Способ ультразвукового контроля качества сварных соединений изделий

 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности контроля качества соединений, полученных сваркой давлением, за счет однозначного выявления как крупных, так и мелких непроварое. Предварительно определяют зависимость амплитуды донных эхо-импульсов от размера непровара для различных частот ультразвуковых (УЗ) колебаний и выбирают частоту fi по минимуму амплитуды для изделия с максимально допустимым размером непровара и частоту f2 меньше частоты fi: Затем излучают в изделие импульсы УЗ колебаний и принимают отраженные изделием эхо-импульсы. Измеряют амплитуды донных.эхо-импульсовчастотой ft, прошедших через соединение, и эхо-импульсов частотой fz, отраженных от соединения, и с их помощью определяют качество изделия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 1 табл.

I I (19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4778319/28. (22) 05.01.90 (46) 29,02.92. Бюл. М 8 (71) МОскОВский авиационный технологичеcK A HcTwyr M. К.З.Циолковского (72) А.В;Захаров (53) 620.179.16 (088.8) (56) Дефектоскопия, 1988, O 11, с. 43.

Авторское свидетельство СССР

N 1280526, кл. G 01 и 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 ультразвуковыв импульсы, принимают донйыв ученных сваркой давлением, эа счет однозначного выявления как крупных, так и мелких непроваров. Предварительно определяют зависимость амплитуды донных эхо-импульсов от размера непровара для различных частот ультразвуковых (УЗ) колебаний и выбирают частоту f1 по минимуму амплитудыдля изделия с максимально допустимым размером непровара и частоту

fz меньше частоты f1 Затем излучают в изделие импульсы УЗ колебаний и йринимают отраженные изделием эхо-импульсы. Измеряют амплитудй донных.эхо-импульсов частотой fi, прошедших. через соединение, и эхо-импульсов частотой f2, 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.

Недостатком этого способа является низкая достоверность контроля, обусловленная различной функциональной зависимостью амплитуды донного эхо-импульса в зависимости от размеров дефектов..

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, заключающийся в том, что излучают в изделие эхо-импульсы, измеряют амплитуду 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 соеди1716424 нения в виде дифракционной решетки (и очень малые по.размерам), имеют низкий коэффициент отражения t R(f) ) ультразвука, который может уменьшаться с ростом частоты УЗ, и частотнозависимый коэффициент и рохождения (D(f) 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 зависимости IR(f) !(кривые а и б) и )0(1) (кривые В и Г) для случая взаимодействия ультразвука со строчечными дефектами в титане, имеющими 1 = 0,007 мм и д= 0,03 при различных

„коэффициентах затухания (рассеяния); а () = О (кривая а и в) a (f) = 80x10 Р н п,м. (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, К2, Кз и К4, 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 f1 иТ2, причем fz = f принимают донные эхо-импульсы, причем выбирая эту частоту такой, чтобы амплитуда донных эхо-импульcos на изделии с максимально допустимым размером непровара была минимальной.

Выбор частот f< и fz обусловлен различной частотной зависимостью коэффициентов отражения (R(f) ) и прохождения D(f), которые для строчечных непроваров определяются из соответствующих уравнений:

R(f) = (1) — (2 лд(2 -д}

Р— 11

Р2 2 2 Pk2 2 + k2 2д2 ., 2

+ 2g 2 2, 2 2, ) 10

15 (фиг.1), что более крупные дефекты (которые

30 ля 5

Е - 4 д,,2 — 2 у р — 2,„,,2 а

L =4дМ Ра+2Ул — 4дл— — 2 Ма!2-2д kate

/ а- частотнозависимый коэффициент затухания УЗ на дефектах;

1 — среднее расстояние между контактными (беэ дефектов) участками;

k - -2 а f/Ñ вЂ” вол Новое число (С вЂ” скорость ультразвука в изделии); д- параметр сплошности, равный отношению средней длины контактного участка к1, Анализ уравнений (1), (2) показывает 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 о6разом.

Генератор 1 вырабатывает импульс электрических колебаний, который возбуждает через ключ Кз УЗ преобразователь 5, излучающий в изделие 7 ультразвуковые колебания на частоте f2 (например на 5 МГц), которые, отражаясь. от крупных дефектов зоны соединения 8, приходят обратно на.УЗ преобразователь 5, преобразуются им в электрические импульсы, поступающие через ключ Ki 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 в изделии. Если крупных дефектов в зоне соединения нет (эхо-импульсы от зоны соединения не обнаруживаются), производят следующие операции.

Генератор 1 вырабатывает импульс электрических колебаний, возбуждающий через ключ К4 УЗ преобразователь 6, который излучает в изделие 7 ультразвуковые колебания на частоте f> (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, поступающие через ключ К на вход резонансного усилителя 3, настроенного на частоту преобразователя

6. С выхода резонансного усилителя 3 дон- 5 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 различными 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- 20 ров непроваров приводит сначала к возрастанию амлитуды донного эхо-импульса, а затем и к появлению эхо-импульсов от дефектной эоны соединения. В таблице показаны также недостатки анало- 25 га и прототипа.

Формула изобретения

1. Способ ультразвуковото контроля качества сварных соединений изделий;заклю30

Т

Прототип

Размер дефектов, мкм

Предлагаемый способ

Аналог

° Ю

Сигналы зоны на

5 МГц от Г игнал ат,,донный, зоны на 1сигнал на 1 5 МГц I5 МГц

0,8

0,8

0,8

0,7

0,7

80-100

50-80

20-30

5-10

Оз2

0,055

0,02

0,2

0,055

0,02

О,б

0,6

0,5

О,ч5

0,02

0,2

0,055

0,02

Сигнал от Донный зоны на сигнал на

5 МГц 10 МГц чающийса 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, отличающийся 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 1 ультразвуковых колебаний, отражающихся от донной поверхности, такой, чтобы амплитуда донных эхо-импульсов на изделии с максимальным допустимым размером непровара была минимальной, выбирают частоту f2 ультразвуковых колебаний, отра- жающикся от соединения, меньшей частоты

f> а качество изделия определяют по амплитудам разночастотных эхо-импульсов, 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбирают частоту fz ультразвуковых колебаний, отражающихся от соединения, из условия fz = f1/2.

1716424

408. /

Составитель А. Захаров

Техред М.Моргентал Корректор

Редактор С. Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 609 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ври ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5