Способ ультразвукового контроля качества изделий

Номер патента: 1471119

Авторы: Бачин, Вопилкин, Губанов, Захаров, Шамба

ZIP архив

Текст

(19) 11 4 С 01 В 29/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯП И ГКНТ СССР МРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ачество по не опре3 ил пуль со издели области ушающего . зованоие относится кметодов неразрожет быть исполуковой (УЗ) дефример, изделий,.иями. Изобреткустическ онтроля и ктоскопи о сварны при ультраиэделий, н нен и овьпиение чув за счет соглоставляющих Цель изобретенияствительности контролсования фаз частотныхданного эхо-импульсаго импульса.На фиг. 1 инальная схемаго способ УЗ-к ополнитель на функциоа, реализующ редставлустройстонтроля ачества изд А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский авиационный технологический институт им. К. Э.Циолковского (72) А.В.Захаров, В,А.Бачин, А.Х.Во-. пилкин, В. Е.1 амба и Ю.Д. Губанов (53) 620.179.16 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР В 1091712, кл. С 01 И 29/04, 1982,Авторское свидетельство СССР В 1206690, кл. С 01 И 29/04, 1984.(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение касается акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение .чувствительности контроля вследствие согласования фаз частотных составляющих донного эхо-импульса и дополнительного импульса за счет использова ния в качестве дополнительного импульса эхо-импульса, отраженного ототражающей поверхности демпфераультразвукового (УЗ) преобразователя,В демпфере УЗ-преобразователя форми-,руют отражающую площадку,. расстояниемежду которой и пьезопластиной определяется граничными частотами спектра используемого УЗ-импульса, толщиной.контролируемого изделия и харак- .теристиками материала демпфера. Излучают пьезопластиной УЗ-преобразователя импульсы колебаний в изделие ив демпфер. Принимают отраженный донной поверхностью изделия эхо-импульси задержанный относительно него наопределенную величину отраженный отражающей поверхностью демпфера эхоимпульс. Измеряют частоту минимумасуммарного спектра принятых эхо-имлий; на фиг. 2 - суммарная спектральнаяхарактеристика, полученная на бездефектном участке изделия из титана с диффузионной сваркой; на фиг. 3 - суммарная спектральная характеристика, полученная на дефектном участке изделия из титана с диффузионной сваркой (дефект - строчечный непровар длиной 0,04 мм и раскрытием 0,005 мм),Способ УЗ-контроля качества издеии заключается в следующем. Формируют в демпфере преобразова еля отражающую ллопядку на расстоянии Ь от пьезопластины. Расстояние Ьвыбирают иэ выражения,где Е верхняя частота спектра отраженного в демпфере эхоимпульса на уровне 0,5;нижняя частота спектра отра женного в демпфере эхо-импульса на уровне 0,5;скорость распространения УЗ-колебаний в материале демпфера;15 время распространения импульса УЗ-колебаний от пьезопластины до донной поверхИ + Вс2 Ь 2 Ь 2 ЬС Си Са 2 Г,12 п2где ЕК- верхняя и нижняя .частоты спектра отраженного в демпфере 7 эхо"импульса ности изделия;и = 1, 2, 3,.20Излучают пьезопластиной преобразователя в изделие импульс УЗ-колебаний .и принимают ее эхо-импульсы от донной поверхности изделия и отражающей площадки демпфера. Измеряют частоту минимума суммарного спектра принятых эхо-импульсов и определяют по ней качество изделия.Устройство, реализующее способ УЗ-контроля качества изделий, содержит последовательно соединенные генератор 1 коротких импульсов, широкополосный усилитель 2, временной селектор 3, осциллограф 4 и анализатор 5 спектра. Кроме того, устройство содержит пьезопластину 6 с звукопрово дящим демпфером 7 Пьезопластина 6 электрически. соединена с выходом генератора 1 и.входом усилителя 2. На тыльной стороне демпфера 7 выполнена отражающая площадка 8. Позицией 9 на 40 фиг 1 обозначено контролируемое изделие, позицией 10. - слой контактной жидкости между. пьезопластиной 6 и иэделием 9.,Способ УЗ-.контроля качества из делий реализуется следующим образом.Определяют расстояние Ь между отражающей площадкой 8 демпфера 7 и пьезопластиной 6, .удовлетворяющее условию.50 на уровне 0,5 соответственно;С, С ,С - скорость распространенияУЗ-колебаний в материалахдемпфера 7, иэделия 9 ислоя 10 жидкости соответственно;Ьи Ь - толщина изделия 9 и слоя10 жидкости соответственно,П = 1, 2, 3,Для контактного варианта контроля, в котором можно допустить Ь, = О, условие упрощается(2 п) 2 Ь 2 Ь и (2 п)а 2 Г С С 2 Е Удобнее всего выбрать расстояние Ьиз условия С Ьи С.Ьс СЬ= --- + --- +- --СС,4 Г ф где 1 - рабочая частота пьезопластиРны 6.Так, например, при контроле качества диффузионной сварки иэделия 9 из титана (С и = 6000 м/с) толщиной Ь = 15 мм пьезопластиной 6 иэ ЦТС ина рабочую частоту Г = 5 МГц при исРпользовании в качестве демпфера 7 из материала ЦТС(С = 3600 м/с), а в качестве материала слоя 10 жидкости - Воды (С = 1490 м/с, Ь= 365 мм), расстояние Ь выбирается равным 18 мм. В тех же условиях для контактного варианта контроля расстояние Ь выбирается райным 9 мм.Выполняют в демпфере 9 отражающую площадку 8 на определенном расстоянии Ь и устанавливают пьезопластину 6 на изделие 9 через слой 10 контактной жидкости. Пьезопластина 6, работающая, например, в полосе частот 4- 6 МГц, возбуждается генератором 1. Пьезопластина 6 излучает через слой 10 в изделие 9 импульс УЗ-колебаний, Аналогичный импульс УЗ-колебаний излучается пьезопластиной 6 в демпфер 7, УЗ колебания, распространяясь в материалах изделия 9 и демпфера 7, отражаются от донной поверхности первого и отражающей площадки 8 второго, Пьезопластина 6 принимает отраженные эхо-импульсы и преобразует их в электрические сигналы. Эти сигналы усиливаются усилителем 2 и через селектор 3, который селектирует эхо-импульсы от сигналов помех, поступают на вход5 147 осциллографа 4 для индикации и на анализатор 5 для анализа суммарного спектра.Глагодаря выбору расстояния Ь ве- личина задержки между доннымэхо-сигналом в контролируемом изделии 9 и эхо-сигналом от площадки 8 демпфера 7 равна, например, 1/2 Е. В этом случае в суммарном спектре этих сигналов будет находиться частотный минимум на частоте, близкой к частоте Г со стороны низких или высоких часГтот. При отсутствии дефектов спектр донного эхо-сигнала, как и спектр эхо-сигнала от площадки 8 демпфера 7 всегда неизменен и, следовательно, частотный минимум в суммарном спектре находится на одной фиксированной частоте, например йдйц = 5,09 МГц (фиг, 2). При наличии дефекта на пути распространения УЗ-колебаний донный эхо-сигнал в контролируемом изделии 9 изменяет распределение фаз частотных составляющих, что приводит к другому положению частотного минимума в суммарном спектре (фиг. 3).По положению частотного минимума в суммарном спектре определяют качество изделия.Способ УЗ-контроля качества изделий в иммерсионном и контактном вариантах позволяет выявить дефекты в виде сжатых строчечных непроваров, имеющих величину раскрытия 0,1 мкм и минимальную длину строчки 0,005 мм.Расположение частотного минимума в полосе частот от Едо Е обусловлено тем, что вне этой области частот минимум будет находиться между двумя соседними максимумами, амплитуды которых могут отличаться более чем в два раза друг от друга, и, вследствие этого, частотный минимум становится нечетко выраженным. Использование в качестве дополнительного импульса отраженного площадкой демпфера эхо-импульса по сравнению с радиоимпульсом позволяет избежать размытости частотного минимума в суммарном спектре, что затруднило бы его измерение, а также появления в некоторых случаях нескольких частотных минимумов, близко расположенных15 Формула изобретения Способ ультразвукового контролякачества изделий, заключающийся в излучении преобразователем с демпфероми пьезопластиной в изделие импульсаультразвуковых колебаний, приеме эхо"импульса от донной поверхности изделия генерировании дополнительного импульса с задержкой относительно донного эхо-импульса, измерении частотыминимума суммарного спектра эхо-импульса и дополнительного импульса иопределении по измеренной частоте З 0 качества изделия, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повьппения чувствительности контроля, принимают пьезопластиной отраженный отражающей площадкой демпфера, расположенной на расстоянии Ь от пьезопластины, эхо-импульс, а расстояние Ь вы.бирают из выражения 40где Е,верхняя частота спектра отраженного в демпфере эхо-импульса на уровне 0,5;нижняя частота спектра отра"женного в демпфере эхо-импульса на уровне 0,5;скорость распространенияультразвуковых колебаний вматериале демпфера;время распространения импульса ультразвуковых колебаний от пьезопластины додонной поверхности изделия;1, 2, 3,45 50 119емежду собой, что также затрудшщо быполучение информации.При работе в иммерсионном варианте, когда появляется возможность 5варьировать высоту зазора, заполненного контактной жидкостью, допускает"сяиспользование УЗ-преобразователяс демпфером, отражающая площадка которого располагается на пересчетномрасстоянии от пьезопластины, благодаря обеспечению задержки между принимаемыми эхо-импульсами путем изменения величины зазора.оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 ЗакВНИИПИ 602/46 Тираж 788Государственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ ССРауюская наб., д. 4/5

Смотреть

Заявка

4275033, 02.07.1987

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО

ЗАХАРОВ АНАТОЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, БАЧИН ВИКТОР АЛЕКСЕЕВИЧ, ВОПИЛКИН АЛЕКСЕЙ ХАРИТОНОВИЧ, ШАМБА ВЛАДИМИР ЕЛИЗБАРОВИЧ, ГУБАНОВ ЮРИЙ ДМИТРИЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01N 29/04

Метки: качества, ультразвукового

Опубликовано: 07.04.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1471119-sposob-ultrazvukovogo-kontrolya-kachestva-izdelijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ ультразвукового контроля качества изделий</a>

Похожие патенты