ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выбор вида УЗК из "Ультразвуковая дефектоскопия" Выбор вида УЗК диктуется габаритами и формой контролируемого изделия, а также характером и местом расположения дефектов. Применяя продольные, сдвиговые, поверхностные и нормальные волны, необходимо иметь в виду, что в изделии как простой, так и сложной формы невозможно создать направленный пучок определенного вида волн. В изделии всегда возникают, кроме возбуждаемых волн, побочные волны, распространяющиеся в том же или другом направлении вследствие отражения и расщепления УЗК на поверхности ввода и границах изделия. Поэтому под термином контроль продольными, сдвиговыми и другими волнами будем в дальнейшем подразумевать контроль изделия комбинацией волн, распространяющейся в направлении дефекта, в которой преобладают продольные, сдвиговые или другие виды волн. [c.111] Возбуждение продольных волн существенно зависит от кривизны поверхности, через которую вводят УЗК. Так, например, если ввести УЗК через плоскую поверхность (рис. 53, а), то в изделии распространяются (при прямом ходе лучей) преимущественно продольные волны. Если УЗК вводят через кривую поверхность, например цилиндрическую (рис. 53,6), то только центральный луч пучка УЗК войдет в изделие по нормали без расщепления. Остальные лучи, падая на кривую поверхность под другими углами через масляную прослойку между изделием и преобразователем, расщепляются на продольные и сдвиговые составляющие. [c.111] Иногда для контроля цилиндрических заготовок, применяют прямые преобразователи, контактная поверхность которых выполнена по криволинейной поверхности изделия. При этом считают, что контроль ведется продольными волнами. Такое представление является ошибочным. Нетрудно видеть, что эти преобразователи не могут быть прямыми, т. е. создавать в изделии по преимуществу продольные волны. Здесь вследствие кривизны поверхности продольные волны от излучателя входят в изделие под разными углами в материале возникают продольные, сдвиговые и, возможно, поверхностные волны, распространяющиеся в изделии под различными углами (рис. 53, в). [c.111] На этом основании при расчетах и разработке методик контроля пучок лучей часто изображают в виде одного луча — линии, исходящей из центра пъезоэлемента. Такие допущения при контроле изделий являются необоснованными и в ряде случаев приводят к серьезным ошибкам. [c.112] Покажем, что ультразвук распространяется в среде в виде широкого пучка лучей, угол расхождения которого тем больше, чем меньше размеры излучателя и частота прозвучивания. [c.113] Пусть требуется проконтролировать заготовку из титана в виде плиты толщиной 500 мм. Применим для прозвучивания прямой преобразователь с пьезоэлементом диаметром 12 мм на частоте 2,5 МГц. При скорости продольных волн в титане, равной 6000 м/с, Я=с//=6,0-10 / /2,5-106=2,4 мм. [c.113] Определим диаметр облучаемой площади на противоположной поверхности плиты, который получается равным — 260 мм. Таким образом, даже на высокой частоте (f=2,5 МГц) пучок лучей получается достаточно широким, благодаря чему им облучается значительный объем контролируемого изделия. [c.113] Конечно, интенсивность центральных лучей пучка УЗК значительно больше интенсивности боковых. Это обусловливает и дальность их распространения центральные лучи проникают в металл на расстояния, в десятки раз большие, чем боковые. Однако при дефектоскопии изделий средних и особенно небольших толщин, изготовленных из металлов с малым затуханием, нельзя не учитывать влияния боковых лучей на результаты контроля, особенно если изделия контролируют при заведомо избыточной мощности в импульсе здесь роль боковых лучей в обнаружении дефектов становится значительной, так как дальность их распространения соизмерима с размерами изделия. Если на пути пучка встретится дефект, ориентированный более благоприятно по отношению к боковым лучам, то дефект будет четко фиксироваться на экране дефектоскопа. [c.113] При дальнейшем перемещении преобразователя вправо он займет положение в и на плоскость дефекта падают левые боковые лучи. В этом случае угол встречи U3 приближается к 90° и условия выявляемости дефекта становятся наивыгоднейшими, так как большая часть энергии боковых лучей возвращается к преобразователю. На экране ЭЛТ при этом наблюдается осциллограмма, состоящая из начального и донного сигналов, между которыми четко фиксируется интенсивный по амплитуде сигнал от дефекта. При перемещении преобразователя от этого положения в любую сторону амплитуда сигнала падает. Отсюда следует, что максимальное отражение от дефекта наблюдается при положении преобразователя, когда центральный луч находится в стороне от дефекта. Аналогичная картина наблюдается при отражении УЗК от дефекта, плоскость которого перпендикулярна центральному лучу (рис. 54, г). Нетрудно видеть, что принятая методика определения местоположения дефекта по направлению центрального луча может привести к существенным ошибкам, если дефекты ориентированы не параллельно поверхности ввода УЗК. [c.115] Для контроля изделий на наличие дефектов, ориентированных в металле под углом к поверхности ввода УЗК, применяют сдвиговые волны. [c.115] При контроле изделий сдвиговыми волнами также возможны два случая ввод УЗК через плоскую поверхность изделия преобразователем с плоской контактной поверхностью и через кривую поверхность преобразователем с плоской или кривой (по форме изделия) контактными поверхностями. [c.115] В нервом случае при акр1 а акрп в металле возбуждаются наиболее чистые сдвиговые волны. Во-вто-ром случае в изделии возбуждается несколько видов волн, распространяющихся под различными углами (см. гл. Ш). [c.115] Сдвиговые волны эффективно применяют для контроля рельсов, сварных соединений, толстостенных труб, готовых изделий сложной формы. [c.115] Поверхностные волны применяют для обнаружения дефектов, возникающих на поверхностях заготовок и изделий. Особенностью поверхностных волн является то, что они распространяются на любой гладкой, плоской или кривой поверхности твердого тела с небольшим затуханием, огибая все детали рельефа. [c.116] Скорости распространения волн И noB определяют методом непосредственного измерения скоростей распро-странения волн или методом критических углов [8, 9]. [c.116] Если такие измерения нельзя провести, то скорости распространения УЗК рассчитывают, используя их зависимости от упругих констант и плотности материала (см. табл. 3). [c.116] В формировании поверхностных волн существенную роль играет кривизна поверхности, через которую вводят УЗК, площадь и форма контакта преобразователя и детали, а также форма контактной поверхности преобразователя. Структура металла и шероховатость поверхности изделия определяют дальность распространения поверхностных волн. Поэтому более точные значения а для возбуждения поверхностных волн получают экспериментально, прозвучивая специально изготовленные образцы, по форме и свойствам близкие к контролируемому объекту. [c.116] По результатам замеров построены графики зависимости амплитуды сигналов от расстояния преобразователя до надреза для различных сплавов с учетом влияния изменения углов а, частоты прозвучивания и формы контактной поверхности преобразователя. [c.117] На частоте 2,5 МГц амплитуда падает более резко, что свидетельствует о значительном затухании в данном материале поверхностных волн этой частоты. [c.118] Вернуться к основной статье