Способ вихретоковой дефектоскопии немагнитных материалов

(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для вихретоковой дефектоскопии материалов, Цель изобретения - повышение точности контроля глубины трещин в композиционых материалах за счет контроля на различных частотах, Они отличаются в несколько раз при возбуждении преобразователя в виде двух коаксиальных катушек, диаметры которых различаются в несколько раз, При этом наружную катушку возбуждают током более высокой частоты. соб не осуществляеткретное) сканированта и усреднение полшагов сигналов.Известен способ вихретоковой дефектоскопии материалов, реализованный вавт,св. СССР М 1111094. Известныв способвключает пошаговое сканирование поверхности материала вихретоковым преобразователем (ВТП), выделение внесенногосигнала, проведение скользящего усреднения по равноотстоящим вдоль траекториисканирования отсчетам внесенного сигнала, определении текущего значения скорости изменения усредненного сигнала,которая характеризует крутизну склона модуляционной характеристики дефекта, покоторой судят о глубине поверхностной трещины,Существенным;едостатком этОго способа является то, что при пересечении одной и той же трещины траектэриям". бласти нтрол Ч О 00 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 894549, кл. 6 01 М 27/90, 1980.Авторское свидетельство СССРМ 1111094, кл. 6 01 К 27/90, 1982,Авторское свидетельство СССРМ 1647376, кл, 6 01 М 27/90, 1988,Изобретение относится к о не- разрушающего вихретокового ко я материалов и изделий и может быть использовано в машиностроении, авиационной и судостроительной промышленности для дефектометрии поверхностных трещин в изделиях из углеродсодержащих композиционных материалов.Известен способ вихретоковой дефектоскопии (см,авт,св. СССР М 894549), заключающийся в том, что контролируемый объект сканируют множеством вихретоковых преобразователей, которые возбуждают сигналами различных частот, коррелирующих как со свойствами материала объекта, так и с параметрами дефекта. Однако известный способ не предназначен для определения электрической проводимости материала непосредственно в зоне расположения дефекта и соответствующей коррекции частоты тока, питающего вихре- токовый преобразователь; известный споОСОБ ВИХРЕТОКОВОЙ ДЕФЕКТОИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАтакже пошаговое (дисие поверхностл объекученных за несколькоаайсканирования под различным углом крутизна модуляционной характеристики меняется, соответственно этому меняется и текущая скорость изменения усредненного сигнала,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ вихретоковой дефектоскопии немагнитных материалов по авт,св, М 1647376, включающий пошаговое сканирование поверхн(сти материала вихретоковым преобразователем, скользящее усреднение вносимого в преобразователь сигнала эа заданное количество шагов сканирования, сравнение текущего значения скорости изменения усредненного сигнала с пороговым значением, определенным предварительно, в зависимости от степени шероховатости поверхности материала, определение места расположения дефекта при превышении текущим значением порогового на нескольких последовательных шагах сканирования, сканировании места расположения дефекта с уменьшенным шагом, определении устойчивых точек перегиба модуляционной характеристики, определении глубины модуляции, по которой судят о глубине поверхностной трещины.Известный способ, принятый в качестве прототипа, имеет недостаток. Глубина модуляции сигнала вихретокового преобразователя трещиной однозначно связана с геометрической глубиной трещины лишь при условии постоянства электропроводности материала, а так как проводимость композита от участка к участку поверхности изделия меняется, то возникает погрешность определения истинной геометрической глубины трещины, величина погрешности зависит от степени изменения электрической проводимости.Целью изобретения является увеличение точности контроля глубины трещин в композиционных материалах, Эта цель достигается за счет поддержания постоянства чувствительности вихретокового преобразователя к трещине при изменении электропроводности материала, Ожидаемый от использования изобретения положительный эффект связан с увеличением точности разбраковки иэделий с мелкими поверхностными дефектами.Сущность изобретения заключается в следующем. Вихретоковый преобразователь меньшего диаметра, за счет выбора величины диаметра и частоты питающего тока, обладает максимальной чувствительностью к поверхностной трещине. Вихретоковый преобразователь большего диаметра, запитываемый током значитель 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 но более высокой частоты, осуществляет измерение электропроводности композита в дефектной зоне независимо от наличия и глубины поверхностного дефекта. Максимальная чувствительность вихретокового преобразователя к влиянию дефекта имеет место при определенном соотношении между его диаметром, значениями электропроводности материала и частоты, которое соответствует работе ВТП в области экстремума годографа внесенного сигнала. Увеличение диаметра ВТП резко снижает чувствительность к трещине, значительное повышение частоты, за счет влияния токов смещения, еще более усиливает этот эффект. В итоге, внесенный сигнал этого преобразователя определяется значением электропроводности материала в зоне непосредственного расположения дефекта, В соответствии со значением этой проводимости изменяют частоту тока, питающего ВТП меньшего диаметра,так, чтобы прсизведение проводимости на частоту оста ва ось неизменным. Это обеспечивает постоянную чувствительность внесенного сигнала ВТП к изменению глубины трещины и, соответственно этому, однозначность связи между глубиной модуляции его сигнала и геометрической глубиной трещины. Основным, отличительным от прототипа признаком, является использование второго вихретокового преобразователя, объединенного с первым в коаксиальную конструкцию и имеющего в несколько раз больший диаметр, который возбуждают током, в несколько раз более высокой частоты,Изобретение осуществляется следующим образом.Осесимметричную, коаксиальную конструкцию, состоящую из двух вихретоковых преобразователей малого (порядка 2 мм) и большого (6-10 мм) диаметров, пошагово перемещают по поверхности материала, Рабочие торцы преобразователей расположены в одной плоскости с минимальным зазором по отношению к поверхности изделия. Одг сканирования обычно выбирают в диапазоне 0,1-0,5 мм. Осуществляют скользящее усреднение вносимого в преобразователь малого диаметра сигнала за 8 шагов сканирования. Скользящее усреднение осуществляется путем суммирования восьми отсчетов, полученных в смежных точках траектории, отстоящих друг от друга на величину шага сканирования При следующем шаге в усреднение включается новая, девятая точка, а последняя, первая по номеру, исключается, и так далее. Влияние поверхностной трещины глубиной 0,5-1 мь начинает сказываться на расстоянии 1,5-2 мм донее, скользящее усреднение по 8 точкам позволяет сохранцть детерминированное влияние трещины, и, в то же время, значительно уменьшить амплитуду случайных изменений сигнала, вызванных влиянием стохастического рельефа поверхности. Деление на 8 при усреднении легко осуществляется в двоичном коде, при реализации способа, сдвигом на три двоичных разряда вправо,Определяют разность усредненных значений сигнала, полученных в смежных точках траектории сканирования, Учитывая то, что шаг сканирования постоянен, эта разность характеризует текущую скорость изменения усредненного сигнала по пути перемещения преобразователя.Предварительно на основе проведенных исследований определяют степень шероховатости поверхности данного типакомпозита. На каждом шаге сканирования текущую скорость изменения усредненного сигнала сравнивают с пороговым значением, поедварительно устанавливаемым по степени шероховатости поверхности материала,При превышении текущей скорости порога на нескольких (от 3 до 7 в зависимости от типа текстуры материала и величины шага сканирования) последовательных шагахсканирования фиксируют наличие дефекта. При этом место расположения дефекта сканируют с уменьшенным шагом. Как правило, шаг уменьшают либо в два, либо в четыре раза в зависимости от типа текстуры углеродсодержащего композита, условий его термообработки.Определяют устойчивые точки перегиба модуляционной характеристики, т,е. зависимости усредненного сигнала, вносимого в ВТП малого диаметра, от пути его перемещения по траектории сканирования, Устойчивой счита.от ту точку перегиба, после которой текущая скорость изменения усредненного сигнала на протяжении нескольких (от 3 до 7) следующих друг за другом после нее шагов сканирования не меняет знак и по величине на каждом шаге и ревы шает порог. Разность значений усредненного сигнала в верхней и нижней точках перегиба модуляционной характеристики является глубиной модуляции.Второй вихретоковый преобразователь большего (6-10 мм) диаметра необходим для определения электропроводности в области расположения трещины в слое, толщина которого сравнима с глубиной выявляемых трещин. Увеличение диаметра ВТП до6-10 мм делает его практически нечувствительным к трещинам длиной до 10 мм, Даже25 30 3540 45 50 55 Способ вихретоковой дефектоскопии немагнитных материалов по авт,св, %1647376, отличаю щи йся тем,что,с целью повышения точности контроля глубины трещин в композиционных материалах, используют вихретоковый преобразователь в виде двух, в несколько раз разлчных по диаметру коаксиальных катушек, которые 5 10 15 20 формула изобретения1770888 10 15 20 25 30 35 40 50 Составитель В.ХандецкийТехред М,Моргентал Корректор П.Гереши Редактор Г.Бельская Заказ 3739 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, 101 возбуждают токами в несколько раз отличающихся частот, при атом наружную катушку возбуждают током более высокой ча. стоты.