Способ ультразвукового контроля изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Цель изобретения - повышение качества контроля паяного 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 85-87°. 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. п. ф-лы, 3 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 6 01 М 29/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4915631/28 (22) 17,01,91 (46) 23.01,93. Бюл. ¹ 3 (71) Московское научно-производственное объединение "Союз" (72) О.B. Капшар и Б.В. Никонов (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник./Под ред, В.В. Клюева, т. 2, М.: Машиностроение, 1986, Неразрушающий контроль труб для ма- гистральных нефтепроводов, М.: Металлургия, 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 ультразвуковому дефектоскопии и может быть использовано для выявления дефектов паяного соединения мелкоячеистых сот и обшивки.

Известей импедансный акустический метод контроля, заключающийся в регистрации изменения механического импеданса контролируемого изделия в зоне его касания C преобразователем, возбуждающим в изделии изгибные колебания звуковых частот.

Недостатками такого способа является низкая чувствительность контроля, невозможность использования способа для контроля мелкоячеистых сот, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ультразвуковой контроль изделий с использованием свободных струй воды в качестве контакт Ы 1789917 А1 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 85-87 . 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. флы, 3 ил. ной среды ультразвука. При этом ультразвуковые преобразователи выполняются в виде форсуночных коробок, установленных на некотором расстоянии от контролируемого изделия.

При ультразвуковом контроле паяных сотовых 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. Боль1789917 шие габариты ультразвуковых преобразователей не позволяют проводить односторонний контроль малогабаритных изделий, не обеспечивают необходимую чувствительность.

Цель изобретения — повышение качества контроля паяного соединения мелкоячеистых сот путей" ввода 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 эхо-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 — 87О, 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, эхо-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 раздельносовмещенной 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, например, кольцевой формы.

Показателем качественного паяного со единения сотовой конструкции является от.сутствие зазора между торцами сотовых ячеек 2 с обшивкой 1 и наличие галтели 3, образованной припоем (фиг. 1 и 2). При ультразвуковом контроле показателем дефекта б (фиг. 1) является наличие акустической границы раздела между торцами сот и обшивкой. Ультразвуковые колебания, излучаясь 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 приемным преобразователем 5 (фиг, 1).

Известно, что для возбуждения различных типов волн углы ввода ультразвуковых колебаний в поверхность изделия практически не превышают 70О. В результате проведенных экспериментов авторами установлено, что наибольшая амплитуда вводимых в стенки сотовых ячеек ультразвуковых колебаний соответствует углам ввода более 80 и с увеличением угла изменяется незначительно, Оптимальным углом ввода является угол, выбранный в диапазоне 85—

87О. Выбор угла ввода в пределах этого диапазона обеспечивает при малых габаритах

30 преобразователя наибольшую амплитуду вводимых в изделие ультразвуковых колеба- . ний и высокую чувствительность контроля (1-2 непропаянные сотовые ячейки). Наличие диапазона углов ввода позволяет снизить требования к точности обеспечения углов при изготовлении преобразователя, позволяет упростить его конструкцию и использовать типовую технологию изготовления преобразователя, 40 Использование углов ввода колебаний меньше 85 ведет к увеличению габаритов преобразователя. Выполнение угла ввода более 87 вызывает уменьшение амплитуды вводимых в изделие колебаний и появление

45 эхо-сигналов, отраженных от дна (обшивки) сотовых ячеек. Ультразвуковые колебания распространяются в жидкости, заполняющей полость сотовой ячейки, их скорость мало отличается от скорости распространения ультразвуковых волн в стенках ячейки, а интенсивность отраженного сигнала этих колебаний резко возрастает по мере увеличения угла ввода свыше 87 .

В предлагаемом решении ультразвуковой контроль сотовой конструкции производят в жидкой среде, в качестве которой использована вода. Однако при погружении сотовой конструкции в воду в сотовых ячейках образуются воздушные пробки (пузырьки), которые препятствуют вводу

1789917

20

1,0 мм. С помощью насоса 11, погруженного в емкость с водой 12, жидкость подается в 30 сопло 9. Для поддержания постоянного ультразвуковых 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 0,5уровня 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 выполнен 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, грушиспринцовки 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 выдав35

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, явля-. ющийся 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 возможности автоматиэации контроля при минимальных затратах.

Эффективность и редложенного способа подтверждена экспериментально. Споi 789917 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 шийся 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 путем ввода в их поверхность продольной ультразвуковой волны под углом 85 — 87О.

2, Способ пои, 1, отл ича ю щи йс я 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 ао Ъчсг

ID (Составитель О.Капшар

Техред М.Моргентал Корректор С.Юско

Редактор Т.Куркова

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

Заказ 346 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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