Ультразвуковой способ контроля качества металлических дисков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 01100 3(51) с 0 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ уеУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) Г.И.Деордиев и Н.И.Шакшин (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР (53) 620.179.16(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 271863, кл. 0 01 н 29/04, 1968,2. Б.А,Глаговский, И.Б.Московен.ко. Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении. Л., фМашиностроениеф, 1977, с.164- 166 (прототип).(54)(57) 1, УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДИСКОВ, заключающийся в том, что контролируемый диск устанавливают соосно между излучающим и приемным электромагнитно-акустическими преобразователями, воздействуют на него в произвольном диаметральном направ-, лении постоянным магнитным полем, возбуждают в диске на его резонансной частоте ультразвуковые колебания в режиме автогенерации, принимают ультразвуковые колебания, а качество диска определяют сравнением величин принятых ультразвуковых бИгналов от контролируемого и эталонного дисков, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,.с целью повышения надежности выявления дефектов путем исключения влияния анизотропии упругих свойств материала диска, изменяют угол между направлением прокатки материала диска и направлением постоянного магнитного поля.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю-, щ и й с я тем, что изменение угла осуществляют поворотом контролир мого диска или постоянного магнитного поля дважды в одну и ту же сторону вокруг оси диска на угол 60 ф, по окончании каждого поворота измеряют величину ультразвуковогой сигнала и по сумме этих величин, измеренных в исходном положении и после двух поворотов, определяют качество контролируемого диска.3, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что изменение угла а осуществляют вращением контролируемого диска или постоянного магнит- Ью ного поля вокруг оси диска с частотой в (1 - 5) - 10 раз меньшей резо нансной частоты колебаний эталонно- ( го диска, а качество контролируемо- р го диска определяют по параметрам огибающей ультразвуковых сигналов. ОИзобретение относится к акустическим методам и средствам неразрушающего контроля и может быть использовано в металлургической нметаллообрабатывающей промышленности для выявления поверхностных,подповерхностных и внутренных дефектов в изделиях и заготовках изплоского проката, имеющих формудисковИзвестны резонансные ультразвуковые способы контроля металлических изделий, в том числе дисков,позволяющиепроводить бесконтактноеи нелокальное выявление как поверхностных, так и внутренних дефектовПри этом к контролируемому изделиюприкладывают постоянное магнитноеполе и используют электромагнытноакустические (ЭХА) преобразователидля бесконтактного возбужденияультразвуковых колебаний на резонансной частоте изделыя во всем егообъеме и для бесконтактной регистра. ции этих колебаний, а о наличиидефекта в изделии судят по уменьшению акустической добротности ыли по 25уменьшению пропорциональной ей величины ультразвукового сигнала1 3.Наиболее близким к изобретениюявляется ультразвуковой способ контроля качества металлических дисков,заключающийся в том, что контролируемый диск устанавливают соосномежду излучающим и приемным электромагнитно-акустическими преобразователями, воздействуют на него в произвольном диаметральном направлениипостоянным магнитным полем, возбуждают в диске на его резонансной частоте ультразвуковые колебания в режиме автогенерации, принимают ультразвуковые колебания, а качество диска 40определяют сравнением величин .принятых ультразвуковых сигналов от. контролируемого и эталонного дисков 23,Недостатком известных способовконтроля является снижение надежнос- ф 5ти выявления дефектов пры переходеот контроля .иэотропных дисков кконтролю дисков из плоского проката.Упругая анизотропия проката. и анизотропкя затухания ультразвука в дис Оке приводит в совокупности к периодической зависимости величины ультразвукового сигнала от угла между вектором постоянного магнитного поляв плоскости диска к некоторым фиксированным направлением в этой плоскости .(направлением осы прокатки).Так как в известных способах контроль проводят по величине ультразвукового сигнала, измеренного при случайном, произвольно взятом значении Юугла, то уменьшение величины ультразвукового сигнала, обусловленноевлияниеМ-аниэотропии упругих свойствматериала в случае бездефектногодиска, легко принять эа уменьшение 65 иэ-за дополнительного затухания ультразвуковых колебаний, вносимого дефектом. В результате этого снижается надежность контроля.Цель изобретения - повышение надежности выявления дефектов путем исключения влияния анизотропин упругих свойств материала диска.указанная цель достигается тем, что согласно ультразвуковому способу контроля качества металлических дисков, заключающемуся в том, что контролируемый диск устанавливают соосно между излучающим и приемным электромагнитно-акустическими преобразователями, воздействуют на него в произвольном диаметральном направлении постоянным магнитным полем, возбуждают в диске на его резонансной частоте ультразвуковые колебания в режиме автогенерации,принимают ультразвуковые колебания,а качество диска определяют сравнением величин принятых ультразвуковых сигналов от контролируемогои эталонногодисков,ыз меняют угол между направлением прокатки материаладыска и направлением постоянного магнитного поля.При этом изменение угла осущест- вляют поворотом контролируемого диска илн постоянного магнитного поля дважды в одну и ту же сторону вокруг оси диска на угол бОьу по окончании каждого поворота измеряют величину ультразвукового сигнала и по сумме этих величин, измеренных в исходном положении и после двух поворотов, определяют качество контролируемого диска.Кроме того, изменение угла осуществляют вращением контролируемого диска или постоянного магнитного поля вокруг оси диска с частотой в (1 - 5)10 раз меньшей резонансной частоты колебаний эталонного доска, а качество контролируемого диска определяют по параметрам огибающей ультразвуковых сигналов.На фиг. 1 изображены периодические зависимости величины ультразвукового сигнала А, возбуждаемого и регистрируемого в режиме автогенерации от угла Ч между вектором постоян ного магнитного поля Н в плоскости диска и направлением прокаткй Ф-й для беэдефектного (м)и дефектного (8) дисков; на фиг. 2 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ попп.1 и 2;на фиг.З - то же,реализующего предлагаемый способ по и. 3.Изменение угла, осуществляемое поворотом диска или постоянного .поля вокруг оси диска дважды в одну к ту же сторону на угол 60 ф позволяет сформировать такое число измерительных позициЯ, которое является необходыьвм и достаточным для отстройку от влияния аниэотропии упругих свойств материала диска, есликачестве контролируемого диска судить по сумме величин ультразвуковых сигналов, полученных после каждого изменения угла, вкгаочая величину ультразвукового сигнала на исходной измерительной позиции, сравнивая 5 полученную сумму с суммой ультразвуковых сигналов для эталонного диска.Изменение угла, осуществляемое вращением контролируемого диска или постоянного магнитного поля с частотой в (1 - 5)"10раз меньшей резонансной частоты колебаний эталонного диска, позволяет сформировать ультра. звуковой сигнал, промодулированный с частотой чередования максимумов резонансных ультразвуковых колебаний фбыстройф и "медленной" волны. При этом выбор частоты вращения контролируемого диска или магнитного поля гарантирует отсутствие срывов режима автогенерации при переходе Ю от резонанса фбыстройф к резонансу фмедленной" волны, что позволяет определять качество контролируемого. диска по параметрам огибающей .ультразвуковых сигналов. 2Устройство (фиг, 2) для контроля диска 1 содержит излучающий 2 и приемный 3 электромагнитно-акустические преобразователи в виде плоских круглых катушек, включенные в цепь ЗО обратной связи усилителя 4, электромагнит 5, механизм 6 поворота контролируемого диска, коммутатор 7, соединяющий усилитель 4 и ячейки 8 10. памяти, кОтОрые в свОю Очередь 35 соединены с сумматором 11., Устройство (фиг. 3) для контроля диска 12 содержит излучающий 13 и приемный 14 электромагнитно-акустические преобразователи в виде плос- . ких круглых катушек, включенные в ф цепь усилителя 15, электромагнит 16,. механизм 17 вращения контролируемого диска,.детектор 18, соединяющий усили-, тель 15 и измерительное устройство 19.Устройство (фиг. 2) работает сле дующим образом.Контролируемый диск 1, установ- ленный соосно между излучающим 2 и приемным 3 электромагнитно-акустичес" кими преобразователями в виде плос- у ких круглых катушек, которые включены в цепь обратной связи усилителя 4, размещают между полюсами электромагнита 5 так, чтобы создава- емое электромагнитом поле Н лежало в плоскости диска. В фиксированной исходной измерительной позиции М =0) при наличии поля Н осуществляется возбуждение ультразвуковых колебаний на резонансной частоте диска в режиме автогенерации. Сформи- еО ровавшийся при этом сигнал, ультра- . звуковой по своему происхождению, с выхода одного из каскадов усили. - теля 4 через коммутатор 7 направляют в одну из ячеек памяти, например 65 в ячейку 8, после чего с помощью механизма 6 поворота поворачивают диск на угол 60 О относительно исходной позиции, фиксируют диск во второй измерительной позиции (М =.60)г и сформировавшийся в этой позиции сигнал направляют через коммутатор 7 в ячейку 9 памяти, Повторяют поворот на 60 в ту же сторону, приводят с помощью механизма 6 диск в третью и последнюю измерительную позицию( М = 120 ), и соответствующий ей сигнал направляют через коммутатор 7 в ячейку 10 памяти. После завершения последнего поворота сигналы с выходов ячеек 8 - 10 памяти подают на вход сумматора 11, и по величине сигнала на выходе сумматора судят о качестве контролируемого диска, сравнивая ее с такой же величиной для эталонного диска.Устройство (фиг. 3) работает следующим образом.Контролируемый диск 12 устанавливают соосно междуизлучающим 13 и приемным 14 электромагнитно-акустическими преобразователями в виде плоских круглых катушек, которые включены в цепь обратной .связи усилителя 15, и .размещают между полюсами электромагнита 16 так, чтобы направление подмагничивания совпадало с диаметром диска. Подмагничивают диск 12 постоянным магнитным полем Н, образующим произвольный угол 9 с осью прокатки -1, и в режиме авто- генерации возбуждают ультразвуковые колебания на резонансной частоте эталонного диска. Вращают диск 12 с помощью механизма 17 относительно неподвижных преобразователей 13 и 14 инеподвижных полюсов. электромагнита 16 с частотой в (1. - 5) 10 раз меньшей резонансной частоты эталонного бездефектного диска. Формируют в режиме автогенерации ультразвуковой сигнал, промодулированный в соответствии с частотой вращения диска. Этот сигнал с выхода одного из каскадов усилителя 15 подают на детектор 18. С помощью детектора 18 выделяют огибающую модуляционного сигнала и оценивают ее параметры с помощью измерительного устройства 19 (например, оценивают частоту огибающей с помощью частотомера). По результатам этой оценки определяют качество контролируемого диска. Частота огибающей ультразвуковых сигналов для дефекта диска будет меньше частоты огибающей для эталонного бездефектного диска.Предлагаемое устройсво позволяет повысить належность выявления дефек-. тов в изделиях и заготовках из плоского проката, имеющих форму дис- ка, путем исключения влияния анизотропии упругих свойств материала контролируемого диска.1100563 Составитель С. Волковедактор П.Макаревич Техред О.цеце .Корректор О.Била ак ал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектн 4575/35 ВНИИП по 11303Тираж 823 . ПодписноеГосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д.4/5