Способ ультразвукового контроля изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1789917 А 19) 01 М 29/ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ У СВ К АВТО нтроль труб для маодов, М.: Металлуртразву ь испо паяно бшивки. тический в регистмпеданса его касаающим в овых часдостатками такого способачувствительность контрость использования способаелкоячеистых сот,иболее близким техническпредлагаемому являетсяконтроль изделий с исполдных струй воды в качеств является, невоэдля конт низкаможнроля м1 им решел ьтразвузованиеме контактнием ковой свобо(56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, Справочник./Подред, В.В. Клюева, т. 2, М.: Машиностроение,1986,Неразрушающий когистральных нефтепровгия, 1985, с, 139 - 151.(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к неразру- шающему контролю. Цель изобретения - повышение качества контроля паяного Изобретение относится к уль вому дефектоскопии и может быт зовано для выявления дефектов соединения мелкоячеистых сот и оИзвестей импедансный акус метод контроля, заключающийся рации изменения механического и контролируемого изделия в зоне ния С преобразователем, возбужд изделии изгибные колебания звук тот. соединения мелкоячеистых сот, Способ заключается в том, что возбуждают ультразвуковые колебания. принимают отраженные эхо-сигналы, В качестве контактной жидкости используют воду, подаваемую под давлением на контролируемое изделие, при этом сотовые ячейки заполняют направленной струей воды до вытеснения пузырьков воздуха, а ультразвуковые колебания возбуждают в стенке сот путем ввода в их поверхность продольной ультразвуковой волны под углом 85-870, Между соплом для подачи воды может быть установлен перед ультразвуковым преобразователем в направлении сканирования экран, расход жидкости через сопло устанавливают 1-1,5 л/мин. 1 з. и. ф лы, 3 ил. нои среды ультразвука, При этом ультразвуковые преобразователи выполняются в виде форсуночных коробок, установленных на некотором расстоянии от контролируемого изделия.При ультразвуковом контроле паяныхсотовых конструкций этот способ также не дает положительных результатов. Вода, используемая в качестве контактной среды, не заполняет полости сотовых ячеек ввиду малых их объемов и высокого поверхностного натяжения воды, Остающиеся в ячейках пузырьки воздуха препятствуют вводу ультразвуковых колебаний в стенки ячеек, Используемые углы падения ультразвуковых колебаний не обеспечивают их ввод в стенки сот и прием отраженных волн при применении эхо-импульсного метода контроля со стороны открытых торцов сот, Боль 1789917шие габариты ультразвуковых преобразователей не позволяют проводить односторонний контроль малогабаритных изделий, не обеспечивают необходимую чувствительност,Цель изобретения - повышение качества контроля паяногосоединения мелкоячеистых сбт- путей ввьда ультразвуковых колебаний в стенки сотовых ячеек и регистрации отраженных от непропаянных торцов сот ультразвуковых колебаний, по наличию которых и судят о качестве паяной конструкции,Поставленная цель достигается тем, что в изделии возбуждают ультразвуковые колебанияя ультразвуковым преобразователем и принимают отраженные зхо-сигналы, при этом в качестве контактной жидкости используют воду, подаваемую под давлением на контролируемое изделие с помощью сопла, сотовые ячейки заполняют направленной струей воды до вытеснения пузырьков воздуха, а ультразвуковые колебания возбуждают в стенках сот путем ввода в их поверхность продольной ультразвуковой волны под углом 85 - 87, При автоматическом контроле сопла для подачи контактной воды устанавливают перед ультразвуковым преобразователем в направлении сканирования, между соплом и преобразователем помещают экран и расход жидкости через сопла устанавливают 1,0 - 1,5 л/мин.В отличии от прототипа в предлагаемом способе ультразвуковой контроль изделия проводят, предварительно погрузив его в ванну с жидкостью, зхо-импульсным методом с одной стороны - со стороны открытых торцов паяных сот, обеспечивая ввод и прием отраженных ультразвуковых колебаний, Направленная струя жидкости используется для заполнения водой полостей ячеек и вытеснения пузырьков воздуха, препятствующих вводу в стенки ячеек ультразвуковых колебаний, Преобразователь, используемый для контроля. выполнен по раздельно- совмещенной схеме, Излучатель и приемник ультразвуковых колебаний объе динены в общий малогабаритный блок. При автоматическом контроле малогабаритный блок преобразователей совмещают с соплом формирования струи жидкости, которые в целях устранения ложных срабатываний и повышения надежности контроля разделены экраном,На фиг, 1 представлена конструкция изделия с сотами, вид спереди; на фиг. 2 - сотовая конструкция, вид сверху; на фиг. 3 - пример конкретной реализации способа при автоматическом контроле сотовых конструкций, нап ример, кольцевой формы. Показателем качественного паяного со единения сотовой конструкции является от.сутствие зазора между торцами сотовыхячеек 2 с обшивкой 1 и наличие галтели 3,5 образованной припоем (фиг. 1 и 2). При ультразвуковом контроле показателем дефектаб(фиг, 1) является наличие акустической границы раздела между торцами сот и обшивкой. Ультразвуковые колебания, излучаясь"0 преобразователем 4, вводятся в стенку сотовой ячейки под углом а(фиг, 1), распространяясь по стенкам сотовых ячеек,ультразвуковые волны отражаются от непропаянных торцов сот. Отраженные ультразвуковые волны принимаются приемнымпреобразователем 5 (фиг, 1),Известно, что для возбуждения различных типов волн углы ввода ультразвуковыхколебаний в поверхность изделия практи 20 чески не превышают 70. В результате проведенных экспериментов авторамиустановлено, что наибольшая амплитудавводимых в стенки сотовых ячеек ультразвуковых колебаний соответствует углам вводаболее 80 и с увеличением угла изменяетсянезначительно, Оптимальным углом вводаявляется угол, выбранный в диапазоне 85 -87. Выбор угла ввода в пределах этого диапазона обеспечивает при малых габаритах30 преобразователя наибольшую амплитудувводимых в изделие ультразвуковых колеба- .ний и высокую чувствительность контроля(1-2 непропаянные сотовые ячейки). Наличие диапазона углов ввода позволяет сни 35 зить требования к точности обеспеченияуглов при изготовлении преобразователя,позволяет упростить его конструкцию и использовать типовую технологию изготовления преобразователя,40 Использование углов ввода колебанийменьше 85 ведет к увеличению габаритовпреобразователя. Выполнение угла вводаболее 87 вызывает уменьшение амплитудывводимых в изделие колебаний и появление45 зхо-сигналов, отраженных от дна (обшивки)сотовых ячеек, Ультразвуковые колебанияраспространяются в жидкости, заполняющей полость сотовой ячейки, их скоростьмало отличается от скорости рэспростране 50 ния ультразвуковых волн в стенках ячейки,а интенсивность отраженного сигнала этихколебаний резко возрастает помере увеличения угла ввода свыше 87,В предлагаемом решении ультразвуковой контроль сотовой конструкции производят в жидкой среде, в качестве которойиспользована вода. Однако при погружениисотовой конструкции в воду в сотовыхячейках образуются воздушные пробки10 20 25 1,0 мм. С помощью насоса 11, погруженногов емкость с водой 12, жидкость подается в 30сопло 9. Для поддержания постоянного ультразвуковь,х колебаний в стенки сотовых ячеек. Применение воды в качестве жидкой среды, например, по сравнению с керосином более технологично и совершенно безвредно для обслуживающего персонала. Для заполнения сотовых ячеек водой авторами предложен способ вытеснения пузырьков воздуха из сотовых ячеек направленной в полость ячейки под давлением струей жидкости.Пример реализации способа при автоматическом контроле сотовых конструкций кольцевой формы приведен на фиг, 3. Деталь 7 помещают в ванну 10, заполненную водой. Над поверхностью сот располагают ультразвуковой преобразователь 8 и сопло 9, обьединенные в общий блок и разделенные экраном 13. Между поверхностью сот и плоскостью преобразователя 8, а также между поверхностью сот и торцом сопла 9 оставляют зазор, который предотвращает износ и повреждение сопла и преобразователя, а также возможное при касании смятие стенок сотовых ячеек. Экран 13 устанавливают без зазора с поверхностью сот. Для предотвращения смятия сотовых ячеек экран выполняют из эластичного материала, например резины, толщиной 0,5 уровня воды в ванне 10, достаточно для того, чтобы наконечник сопла 9 и преобразователь 8 были погружены в жидкость, ванна 10 снабжена трубкой слива воды в емкость 12. Вода циркулирует в замкнутой системе и ее расход не происходит (за исключением испарения и выноса деталью). Вращение сотовой конструкции в ванне 10 осуществляется с помощью иЗвестных устройств с электроприводом (не показано).Ультразвуковой преобразователь 8 выполненн по раздельно-совмещенной схеме.При ручном контроле способ реализуется следующим образом.Контролируемое иэделие погружают в ванну с водой таким образом, чтобы уровень жидкости был на 5 - 10 мм выше поверхности свободных торцов сот и обеспечивался свободный доступ к полостям ячеек, С помощью, например, груши- спринцовки производят заполнение сотовых ячеек водой, для чего из груши выдавливают воздух, погружают ее наконечник в ванну с водой, где находится контролируемое изделие, наполняют грушу водой, не вынимая наконечника груши из воды, перемещают его к поверхности сот и, расположив его вертикально к плоскости свободных торцов сот, постепенно выдав 35 45 50 55 ливают жидкость из груши, направляя струю воды во внутреннюю полость ячеек, перемещают наконечник груши вдоль сот, обеспечивая заполнение их жидкостью. Направленная под давлением струя воды вытесняет воздух иэ полостей ячеек и заполняет их водой. Процесс заполнения сот водой контролируется визуально. Если в сотах просматриваются пузырьки воздуха, процесс повторяют. Не вынимая изделия иэ жидкости, со стороны открытых, заполненных водой полостей ячеек устанавливают на иэделие ультразвуковой преобразователь и, сканируя изделие преобразователем, проводят контроль. В случае наличия непропаянных с обшивкой торцов сот на экране дефектоскопа появляется эхо-сигнал, являющийся признаком дефекта.При автоматическом контроле изделий в виде колец способ реализуется следующим образом (фиг. 3). Изделие погружают в ванну с жидкостью и включают подачу воды в сопло. Затем включают привод вращения изделия, Вращение изделия должно происходить в направлении от сопла подачи воды к ультразвуковому преобразователю. Струя жидкости иэ сопла вытесняет воздух иэ полости ячеек и заполняет их водой, Заполненные водой ячейки при вращении детали поступают в рабочую зону преобразователя, где происходит контроль.Экспериментально установлено, что для гарантированного заполнения полостей сотовых ячеек водой расход жидкости через сопло должен быть в пределах 1,0-1,5 л/мин, При расходе меньше 1 л/мин заполнение сотовых ячеек водой не происходит. При расходе более 1,5 л/мин интенсивное вытеснение пузырьков воздуха и воды из полостей ячеек ведет к появлению ложных эхо-сигналов и срабатыванию дефектоскопической аппаратуры. Возможное все же появление пузырьков воздуха и потоков жидкости в зоне преобразователя при оптимальном расходе воды через сопло предотвращается экраном между преобразователем и соплом.Эффективность предложенного способа ультразвукового контроля заключается в обеспечении контроля паяного соединения мелкоячеистых сот и обшивки путем заполнения полостей сотовых ячеек контактной жидкой средой, в качестве которой использована вода, ввода в стенки ячеек ультразвуковых колебаний и приема отраженных эхо-сигналов, в простой технологии ручного контроля, в возможностиавтоматизации контроля при минимальных затратах.Эффективность и редложенного способа подтверждена экспериментально. Спо1789917 лОс)гООУ соб может быть рекомендован для использования в промышленности для контроля формула изобретения 1, Способ ультразвукового контроля изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают ультразвуковые колебания ультразвуковым преобразователем и принимают отраженные эхо-сигналы, при этом в качестве контактной жидкости используют воду, подаваемую под давлением на контролируемое изделие с помощью сопла, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества контроля паяного соединения мелкоячеистых сот, сотовые ячейки заполняют направленной струей воды до вытеснения качества паяных соединений мелкоячеИСТЫХ СОТ. пузырьков воздуха, а ультразвуковые колебания возбуждают в стенках сот путемввода в их поверхность продольной ультразвуковой волны под углом 85 - 87 О. 2, Способпоп,1, отличающийся тем, что при.автоматическом контроле сопло для подачи контактной воды устанавливают перед ультразвуковым преобразователем .в направлении сканирования, между соплом и преобразователем помещают экран и расход жидкости через сопло устанавливают 1 - 1,5 л(мин.1789917 орректор С.Юско дактор Т,Куркова изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 346ВНИИ асс сгООЪг оставитель О.Капша хред М.МоргенталТираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5