Способ дефектоскопии изделий акустическим методом

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соввтсиии Социалистических Республик) Заявлено 170376(21) 2338212/2 51) М. Кл 1 М 2 с присоединением заяв осударственнын комнтеС.СС Рделам изобретенийн открытий Приоритет -Опубликовано 250279. Бюллетень7 Дата опубликования описания 2802.79 но(73) Заявитель сковский ордена Трудового Красного Знамени .горный институтЕКТОСКОПИИ ИЗДЕЛЕСКИМ МЕТОДОМ ом диа режима аличии Изобретение относится к нераэрушающей дефектоскопии изделий и может быть использовано для контроля неоднородных объектов в виде упругих слоев, связанных с упругим основанием, толщина которого значительно больше общей толщины слоев, а также для обнаружения дефектов связи слоя с основанием в области контроля слои тых материалов, например в практике эксплуатации дорожных покрытий и облицовок водоотводных каналов и в контроле эа состоянием тюбинговой крепи в шахтном строительстве.Известны устройства, в которых реализуется способ, заключающийсявозбуждении в изделии колебаний на резонансных частотах изделия, а по изменению частоты резонанса судят о состоянии изделия 11. Этот способ главным образом применяется для контроля качества клеевых соединений тонких металлических или пласт массовых пластий, имеющих стабильные характеристики вдоль всего изделия.Известен способ ультразвукового контроля слоистых изделий, заключающийся в том, что в изделиях с помощью одного преобразователя возбуждаются вынужденные толщинные непрерывные колебания в определенн паэоне частот и по изменениювозбуждеиия изделия судят о н деФекта 121.Однако этот способ применим лишь при контроле качества изделий небольшой толщины иэ материалов с достаточно малым затуханием. В изделиях же с большим затуханием и значительной толщины добиться ярко выраженного резонансного режима колебаний по толщине изделия затруднительно. Для однозначности определения расслоения в изделии при контроле известным способом качества склейки необходимо, чтобы толщина изделия, а также физические свойства его материала были постоянны вдоль всего изделия, так как в противном случае практически невозможно определить, какими причинами будут обусловлены изменения режима возбуждения - качеством связи слоев в изделии или же неоднородностью объекта контроля.Кроме того, при возбуждении толщинных колебаний в иэделии резонансный режим будет также зависеть от качества верхней и нижней поверхностей слоя, так как при значительной шероховатости поверхностей стабильноерезонансное возбуждение толщинныхколебаний в объекте контроля будетневозможным. И, наконец, при контроле качества связи тонкого слоя супругим основанием с помощью известного способа необходимо, чтобы акустическое сопротивление слоя было 5близко или же меньше акустическогосопротивления основания.Цель изобретения - определениедефектов в неоднородных многослойных изделиях. 10Для этого по предлагаемому способувозбуждают изгибные колебания, принимают их с помощью приемника, расположенного в зоне дефекта, снимают амплитудно-частотную характеристику изделия 5в диапазоне частот, определяемом минимально и максимально возможными размерами дефекта, а по отклонению амплитудного интегрального параметра характеристики от эталонного значения су Одят о дефектности изделия.На чертеже изображена структурнаясхема устройства, предназначенногодля осуществления предлагаемого способа,Устройство содержит электродинамический вибратор 1, питаемый звуковымгенератором 2, приемник 3, широкополосный усилитель 4 и самописец 5.Способ осуществляется следующимобразом,30В контролируемом объекте с помощьюизлучателя непрерывно возбуждают изгибные колебания путем сканирования частоты возбуждающего сигнала в заданномчастотном диапазоне, определяемом ми-Мнимальным и максимальным размерамидефекта, подлежащего определению, припостоянном значении возбуждающего сигнала. Производят прием иэгибных колебаний с помощью приемника, расположен ного в зоне возможного дефекта; определяют амплитудно-частотную характеристику объекта контроля в данномчастотном диапазоне и по интегральному параметру амплитудно-частотной характеристики посредством сравненияс эталонным значением судят о наличиидефекта.При наличии прочного контакта слоя(или системы слоев) с основанием коле бания определенной частоты, возбуждаемые в слое, демпфируются основанием.При образовании дефекта связи слояс основанием наблюдается резонансноевозбуждение области слоя, находящейсяпод расслоением, на собственных частотах иэгибных колебаний, т.е. в даннойобласти слоя образуются интенсивныеизгибные колебания, характеристикикоторых определяются в основном размерами и формой дефекта, толщиной 60слоя, физическими характеристикамиматериала слоя и основания, которое,в свою очередь, определяет граничныеусловия изгибно колеблющейся областислоя над дефектом, При изменении час- б 5 тоты возбуждения участок слоя, расположенный над дефектом, возбуждается как на основании, так и на последующих изгибных модах. Вследствие же того, что реальный объект обычно имеет сложную структуру (многослойность,наличие арматуры, неоднократность по толщине и по простиранию), а также вследствие того, что дефект может иметь различную форму, амплитудно- частотная характеристика объекта в диапазоне возможных иэгибных колебаний участка над расслоением имеет сложный характер в виде непрерывной фигуры, состоящей из значитель,ного числа резонансных пиков различной амплитуды. Причем форма кривой амплитудно-частотной характеристики объекта изменяется при переходе от точки к точке вдоль трассы контроля. Это не позволяет судить о наличии дефекта только по характеру измерения амплитуды и частоты резонансов объекта. Величина, пропорциональная интегралу от амлитуды изгибных колебаний слоя по частоте в заданном диапазоне частот амплитудно-частотной характеристики, является стабильным параметром, малоиэменяющимся при передвижении вдоль объекта. В тс же время наличие отслоения приводит к увеличению данного параметра от трех и более раэ в зависимости от площади дефекта. Это объясняется тем, что при наличии дефекта интенсивно возбуждаются несколько изгибных мод участка слоя над дефектом, которые иэ-за низкой добротности системы вносят амплитудный вклад во всем частотном диапазоне измерения. Вследствии суммирования амплитуд колебаний внутри целевого диапазона частот становится безразличен вопрос о форме дефекта, Необходимо лишь, чтобы резонансные частоты изгибных мод попадали в данный диапазон измерения. Причем из-за большого различия в величине интегрального параметра амплитудно-частотной характеристики объекта в случаях отсутствия и наличия дефекта, как показал эксперимент, на результат изменений мало влияет неоднородность объекта по простиранию и по толщине, нестабильность контакта с объектом как излучателя, так и приемников колебаний. В связи с тем, что измеряется интегральный параметр, а не отдельная характеристика физической величины предлагаемый способ позволяет контролировать объекты со сложной структурой слоя, а также объекты с криволинейной поверхностью слоя, как, например, тюбинговую крепь в шахтном строительстве.Частотный диапазон, в котором производятся измерения, выбирают из условия попадания в него хотя бы трех иэгибных мод участков слоя над648902 О о оо ооа о о о о о о Оо о о ф оо оо о о о о о о о о о ь о оо о о о о о о о о о ооф Составитель Т.ГоловкинаРедактор Т.Иванова Техред Х. Петко Корректор А. Гриценко Заказ 547/42 Тираж 1089 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 дефектом с минимальным имаксимальным характеристическими размерами, задаваемыми, исходя иэ технологических требований контроля, Выбрать рабочий диапазон можно теоретически,1рассчитывая резонансные частоты изгибных колебаний круглой пластины с раэ- ф мерами, соответствующими минимальному и максимальному размерам дефекта, или же экспериментально с помощью моделирования.При производстве контроля иэмери- О тельная система перемещается вдоль объекта с шагом измерения, равным характеристическому размеру минимального отслоения. Наличие нарушения связности слоя с основанием опреде ляется путем сравнения величины площади под кривой амплитудно-частотной характеристики с эталонной, полученной для бездефектного объекта.Формула изобретенияСпособ дефектоскопии изделий акустическим методом, заключающийся в том, что в иэделии возбуждают с помощью излучателя непрерывные упругие колебания и в заданном диапазоне частот изменяют частоту этих колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью определения дефектов в неоднородных многослойных изделиях, возбуждают изгибные колебания, принимают их с помощью приемника, расположенного в зоне дефекта, снимают амплитудно-частотную характеристику изделия в диапазоне частот, определяемом минимально и максимально возможными размерами дефекта, а по отклонению амплитудного интегрального па" раметра характеристики от эталонного значения судят о дефектности изделия.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР 9 104129, кл. С 01 И 29/04, 1954.2, Авторское свидетельство СССР М 105224, кл. С 01 М 23/04, 1954.