Способ ультразвукового контроля качества сварных соединений изделий

(51)з О 01 й 29/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского (72) А.В;Захаров(56) Дефектоскопия, 1988, В 11, с. 43.Авторское свидетельство СССР .М 1280526, кл, 6 01 й 29/04, 1985, (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО:КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к акустическим . методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоен. ности контроля .качества соединений, полИзобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовайо при контроле качества сварки давлением.Известен способ обнаружения дефектов в изделиях, заключающийся в том, что в контролируемое изделие излучают ультра" . звуковые импульсы, принимают эхо-импульсы ат дефектов, по амплитуде которых судят о качестве. изделия,Недостатком такого способа является то, что этот способ нв позволяет. обнаруживать дефекты, имеющие низкий коэффициент отражения ультразвука (УЗ). Известен способ обнаружения дефектов в иэделиях, заключающийся в том, что в контролируемое изделие излучают ультразвуковые импульсы, принимают донйыв ученных сваркой давлением, эа счет однозначного выявления как крупных, так и мелких непроваров. Предварительно определяют зависимость амплитуды дон-ных эхо-импульсов от размера непровара для различных частот ультрэзвуковых (УЗ) колебаний и выбирают частоту т 1 по минимуму амплитудыдля изделия с максимально допустимым размером непровара и частоту 6 меньше частоты Ь Затем излучают в изделие импульсы УЗ колебаний и йринимают отраженные изделием эхо-импульсы. Измеряют амплитудй донных.эхо-импульсов частотой б, прошедших. через соединение, и эхо-импульсов частотой т 2, отраженных от соединения, и с их. помощью определяют качество изделия 1 з.п, ф-лы, 2 ил. 1 табл,эхо-импульсы, по амплитуде которых судят о качестве иэделия. 4Недостатком этого способа является а низкая достоверность контроля, обуслов-, Ос, ленная различной функциональной зависимостью амплитуды донного эхо-импульса в зависимости от размеров дефектов, .Наиболее близким по технической сущ-ф ности к предлагаемому способу является способ, заключающийся в том, что излучают, в изделие эхо-импульсы, измеряют амплиту-ь ду донных эхо-импульсов, прошедших через соединение, и эхо-импульсов, отраженных от соединения, и с их помощью определяют качество изделия.Однако известный способ характеризуется недостаточной достоверностью контроля вследствие того, что дефекты сварки давлением, рассеянные по всей зоне соеди 1716424нения в виде дифракционной решетки (и очень малые по.размерам), имеют низкий коэффициент отраженияВ(т)ультразвука,который может уменьшаться с ростом частоты УЗ, и частотнозависимый коэффициент прохожденияО(т) , который резко падает с возрастанием частоты УЗ колебаний и с уменьшением размеров дефектов,Цель изобретения - повышение достоверности контроля качества соединений, полученных сваркой давлением. В частности, повышается достоверность контроля диффузионной сварки.На фиг.1 приведены графики зависимостиВЩ (кривые а и б) иОЩ (кривые В и Г) для случая взаимодействия ультразвука со строчечными дефектами в титане, имеющими= 0,007 мм и д = 0,03 при различных коэффициентах затухания (рассеяния); а Я=О(кривая а и в) а(1) =80 х 1012 12 нп,м. 1 (кривые б и г); на фиг,2 - функциональная схема устройства, реализующего способ УЗ контроля качества сварных соединений изделий.Устройство для реализации способа содержит генератор 1, усилители 2 и 3, соединенный с их выходами блок 4 индикации, например осциллограф, Устройство также содержит разночастотные ультразвуковые преобразователи 5 и 6. Позицией 7 на фиг.2 обозначено иэделие, а позицией 8 - его сварное соединение. Кроме того, в устройство входит блок 9 коммутации с отдельными ключами К 1, К 2, Кз и К 4, осуществляющие соединение выхода генератора 1 и преобразователей 5 и 6, а также входов усилителей 2 и 3.Сущность изобретения состоит в том, что в контролируемое изделие излучают УЗ импульсы на двух различных частотах 11 иТ 2, причем 12 = 1/2, принимают эхо-импульсы на частоте 12, отраженные от зоны соединения, и определяют наличие крупных непроварое, а на частоте 11 принимают донные эхо-импульсы, причем выбирая эту частоту такой, чтобы амплитуда донных эхо-импульсов на изделии с максимально допустимым размером непровара была минимальной. Выбор частот 11 и б обусловлен различной частотной зависимостью коэффициентов отраженияРЩи прохожденияО(т) , которые для строчечных непроваров определяются из соответствующих уравнений:ВЩ= (1) щ 2 Д ) р)Р -где Р - 1 1 - 2 61+1д - сР + + 2 д 22 Д 2 а 221 - среднее расстояние между контактными (беэ дефектов) участками;М -2 й МС - волНовое число(С - скоро сть ультразвука в изделии);д- параметр сплошности, равный отношению средней длины контактного участка к,Анализ уравнений (1), (2) показывает 15 (фиг.1), что более крупные дефекты (которые 20 25 30 ля 5 40 45 50 55 2 - 2 д 1 " - 2 2 а/а- частотнозависимый коэффициентзатухания УЗ на дефектах; имеют очень низкий коэффициент затухания) хорошо будут выявляться по амплитуде эхо-импульсов от дефектов на более низких частотах, а более мелкие дефекты(имеющие более высокий а) будут хорошо выявляться по амплитуде донного эхо-импульса на более высоких частотах(которые в 2 раза больше, чем частоты для эхо-импульсов от зоны соединения),Способ осуществляют следующим образом.Генератор 1 вырабатывает импульс электрических колебаний, который возбуждает через ключ Кз УЗ преобразователь 5, излучающий в изделие 7 ультразвуковые колебания на частоте 12 (например на 5 МГц),которые, отражаясь, от крупных дефектов зоны соединения 8, приходят обратно на.УЗ преобразователь 5, преобразуются им е электрические импульсы, поступающие через ключ К 1 на вход резонансного усилителя 2, настроенного на частоту преобразоватеС выхода резонансного усилителя 2 эхосигнала от зоны соединения поступает на осциллограф 4, который измеряет его амплитуду, по которой судят о наличии и размерах крупных дефектов е изделии, Если крупных дефектов е зоне соединения нет (эхо-импульсы от зоны соединения не обнаруживаются), производят следующие операции.Генератор 1 вырабатывает импульс электрических колебаний, возбуждающий через ключ К 4 УЗ преобразователь 6, который излучает в изделие 7 ультразвуковые колебания на частоте 11 (например на 10 МГц), которую устанавливают, исходя из того, чтобы амплитуда донных эхо-импульсов на иэделии с максимально допустимым размером непроваров была минимальной, Преобразователь б излучает в изделие 7 УЗ колебания, которые провзаимодействовав с зоной соединения 8 дважды, в виде донного эхо-импульса приходят обратно на УЗ пре1716424 образователь 6, преобразуются им в электрические импульсы, поступающими через ключ К 2 на вход резонансного усилителя 3, настроенного на частоту преобразователя б. С выхода резонансного усилителя 3 дон ный эхо-импульс поступает на осциллограф 4, измеряющий амплитуду этих эхо-импульсов от дна изделия, по возрастанию которой судят о наличии более мелких дефектов, которые больше непроваров с максимально 10 допустимыми размерами в контролируемом иэделии.В таблице приведены результаты контроля качества диффузионной сварки в середине иэделия толщиной 60 мм из титана с 15 различнцми размерами непроваров.Из таблицы видно, что для качественной зоны соединения амплитуда донного эхо-импульса очень мала (а также нет эхоимпульса от зоны соединения). Рост разме ров непроваров приводит сначала к возрастанию амлитудц донного эхо-импульса, а затем и к появлению эхо-импульсов от дефектной зоны соединения. В таблице показаны также недостатки анало га и прототипа.Формула изобретения1. Способ ультразвуковото контроля качества сварных соединений изделий;заклю 30 тПрототип Размердефектов,мкм Предлагаемый способ Аналогсигналыэоны на5 МГц от Гсигиал ат йоииый , зоны на 1 сигнал на 1 5 ИГц 5 МГц 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 20080-10050-8020-305-10 0,20,0550,020,20,0550,02 О,б 0,6 0,5 0,45 0.,02 0,2 0,055 0,02 Сигнал от Донный зоны на сигнал на 5 МГц 10 МГц чающийся в том, что излучают в изделие импульсы ультразвуковых колебаний, принимают отраженные изделием эхо-импульсы, измеряют амплитуду донных эхо-импульсов, прошедших через соединение, и эхо-импульсов, отраженных от соединения, и с их помощью определяют качество изделия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля качества соединений, полученных сваркой давлением, предварительно определяют зависимости амплитуды донных эхо-импульсов, прошедших через соединение, от размера непровара для различных частот ультразвуковых колебаний, выбирают частоту т 1 ультразвуковых колебаний, отражающихся от донной поверхности, такой, чтобы амплитуда донных эхо-импульсов на изделии с максимальным допустимым размером непровара была минимальной, выбирают частоту 7 з ультразвуковых колебаний, отра- й жающикся от соединения, меньшей частоты О, а качество изделия определяют по амплитудам разночастотнцх эхо-импульсов,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выбирают частоту Й ультразвуковых колебаний, отражающихся от соединения, из условия Т 2 = 11/2.1716424 Х ИГА Составитель А. Захе Техред М,Моргентал ктор С.Ли оррект Заказ 609 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцти 113035, Москва, Ж, Раушскав наб., 4/6