Способ ультразвукового контроля сплошности соединения двух материалов с различным акустическим сопротивлением

(21) 4734553/2 (22) 04,09.89 (46) 15,12.91. Б (72) В, Н.Хмеле (53) 620.179,16 (56) Авторское 3+1430877, кл,Авторское М 260262, кл, 0 В 4 88.8)видетельство СССО 01 й 29/04, 1987 видетельство ССС 01 й 29/04, 1967. ТЯ Уся к акустическим о контроля и мори ультразвуковой ества соединения ным акустическим ер, при контроле покрытия с осноышение точнов нарушения счет обеспечеения размера оты в режиме, ектом и целым бания компен - пов азмер ия за преде ие раб ые деф 3 коле астком соируются,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОН РОЛЯ СПЛОШНОСТИ СОЕДИНЕНИ ДВУХ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМ АК СТИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к акустическим методам неразрушэющего контроля, Целью изобретения является повышение точности определения размера нарушения сплошности соединения за счет обеспечения одноИзобретение относит методам неразрушающе жет быть использовано п (УЗ) дефектоскопии кач двух материалов с различ сопротивлением, наприм сплошности скрепления Цель изобретениясти определения рсплошности соединенния однозначности опо амплитуде вследствпри котором отраженнуч единения У значности определения размера по амплитуде. При контроле соединения покрытия с меньшим акустическим сопротивлением с основанием с большим акустическим сопротивлением импульсы ультразвуковых (УЗ) колебаний вводят со стороны покрытия.Принимают отраженные соединением эхосигналы и измеряют их амплитуду. Сканируют покрытие и по амплитуде эхо-сигналбв находят дефект, Фиксируют излучаемый пучок колебаний так, что его ось совпадает с осью дефекта, и изменяют площадь сечения пучка. В некоторый момент амплитуда эхосигнала падает до нуля благодаря разности фаз в 180 колебаний, отраженных целым соединением и дефектом. Измеряют достигнутую в этот момент площадь сечения пучка УЗ колебаний и с ее помощью определяют размер дефекта 2 ил На фиг.1 представлена схема реализации способа УЗ контроля сплошности соединения двух материалов с различным акустическим сопротивлением; на фиг,2 - качественный график зависимости амплитуды Овх отраженных колебаний нэ выходе совмещенного преобразователя с площадью 50 излучения-приема от площади Яя дефекта соединения.Способ УЗ контроля сплошности соединения двух материалов с различным акустическим сопротивлением заключается в следующем.Пучок УЗ колебаний вводят со стороны материала с меньшим акустическим сопротивлением и принимают с этой же стороны колебания, отраженные соединением двухматериалов, Сканируют соединение пучком УЗ колебаний и измеряют при этом амплитуду принятых колебаний. Пучок УЗ колебаний фиксируют в положении, при котором амплитуда принятых колебаний имеет локальный экстремум на оси дефекта. В данном положении изменяют сечение пучка УЗ колебаний при непрерывном измерении амплитуды принятых колебаний. Площадь Е пучка УЗ колебаний измеряют тогда, когда амплитуда принятых колебаний минимальна, а площадь, Я 9 нарушения сплошности соединения определяют из выраженияЕ 1011 Р 1+101где О- коэффициент отражения УЗ колебаний по давлению от качественного соединения двух материалов;Р - коэффициент отражения УЗ колебаний по давлению от дефектного соединения двух материалов при распространении колебаний со стороны материала с меньшим акустическим сопротивлением.Способ УЗ контроля сплошности соедикения двух материалов с различным акустическим сопротивлением реализуется следующим образом.При контроле соединения полимерного покрытия 1 с металлической основой 2 с акустическими сопротивлениями 10 и 5 10 кг/м с соответственно совмещен 7ный пьезоэлектрический преобразователь 3 устанавливают на поверхности покрытия 1. С помощью преобразователя 3 вводят в покрытие 1 импульсы УЗ колебаний с площадью сечения пучка Ян, Принимают преобразователем 3 отраженные УЗ колебания и измеряют амплитуду эхо-импульса, отраженного соедйнением покрытия 1 с основой 2 или дефектом 4, например воздушной прослойкой, Работу преобразователя 3 осуществляют, например, при помощи серийного УЗ дефектоскопа типа УД 23-УУ. Сканируют поверхность покрытия 1 преобразователем 3 и по амплитуде принятых колебаний находят дефект 4 и местоположение оси дефекта 4, Если площадь Я 9 дефекта не меньше некоторой критической величины Яо, например равна Я 2, то при сканировании по линии, проходящей через ось дефекта 4, амплитуда Ов УЗ колебаний, отраженных на границе основа 2-покрытие 1, плавно уменьшается и достигает минимума, равного О при совпадении акустическихосей преобразователя 3 и дефекта 4фиг,2).Если площадь Я 9 дефекта мен 4 че некоторой критической величины Я например равна Я, то при сканировани по линии, проходящей через ось дефекта 4, амплитуда 15 20 25 30 35 40 45 50 55 О УЗ колебаний, отраженных на границе основа 2-покрытие 1, плавно уменьшается практически до нуля и затем возрастает, достигая локального максимума О при совпадении акустических осей преобразователя 3 и дефекта 4 (фиг.2). Данный эффект объясняется тем, что фазы, отраженных ко-. лебаний целым участком соединения покрытия 1 с основой 2 и. дефектом 4, отличаются на 180 О, и амплитуда результирующего отраженного сигнала определяется соотношением площадей дефектного и бездефектного участков в зоне с площадью, равной площади сечения пучка УЗ колебаний, Преобразователь 3 устанавливают так, чтобы его акустическая ось совпадала с осью дефекта 4, и фиксируют в этом положении. Затем изеняют площадь рабочей поверхности преобразователя, сохраняя при этом совпадение осей преобразователя 3 и . дефекта 4, По достижении амплитудой эхосигнала от границы основа 2-покрытие 1 минимального значения, равного в идеале нулю, измеряют площадь пучка УЗ колебаний, например, через достигаемую при этом площадь Я рабочей поверхности преобразователя 3, Так, например, для дефекта площадь Я 2 требуется увеличить площадь рабочей поверхности преобразователя с величины Яп до величины Я(сплошная и пунктирная линии для преобразователя 3 на фиг.1), в результате чего амплитуда, по графику на фиг.2 уменьшиться с величины 0 до О, В наиболее часто реализуемом на практике случае, когда ближняя зона преобразователя 3 и дефекта 4 соизмеримы с толщиной покрытия 1, площадь Я 9 выявленного дефекта определяется из выражения;1019 1 Р 1где Я - площадь рабочей поверхности преобразователя 3 при нулевой амплитуде принимаемого им эхо-сигнала от границы "покрытие 1-основа 2";О - коэффициент отражения УЗ колебаний по давлению от границы "покрытие 1- основа 2";Р - коэффициент отражения УЗ колебаний по давлению от границы покрытие 1- воздух.Если толщина покрытия превосходит размеры ближних зон преобразователя 3 и дефекта 4, необходимо учесть расхождение пучка ЧЗ колебаний, определяя площадь Я 9 выявленного дефекта из выражениягде Во и 81 - расстояния от мнимых фокусов дефекта 4 и участка границы скрепления до преобразователя 3 соответственно.В примере реализации (О= 0,5) исходный контроль осуществляется преобразова телем с площадью рабочей поверхности 0,7 см на рабочую частоту 2,5 мГц. Выявлены два дефекта с одинаковой амплитудой эхо-сигнала, В одном случае уменьшение эхосигнала произошло при уменьшении 10 площади рабочей поверхности УЗ.преобразователя до 0,3 см, в другом - при увеличении площади рабочей поверхности УЗ преобразователя до 1,0 см . В первом слугчае площадь дефекта составляет 0,1 см, во 15г 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 20 способа целесообразно использовать короткие зондирующие импульсы, что уменьшает "мертвую" зону и сглаживает осцилляции амплитуды в ближнем поле.Формула изобретения 25 Способ ультразвукового контроля сплошности соединения двух материалов с различным акустическим сопротивлением, заключающийся в том, что вводят пучок ультразвуковых, колебаний в материал с мень шим 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения размера нарушения сплошности соединения, фиксируют пучок ультразвуковых колебаний в положении, при котором амплитуда принятых колебаний имеет локаль- ный экстремум на оси дефекта, изменяют сечение пучка ультразвуковых колебаний в процессе непрерывного измерения амплитуды принятых колебаний, измеряют площадь Р пучка ультразвуковых колебаний по достижении амплитудой принятых колебаний минимального значения, а площадь 3 нарушения сплошности соединения определяют из выраженияГ О"=Р+ОЦде О - коэффициент отражения ультразвуковых колебаний по давлению от качественного соединения двух материалов;р - коэффициент отражения ультразвуковых колебаний по давлению от дефектного соединения двух материалов при распространении колебаний со стороны материала с меньшим акустическим сопротивлением.1698746 оставитель В.Гондаревскиехред М.Моргентал рректор Н.Ревская едактор А.Долинич аказ 4390 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1