Способ неразрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 642348 А 9) 25/72 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯ ИяЕТ ИДЕТЕЛ ЬСТВ ОРСКОМ(56) Авторское свМ 783667, кл. 0 0Авторское свМ 1474531, кл, О 4) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано в различных отраслях промышленности, производящих и эксплуатирующих изделия из диэлектрических материалов, в частности из сегнетокерамики.Цель изобретения - сокращение времеНи контроля.Возбуждение в контролируемых образцах акустических колебаний обеспечивает их внутренний нагрев за счет диссипации колебательной энергии, При этом механические колебания изделий из пьезоэлектриков (например, из пьезокерамики) возбуждают переменным электрическим полем, а в изделиях, не обладающих пьезоэлектрическими свойствами, - посредством внешних источников колебаний, например электромеханических преобразователей. В процессе контроля обычно контролируются образцы, свободно лежащие на какой-либо плоскости и имеющие незакрепленные кон(57) Изобретение относится 1, способам не- разрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, производящих и использующих изделие из диэлектрических материалов, в частности из сегнетокерамики, Цель изобретения - сокращение еремени контроля. В контролируемом изделии возбуждают акустические колебания на одной из низкочастотных четных мод, регистрируют температурное поле на поверхности изделия и по появлению температурного поля с количеством максимумов, равным номеру моды, судят о неоднородности внутренней структуры материала изделия, 2 ил. цы. Экспериментальные исследования изделий из диэлектриков, имеющих форму стержней или пластин, показали, что при таких условиях возбуждение продольных колебаний в образцах на четных модах (и = 2, 4, 6) однозначно указывает на наличие неоднородности структуры его материала, Это обстоятельство позволяет выявить и отбраковать образцы, имеющие неоднородную структуру материала,Контроль диэлектрических изделий начинают с возбуждения в них продольных колебаний на одной из низкочастотных четных мод. Если при этом на поверхности исследуемого образца появляется температурное распределение с количеством максимумов, соответствующим номеру моды, то неоднородность структуры его материала имеет место. Образец должен быть отбракован без дальнейших исследований, что позволяет существенно сократить время контроля.10 50 55 На фиг,1 представлена схема образца в форме пластины для осуществления способа неразрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов; на фиг,2 - распределение температур ЬТ 2(х) по поверхности изделия, имеющего неоднородность структуры материала и совершающего собственные колебания на второй (и = 2) моде; пунктиром показано распределение температур ЬТ (х,у), возникающее в пьезоэлектриках, имеющих однородную структуру материала при их возбуждении электрическим полем.Контролируемое изделие 1 длинойЗакреплено держателем так, чтобы его концы остались свободными. Температурное поле регистрируется на поверхности 2 изделия, которое совершает колебания в направлении 3 (вдоль оси х).В исследуемом изделии 1 (фиг,1) возбуждают колебания на одной из низкочастотн ых четн ых собствен н ых мод продольных колебаний, а затем регистрируют температурное распределение ЬТп(х,у) на поверхности 2 изделия, параллельной направлению 3 колебаний. Вид распределения Ь Тп(х,у) зависит от степени однородности внутренней структуры материала изделия и номера моды колебаний и, возбуждаемой в нем,Так, например, в изделиях в виде пластин, изготовленных из однородного неполяризованнЬго диэлектрика, четные моды собственньх продольных колебаний вообще не возбуждаются и какое-либо температурное распределение на поверхности пластины не возникает. Такие изделия должны быть подвергнуты дальнейшим испытаниям посредством одного из известных способов неразрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов на предмет поиска в них дефектов типа разрыва сплош ности среды. Если в материале изделия имеет место распределенная структурная неоднородность, то четная мода собственных продольных колебаний в нем возбуждается и на его поверхности появляется температурное распределение ЬТП(х,у) с числом максимумов, соответствующих номеру моды.В качестве примера на фиг,2 показан характер распределения ЬТ 2(х,у) для изделия, в котором возбуждается вторая мода колебаний. При возбуждении изделия на других четных модах характер ЬТ(х,у) не изменяется, а число максимумов равно номеру моды п. Таким образом, возбуждение в изделии четной собственной продольной моды колебаний является надежным при 15 20 25 30 35 40 45 знаком наличия в материале распределенной структурной неоднородности. Такое изделие должно быть забраковано, и его дальнейшие испытания прекращаются Это позволяет существенно сократить время контроля как отдельных изделий, так и партии изделий в целом,Если испытывается изделие, изготовленное из однородного поляризованного птезоэлектрика и возбуждаемое переменным электрическим полем, то четные моды собственных продольных колебаний в нем также не возбуждаются (ЬТп(х,у) = О), но на его поверхности возникает температурное распределение ЬТ (х,у) (фиг,2, пунктир), обусловленное диэлектрическими потерями в материале изделия. Характер распределения Ю(х,у) сохраняется при испытаниях любых изделий, имеющих форму стержней или пластин, и свидетельствует о равномерном разогреве образцов. Изделия, для которых ЬТп(х,у) = О, должны подвергаться дальнейшим испытаниям для контроля наличия в них дефектов типа разрыва сплошности среды. Если в материале изделия, изготовленного из пьезоэлектрика, имеет место распределенная структурная неоднородность, то четная мода собственных продольных колебаний в нем возбуждается и на его поверхности на фоне температурного распределения ЬТ (х,у) появляется температурное распределение ЬТ п(х,у), Отличия в характере распределений ЬТП(х,у) и ЬТ (х,у) хорошо заметны (фиг,2) и появление изображения ЬТП(х,у) надежно свидетельствует о наличии распределенной структурной неоднородности в материале изделия, который должен быть забракован и испытания его прекращены,Использование изобретения позволяет уже на ранней стадии контроля надежно отбраковывать изделия, материал которых имеет структурную неоднородность, что приводит к уменьшению числа проверочных испытаний и, как следствие этого, к снижению времени контроля. Формула изобретения Способ неразрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов, имеющих форму стержней или пластин, заключающийся в возбуждении в изделии акустических колебаний и регистрации температурного поля на его поверхности, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени контроля, акустические колебания в изделии возбуждают на одной из низкочастотных четных мод и по появлению1 Б 42348 Составитель В,МарченкТехред М,Моргентал Муска едактор М,Цитки оррект аказ 1143 Тираж 397 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 П ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 водственн температурного поля с количеством максимумов, соответствующих номеру моды, судят о неоднородности внутренней структуры материала изделия,