Способ дефектоскопии изделий акустическим методом

 

Союз Соввтскии

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22} Заявлено 170З76 (21) 23З8212/25-28 с присоединением заявки И— (23) Приоритет— (53) М. Кл.

G 01 N 29/04

Государственный комитет

СССP но делам изобретений н открытий (53) УДК 620. 179.

1б{088.8) Опубликовано 25.02.79. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 2802.79 (72) Авторы изобретения

В.С.Ямщиков, Е.Е.Сидоров, Ю.Н.Бауков, ч .Л.Гаврилов, Г.П.Веселов и Б.Т.Баталов (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени .горный институт (54) СПОСОБ ДЕФЕКТОСКОПИИ ИЗДЕЛИЙ

АКУСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Изобретение относится к нераэрушающей дефектоскопии изделий и может быть использовано для контроля неоднородных объектов в виде упругих слоев, связанных с упругим основанием, толщина которого значительно больше общей толщины слоев, а также для обнаружения дефектов связи слоя с основанием в области контроля слоистых материалов, например в практике эксплуатации дорожных покрытий и облицовок водоотводных каналов и в контроле эа состоянием тюбинговой крепи в шахтном строительстве.

Известны устройства, в которых реализуется способ, заключающийся

В возбуждении в изделии колебаний на резонансных частотах изделия, а по изменению частоты резонанса судят о состоянии изделия (1). Этот способ главным образом применяется для контроля качества клеевых соединений тонких металлических или пластмассовых пластин, имеющих стабильные характеристики вдоль всего изделия.

Известен способ ультразвукового контроля слоистых изделий, заключающийся в том, что в изделиях с по,мощью одного преобразователя возбуждаются вынужденные толщинные непрерывные колебания в определенном диапазоне частот и по изменению режима возбуждеиия изделия судят о наличии дефекта (2).

Однако этот способ применим лишь при контроле качества изделий небольшой толщины иэ материалов с достаточно малым затуханием. В изделиях же с большим затуханием и значительной толщины добиться ярко выраженного резонансного режима колебаний по толщине изделия затруднительно.

Для однозначности определения расслоения в изделии при контроле известным способом качества склейки необходимо, чтобы толщина изделия, а также физические свойства его материала были постоянны вдоль всего изделия, так как в противном случае практически невозможно определить, какими причинами будут обусловлены изменения режима возбуждения — качеством связи слоев в изделии или же неоднородностью объекта контроля.

Кроме того, нри возбуждении толщинных колебаний в иэделии резонансный режим будет также зависеть от качества верхней и нижней поверхностей слоя, так как при значительной шеро ховатости поверхностей стабильное

648902 резонансное возбуждение толщинных колебаний в объекте контроля будет невозможным. И, наконец, при контроле качества связи тонкого слоя с упругим основанием с помощью известного способа необходимо, чтобы акустическое сопротивление слоя было 5 близко или же меньше акустического сопротивления основания.

Цель изобретения — определение дефектов в неоднородных многослойных изделиях. ю

Для этого по предлагаемому способу возбуждают изгибные колебания, принимают их с помощью приемника, расположенного в зоне дефекта, снимают амплитудно-частотную характеристику изделия5 в диапазоне частот, определяемом минимально и максимально возможными размерами дефекта, а по отклонению амплитудного интегрального параметра характеристики от эталонного значения су- у дят о дефектности изделия.

На чертеже изображена структурная схема устройства, предназначенного для осуществления предлагаемого способа, Устройство содержит электродинамический вибратор 1, питаемый звуковым генератором 2, приемник 3, широкополосный усилитель 4 и самописец 5.

Способ осуществляется следующим образом.

В контролируемом объекте с помощью излучателя непрерывно возбуждают изгибные колебания путем сканирования частоты возбуждающего сигнала в заданном частотном диапазоне, определяемом ми- Зо нимальным и максимальным размерами дефекта, подлежащего определению, при постоянном значении возбуждающего сигнала. Производят прием иэгибных колебаний с помощью приемника, расположен-40 ного в зоне возможного дефекта; определяют амплитудно-частотную характеристику объекта контроля в данном частотном диапазоне и по интегральному параметру амплитудно-частотной ха- 45 рактеристики посредством сравнения с эталонным значением судят о наличии дефекта.

При наличии прочного контакта слоя (или системы слоев) с основанием коле-О бания определенной частоты, возбуждаемые в слое, демпфируются основанием.

При образовании дефекта связи слоя с основанием наблюдается резонансное возбуждение области слоя, находящейся под расслоением, на собственных частотах иэгибных колебаний, т.е. в данной области слоя образуются интенсивные изгибные колебания, характеристики которых определяются в основном размерами и формой дефекта, толщиной 6О слоя, физическими характеристиками материала слоя и основания, которое, в свою очередь, определяет граничные условия изгибно колеблющейся области слоя над дефектом, При изменении час- 65 тоты возбуждения участок слоя, расположенный над дефектом, возбуждается как на основании, так и на последующих изгибных модах. Вследствие же того, что реальный объект обычно имеет сложную структуру (многослойность,наличие арматуры, неоднократность по толщине и по простиранию), а также вследствие того, что дефект может иметь различную форму, амплитудночастотная характеристика объекта в диапазоне возможных иэгибных колебаний участка над расслоением имеет сложный характер в виде непрерывной фигуры, состоящей из значитель,ного числа резонансных пиков различной амплитуды. Причем форма кривой амплитудно-частотной характеристики объекта изменяется при переходе от точки к точке вдоль трассы контроля. Это не позволяет судить о наличии дефекта только по характеру измерения амплитуды и частоты резонансов объекта. Величина, пропорциональная интегралу от амлитуды изгибных колебаний слоя по частоте в заданном диапазоне частот амплитудно-частотной характеристики, является стабильным параметром, малоиэменяющимся при передвижении вдоль объекта. В тс же время наличие отслоения приводит к увеличению данного параметра от трех и более раэ в зависимости от площади дефекта. Это объясняется тем, что при наличии дефекта интенсивно возбуждаются несколько изгибных мод участка слоя над дефектом, которые иэ-за низкой добротности системы вносят амплитудный вклад во всем частотном диапазоне измерения. Вследствии суммирования амплитуд колебаний внутри целевого диапазона частот становится безразличен вопрос о форме дефекта. Необходимо лишь, чтобы резонансные частоты изгибных мод попадали в данный диапазон измерения. Причем из-за большого различия в величине интегрального параметра амплитудно-частотной характеристики объекта в случаях отсутствия и наличия дефекта, как показал эксперимент, на результат изменений мало влияет неоднородность объекта по простиранию и по толщине, нестабильность контакта с объектом как излучателя, так и приемников колебаний. В связи с тем, что измеряется интегральный параметр, а не отдельная характеристика физической величины предлагаемый способ позволяет контролировать объекты со сложной структурой слоя, а также объекты с криволинейной поверхностью слоя, как, например, тюбинговую крепь в шахтном строительстве.

Частотный диапазон, в котором производятся измерения, выбирают из условия попадания в него хотя бы. трех иэгибных мод участков слоя над

648902 о о о о о а о о о о о о Oо о о o о о о о о o o î î î î о а о о о o g o о о о о о о о о о

Составитель Т.Головкина

Редактор Т.Иванова Техред Х. Петко Корректор А. Гриценко

Заказ 547/42 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4 дефектом с минимальным и максимальным характеристическими размерами, задаваемыми, исходя иэ технологических требований контроля. Выбрать рабочий диапазон можно теоретически, I рассчитывая резонансные частоты изгибных колебаний круглой пластины с размерами, соответствующими минимальному и максимальному размерам дефекта, или же экспериментально с помощью моделирования.

При производстве контроля иэмери- lO тельная система перемещается вдоль объекта с шагом измерения, равным характеристическому размеру минимального отслоения. Наличие нарушения связности слоя с основанием опреде- )5 ляется путем сравнения величины площади под кривой амплитудно-частотной характеристики с эталонной, полученной для бездефектного объекта.

Формула изобретения

Способ дефектоскопии изделий акустическим методом, заключающийся в том, что в иэделии возбуждают с помощью излучателя непрерывные упругие колебания и в заданном диапазоне частот изменяют частоту этих колебаний, о т л и ч а ю щ и R с я тем, что, с целью определения дефектов в неоднородных многослойных изделиях, возбуждают изгибные колебания, принимают их с помощью приемника, расположенного в зоне дефекта, снимают амплитудно-частотную характеристику изделия в диапазоне частот, определяемом минимально и максимально возможными размерами дефекта, а по отклонению амплитудного интегрального параметра характеристики от эталонного значения судят о дефектности изделия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 104129, кл. G 01 N 29/04, 1954.

2. Авторское свидетельство СССР

М 105224, кл. G 01 N 23/04, 1954.