Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ





 

Ультразвуковая дефектоскопия относится к активным методам акустического неразрушающего контроля. Технология активных методов включает первичное воздействие на объект контроля ультразвуковыми волнами от внешнего источника и последующий анализ результатов данного воздействия.

Ультразвуковой волной называется процесс распространения упругих колебаний ультразвуковой частоты в материальной среде. При этом каждая частица, участвующая в волновом движении, колеблется около положения своего равновесия, передавая свою энергию соседним частицам. Отличие звуковых волн от ультразвуковых состоит в частоте колебаний. Волны с частотой от 16 до 20000 Гц относятся к звуковым (данные частоты считаются пределами слышимости звуков для человеческого уха). Упругие колебания с частотой от 20000 до 109 Гц называют ультразвуковыми.

Как правило, для взаимодействия с объектом контроля используются продольные или поперечные ультразвуковые волны. Продольной волной называется такая волна, в которой колебательное движение отдельных частиц происходит в том же направлении, в котором распространяется волна. Поперечной (сдвиговой) волной называют такую волну, в которой отдельные частицы колеблются в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны.

Скоростью распространения звуковой волны (С) называется скорость распространения определённого состояния колебаний в материальной среде.

Скорость распространения продольной волны (т.е. колебательное движение частиц которой происходит в направлении движения волны) в неограниченном твёрдом теле определяется выражением

, где:

Е - модуль Юнга;

n - коэффициент Пуассона;



r - плотность материала.

В металлах скорость продольной и поперечной волн соотносятся как

Споп » 0,55 Спр.

Минимальное расстояние между двумя точками, колеблющимися в одной фазе называют длиной ультразвуковой волны и обозначается l . Длина волны связана с частотой и скоростью распространения соотношением

l = С \ ¦ , где

¦ - частота колебаний волны, 1/сек.

Значения скоростей продольных и поперечных ультразвуковых волн в различных средах приведены в таблице 1. Таблица1

Скорости продольных и поперечных

ультразвуковых волн в различных средах

Материал Скорость продольных волн, м/с Скорость поперечных волн, м/с Плотность среды, г/см3
Алюминий 2,7
Медь 8,9
Сталь Ст-3 7,8
Стекло 2,6
Чугун 3500¸5600 2200¸3200 7,2
Полистирол 1,1
Резина - 1,3
Эпоксидная смола - 1,1
Трансформаторное масло - 0,9
Воздух - 0,0013

В настоящее время ультразвуковая дефектоскопия (УЗД) деталей судового

оборудования в ремонтном производстве применяется для отыскания глубинных и поверхностных дефектов в поршнях и коленчатых валах судовых дизельных двигателей, в подступичных частях осей и шестернях колесных пар, в болтах крепления полюсов тяговых электродвигателей и в сварных швах ответственных деталей. Ультразвуковые дефектоскопы УД2-12 и УЗД-64 обеспечивают обнаружение несплошностей в различных металлах или пластмассах теневым или эхо–методом.

Метод отраженного излучения применяется для поиска внутренних пороков металла, т. е. пороков, не выходящих на поверхность деталей. К внутренним порокам металлических деталей обычно относят: трещины, усадочные раковины, пористость, шлаковые включения и непровары в сварочных швах и т.п.

Метод отраженного излучения основан на свойстве ультразвуковых колебаний частотой выше 20000 Гц проникать вглубь твердого или жидкого тела и отражаться от границ раздела двух сред (воздух – металл, инородные включения – металл, жидкость – газ и т. д.).

Дефектоскопию методом отраженного излучения можно осуществить двумя способами: акустической тени и отраженного излучения.

При первом способе (рис.1, а) контролируемое изделие располагается между двумя индикаторами, один из которых посылает ультразвуковые колебания, а другой их принимает. Если у детали имеется дефект, то часть ультразвуковых колебаний отразится от него и не достигнет индикатора. Вследствие этого за дефектом образуется «акустическая тень».

Рисунок. 1. Схема ультразвуковой дефектоскопии

При втором способе (рис.1, б) оба индикатора располагаются на одной какой-либо стороне детали, а индикатор – приемник воспринимает лишь ультразвуковые колебания, отраженные от дефекта.

Способ акустической тени обладает сравнительно малой чувствительностью, поэтому большее распространение получил способ отраженного излучения с использованием импульсных ультразвуковых дефектоскопов.

Наиболее существенным достоинством дефектоскопии методом отраженного излучения является возможность выявления глубинных дефектов, как у отдельных деталей, так и у деталей, находящихся в сборочных единицах, независимо от материала, из которого они изготовлены. Например, можно выявить дефекты в осях колесных пар, шейках коленчатого вала, не снятого с дизеля, болтах крепления полюсов тягового электродвигателя, находящегося под тепловозом, и т. д.

Недостатком этого метода является необходимость изготовления «своего» индикатора для проверки каждого типа изделия, а иногда и отдельных его участков. Кроме того, метод отраженного излучения требует не только настройки дефектоскопа для проверки каждого типа изделия, но и знания особенностей работы аппаратуры и навыков по расшифровке дефектов.

Технологическая аппаратура

Для выполнения этой работы необходим ультразвуковой дефектоскоп УЗД-64, работающий по принципу отраженного излучения с набором индикаторов. Он состоит из генератора электрических импульсов и генератора развертки, под действием которого электрические импульсы перемещаются по экрану электроннолучевой трубки и блока усилителя.

В качестве генератора импульсов используется конденсатор, который периодически разряжается и через управляемый прибор (тиратрон) посылает импульсы тока в колебательный контур дефектоскопа. Генератором пилообразного напряжения для развертки служит электронная лампа 6Ж4. На лицевой панели дефектоскопа, кроме экрана электроннолучевой трубки, расположены рукоятки режимов работы и рукоятка глубиномера.

Рисунок 2. Принципиальная схема ультразвукового дефектоскопа:

1 – электроннолучевая трубка; 2 – генератор развертки; 3 – усилитель; 4 – импульсный генератор; 5 – приемный индикатор; 6 – передающий индикатор; 7 – контролируемое изделие; 8 – дефект детали; I– служебный импульс;II– донный сигнал;III– эхо-сигнал

Импульсный генератор 4 через равные промежутки времени посылает короткие электрические импульсы на пьезоэлектрическую пластинку передающего индикатора 6, который преобразует эти импульсы в ультразвуковые колебания и направляет их в контролируемое изделие 7. Одновременно с этим вступает в работу генератор развертки 2. При отсутствии дефекта ультразвуковые колебания отражаются от противоположной поверхности изделия (дна) и воспринимаются такой же (или той же) пластиной приемного индикатора 5, где они вновь преобразуются в электрические импульсы, которые поступают в усилитель 3, а затем на вертикально-отклоняющие пластины электроннолучевой трубки 1. На ее экране при этом возникает так называемый донный сигнал.

При наличии в изделии дефекта часть ультразвуковых колебаний вначале отразится от него (эхо-сигнал), а остальная часть отразится от противоположной стороны изделия (донный сигнал). Усиленный эхо-сигнал попадает на вертикально-отклоняющие пластины электроннолучевой трубки раньше донного. Вследствие этого на экране левее донного появится эхо-сигнал от дефекта (см. рис.2). Прием эхо-сигналов происходит в промежутке между двумя очередными электрическими импульсами генератора.

Дефектоскоп позволяет определять местонахождение дефекта и оценивать его размеры. Аппарат работает на переменном токе и подключается к сети, как и магнитные дефектоскопы, трехжильным кабелем, третья жила которого служит для заземления металлических частей дефектоскопа.

Рисунок 3. Индикатор к ультразвуковому дефектоскопу для отыскания трещин в ручьях поршня: 1 – штепсельный разъем; 2 – индукционные катушки; 3,7 – демпферы; 4,6 – пьезоэлектрические пластинки; 5 – поршень; 8 – корпус; 9 – дефект детали; I– начальный импульс;II– сигнал настройки по бездефектному поршню;III– предельная высота сигналов дефектоскопа

 

Индикатор для выявления трещин и рыхлостей против второго ручья поршня 5 дизеля представляет собой плексигласовый корпус 8 (рис.3), в который под углом 45° вставлены плоские (8×3 мм, 5×14 мм) пьезоэлектрические пластинки 4 и 6 и две индукционные катушки 2. Пластины катушки соединены между собой и со штепсельными разъемами 1 при помощи константановой проволоки. Демпфером у каждой пластины служит эпоксидная смола 3 и 7 с резиной в качестве наполнителя. Собственная (резонансная) частота ультразвуковых колебаний индикатора 2,5 МГц.

Для контроля коленчатых валов дизелей Д100 используются пять различных индикаторов. Два из них с метками IIIпредназначены для контроля шатунных шеек, два индикатора с метками К – для контроля коренных шеек валов, индикатор с меткой А – для отыскания поперечных трещин на галтели хвостовика вала под антивибратор.

Индикаторы с метками Ш и К с двумя одинаковыми плоскими пьезоэлектрическими пластинами из титанита бария (толщиной 3 и диаметром 18 мм) служат для выявления поперечных трещин, а индикаторы с одной пластиной – для выявления продольных трещин на шейках вала. Корпусы индикаторов с метками Ш и К различаются между собой только радиусами кривизны контактирующих поверхностей.

Конструктивное оформление и схема индикатора с меткой К для обнаружения поперечных трещин показаны на рисунке 4. Как видно, одна из пластин индикатора служит для передачи, а другая – для приема ультразвуковых колебаний.

Шейки коленчатого вала контролируют поверхностными ультразвуковыми волнами, а проверка ручьев поршня ведется наклонными волнами.

Настройка и проверка работы дефектоскопа по эталонам ведется согласно прилагаемому к аппарату руководству.

 

 

Рисунок4. Индикатор к ультразвуковому дефектоскопу для отыскания трещин у коренных шеек коленчатого вала дизеля: 1 – пьезоэлектрическая пластина; 2 – индукционная катушка; 3 – корпус; 4 – штепсельное гнездо; 5 – демпфер.

 

 

Практическая работа №3









ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.