SU1698746A1

SU1698746A1 - Способ ультразвукового контрол сплошности соединени двух материалов с различным акустическим сопротивлением

Info

Publication number: SU1698746A1
Application number: SU894734553A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Хмелев
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6462
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1991-12-15

Abstract

Изобретение относитс к акустическим методам неразрушающего контрол . Целью изобретени вл етс повышение точности определени размера нарушени сплошности соединени за счет обеспечени однозначности определени размера по амплитуде . При контроле соединени покрыти с меньшим акустическим сопротивлением с основанием с большим акустическим сопротивлением импульсы ультразвуковых (УЗ) колебаний ввод т со стороны покрыти . Принимают отраженные соединением эхо- сигналы и измер ют их амплитуду. Сканируют покрытие и по амплитуде эхо-сигналбв наход т дефект. Фиксируют излучаемый пучок колебаний так, что его ось совпадает с осью дефекта, и измен ют площадь сечени пучка. В некоторый момент амплитуда эхо- сигнала падает до нул благодар разности фаз в 180&deg; колебаний, отраженных целым соединением и дефектом. Измер ют достигнутую в этот момент площадь сечени пучка УЗ колебаний и с ее помощью определ ют размер дефекта. 2 ил. сл С

Description

Изобретение относитс к акустическим методам неразрушающего контрол и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии качества соединени двух материалов с различным акустическим сопротивлением, например, при контроле сплошности скреплени покрыти с основой .

Цель изобретени - повышение точности определени размера нарушени сплошности соединени за счет обеспечени однозначности определени размера по амплитуде вследствие работы в режиме, при котором отраженные дефектом и целым участком соединени УЗ колебани компенсируютс .

На фиг.1 представлена схема реализации способа УЗ контрол сплошности соединени двух материалов с различным акустическим сопротивлением; на фиг.2 - качественный график зависимости амплитуды DBX отраженных колебаний на выходе совмещенного преобразовател с площадью So излучени -приема от площади Sg дефекта соединени .

Способ УЗ контрол сплошности соединени двух материалов с различным акустическим сопротивлением заключаетс в следующем.

Пучок УЗ колебаний ввод т со стороны материала с меньшим акустическим сопротивлением и принимают с этой же стороны колебани , отраженные соединением двух

О

ю со

О

материалов, Сканируют соединение пучком УЗ колебаний и измер ют при этом амплитуду прин тых колебаний. Пучок УЗ колебаний фиксируют в положении, при котором амплитуда прин тых колебаний имеет локальный экстремум на оси дефекта. В данном положении измен ют сечение пучка УЗ колебаний при непрерывном измерении амплитуды прин тых колебаний. Площадь F пучка УЗ колебаний измер ют тогда, когда амплитуда прин тых колебаний минимальна , а площадь , Sg нарушени сплошности соединени определ ют из выражени

о F

bg I/3I+I6M

где в- коэффициент отражени УЗ колебаний по давлению от качественного соединени двух материалов;

/3- коэффициент отражени УЗ колебаний по давлению от дефектного соединени двух материалов при распространении колебаний со стороны материала с меньшим бкустическим сопротивлением.

Способ УЗ контрол сплошности соединени двух материалов с различным акустическим сопротивлением реализуетс следующим образом.

При контроле соединени полимерного покрыти 1 с металлической основой 2 с акустическими сопротивлени ми 10 и 5 10 кг/м с соответственно совмещенный пьезоэлектрический преобразователь 3 устанавливают на поверхности покрыти 1. С помощью преобразовател 3 ввод т в покрытие 1 импульсы УЗ колебаний с площадью сечени пучка Зн. Принимают преобразователем 3 отраженные УЗ колебани и измер ют амплитуду эхо-импульса, отраженного соединением покрыти 1 с основой 2 или дефектом 4, например воздушной прослойкой, Работу преобразовател 3 осуществл ют, например, при помощи серийного УЗ дефектоскопа типа УД23-УМ. Сканируют поверхность покрыти 1 преобразователем 3 и по амплитуде прин тых колебаний наход т дефект 4 и местоположение оси дефекта 4. Если площадь Sg дефекта не меньше некоторой критической величины So, например равна S2, то при сканировании по линии, проход щей через ось дефекта 4, амплитуда UBx УЗ колебаний, отраженных на границе основа 2-покрытие 1, плавно уменьшаетс и достигает минимума , равного U при совпадении акустических осетй преобразовател 3 и дефекгп 4 (фиг.2). Если площадь Sg дефекта меж.пе некоторой критической величины So например равна Si. то при сканировании по линии, проход щей через ось дефекта Ј, мплитуда

UBX УЗ колебаний, отраженных на границе основа 2-покрытие 1, плавно уменьшаетс практически до нул и затем возрастает, достига локального максимума U при совпадении акустических осей преобразовател 3 и дефекта 4 (фиг.2). Данный эффект объ сн етс тем, что фазы, отраженных колебаний целым участком соединени покрыти 1 с основой 2 и. дефектом 4,

отличаютс на 180°, и амплитуда результирующего отраженного сигнала определ етс соотношением площадей дефектного и бездефектного участков в зоне с площадью, равной площади сечени пучка УЗ колебаний . Преобразователь 3 устанавливают так, чтобы его акустическа ось совпадала с осью дефекта 4, и фиксируют в этом положении . Затем изен ют площадь рабочей поверхности преобразовател , сохран при

этом совпадение осей преобразовател 3 и дефекта 4. По достижении амплитудой эхо- сигнала от границы основа 2-покрытие 1 минимального значени , равного в идеале нулю, измер ют площадь пучка УЗ колебаний , например, через достигаемую при этом площадь SK рабочей поверхности преобразовател 3. Так, например, дл дефекта площадь S2 требуетс увеличить площадь рабочей поверхности преобразовател с величины Sn до величины SK (сплошна и пунктирна линии дл преобразовател 3 на фиг.1), в результате чего амплитуда, по графику на фиг.2 уменьшитьс с величины U до 0. В наиболее часто реализуемом на практике случае, когда ближн зона преобразовател 3 и дефекта 4 соизмеримы с толщиной покрыти 1, площадь Sg вы вленного дефекта определ етс из выражени :

Q QIfll

й9 йк ft | + | в |

где SK - площадь рабочей поверхности преобразовател 3 при нулевой амплитуде принимаемого им эхо-сигнала от границы покрытие 1-основа

в- коэффициент отражени УЗ колебаний по давлению от границы покрытие 1- основа

коэффициент отражени УЗ колебаний по давлению от границы покрытие 10 воздух.

Если толщина покрыти превосходит размеры ближних зон преобразовател 3 и дефекта 4, необходимо учесть расхождение пучка УЗ колебаний, определ площадь Sg

5 вы вленного дефекта из выражени

Sn

SK F I в I

RI I/si +RO 101

где Ro и Ri - рассто ни от мнимых фокусов дефекта 4 и участка границы скреплени до преобразовател 3 соответственно.

В примере реализации (в 0,5) исходный контроль осуществл етс преобразователем с площадью рабочей поверхности 0,7 см2 на рабочую частоту 2,5 мГц. Вы влены два дефекта с одинаковой амплитудой эхо-сигнала. В одном случае уменьшение эхосигнала произошло при уменьшении площади рабочей поверхности УЗ преобразовател до 0,3 см2, в другом - при увеличении площади рабочей поверхности УЗ преобразовател до 1,0 см . В первом случае площадь дефекта составл ет 0,1 см , во втором - 0,3 см .

В данном способе нет точных измерений абсолютных величин амплитуды и фазы УЗ колебаний, что повышает точность измерений площади дефекта. При реализации способа целесообразно использовать короткие зондирующие импульсы, что уменьшает мертвую зону и сглаживает осцилл ции амплитуды в ближнем поле. ф о р м у л а и з о б р е т е н и

Способ ультразвукового контрол сплошности соединени двух материалов с различным акустическим сопротивлением, заключающийс в том, что ввод т пучок ультразвуковых , колебаний в материал с меньшим акустическим сопротивлением, принимают отраженные соединением двух

материалов колебани , сканируют соединение пучком ультразвуковых колебаний, измер ют в ходе сканировани амплитуду прин тых колебаний и с ее помощью оценивают наличие и размер нарушени сплошности соединени , отличающийс тем, что, с целью повышени точности определени размера нарушени сплошности соединени , фиксируют пучок ультразвуковых

колебаний в положении, при котором амплитуда прин тых колебаний имеет локальный экстремум на оси дефекта, измен ют сечение пучка ультразвуковых колебаний в процессе непрерывного измерени амплитуды прин тых колебаний, измер ют площадь F пучка ультразвуковых колебаний по достижении амплитудой прин тых колебаний минимального значени , а площадь Sg нарушени сплошности соединени определ ют из выражени сFI0I

Ьд п /з i +1 e t

где в - коэффициент отражени ультразвуковых колебаний по давлению от качественного соединени двух материалов;

/3 - коэффициент отражени ультразвуковых колебаний по давлению от дефектного соединени двух материалов при распространении колебаний со стороны материала с меньшим акустическим сопротивлением .

Фм.1

5д

Claims

' Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ ультразвукового контроля сплошности соединения двух материалов с различным акустическим сопротивлением, заключающийся в том, что вводят пучок ультразвуковые колебаний в материал с меньшим акустическим сопротивлением, принимают отраженные соединением двух материалов колебания, сканируют соединение пучком ультразвуковых колебаний, измеряют в ходе сканирования амплитуду принятых колебаний и с ее помощью оценивают наличие и размер нарушения сплошности соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения размера нарушения сплошности соединения, фиксируют пучок ультразвуковых колебаний в положении, при котором амплитуда принятых колебаний имеет локальный экстремум на оси дефекта, изменяют сечение пучка ультразвуковых колебаний в процессе непрерывного измерения амплитуды принятых колебаний, измеряют площадь F пучка ультразвуковых колебаний по достижении амплитудой принятых колебаний минимального значения, а 'площадь Sg нарушения сплошности соединения определяют из выражения

S EJJLL— , ⁹ π β I +1 е I] где Θ- коэффициент отражения ультразвуковых колебаний по давлению от качественного соединения двух материалов;

β - коэффициент отражения ультразвуковых колебаний по давлению от дефектного соединения двух материалов при распространении колебаний со стороны материала с меньшим акустическим сопротивлением.

^ul!x