Понятие электрофизических и электрохимических методов обработки детали, их отличительные особенности и недостатки. Схема протекания электроэрозионной обработки, распределение импульсов и виды метода. Применение ультразвуковой и плазменной обработки.
презентация [2,0 M], добавлен 05.11.2013
