Technologia badań nieniszczących i jej zastosowanie (3)

Obwód impulsowy wysokiej częstotliwości defektoskopu ultradźwiękowego generuje impulsowy prąd oscylacyjny o wysokiej częstotliwości, który jest przykładany do piezoelektrycznego kryształu ceramicznego w przetworniku ultradźwiękowym (sondzie), który wzbudza falę ultradźwiękową i przekazuje ją do kontrolowanego przedmiotu, a gdy fala ultradźwiękowa rozchodzi się w kontrolowanym przedmiocie, Kiedy napotkany jest defekt (niejednorodny) na ścieżce akustycznej (ścieżce propagacji fali ultradźwiękowej) fala), na interfejsie zostanie wygenerowane odbicie, a odbite echo zostanie odebrane przez sondę do impulsowego sygnału elektrycznego o wysokiej częstotliwości, wprowadzonego do wzmacniacza odbiorczego defektoskopu. Następnie na ekranie defektoskopu wyświetlany jest przebieg echa (grafika) proporcjonalny do ciśnienia akustycznego echa. Rozmiar liniowe rurki piezoelektryczne można oszacować na podstawie amplitudy wyświetlanego echa, a poziomą linię na ekranie wyświetlacza można dostosować tak, aby była proporcjonalna do czasu propagacji (odległości) fali ultradźwiękowej w ośrodku (powszechnie znane jako „kalibracja”), następnie położenie defektu w przedmiocie obrabianym można określić na podstawie położenia echa na poziomej linii skanowania na ekranie wyświetlacza. Położenie dolnego echa przedmiotu obrabianego na poziomej linii skanowania można również wykorzystać do określenia grubości przedmiotu obrabianego. Przestrzeń zajmowana przez fale ultradźwiękowe nazywana jest polem ultradźwiękowym i obejmuje pole bliskie (N to długość pola bliskiego) i pole dalekie. Rozkład ciśnienia akustycznego w obszarze bliskiego pola nie jest równomierny, natomiast ciśnienie akustyczne w obszarze dalekiego pola zmienia się monotonnie wraz ze wzrostem odległości. Długość obszaru bliskiego pola jest związana ze średnicą płytki przetwornika i długością fali fali ultradźwiękowej, a wiązka ultradźwiękowa w obszarze bliskiego pola jest zbieżna na końcu obszaru bliskiego pola, czyli w punkcie przejścia z obszaru bliskiego pola do dalekiego pola. Średnica wiązki jest najmniejsza (dlatego punkt ten nazywany jest także ogniskiem naturalnym). Po wejściu w pole dalekie wiązka będzie odchylać się pod pewnym kątem.

 Nachylenie krawędzi belki wyraża się kątem półdyfuzji, kąt półdyfuzji wiązki jest taki sam. Jest to związane ze średnicą płytki piezoceramicznego przetwornika kryształowego i długości fali fali ultradźwiękowej. Dlatego w detekcji ultradźwiękowej, aby ocenić wielkość defektu na podstawie amplitudy echa, gdy rozmiar badanego przedmiotu jest mały i mieści się w zakresie obszaru bliskiego pola, zwykle konieczne jest użycie referencyjnego porównawczego bloku testowego do oceny porównawczej, materiału referencyjnego bloku testowego. Charakterystyka akustyczna powinna być taka sama lub podobna do testowanego obiektu i zawierać specjalne sztuczne reflektory o znanej wielkości (takie jak otwory w dnie płaskim, otwory poprzeczne, otwory w kolumnach, rowki itp.), oraz amplitudę echa wykrywającego i ten sam dźwięk. Porównuje się amplitudę ech reflektora procesu (ścieżkę propagacji ultradźwiękowej) i uzyskuje się wielkość ekwiwalentu defektu wyrażoną rozmiarem sztucznego reflektora.

 W przypadku detekcji w polu dalekim, ze względu na duży rozmiar przedmiotu obrabianego, trudno jest wcześniej przygotować próbkę o odpowiednim rozmiarze, a jej przenoszenie i użytkowanie jest niewygodne. Ze względu na fakt, że ciśnienie akustyczne w polu dalekim zmienia się monotonnie wraz ze wzrostem odległości, regularnie określa się zmiany ciśnienia akustycznego echa różnych sztucznych reflektorów, dlatego krzywą odległości i amplitudy można obliczyć za pomocą obliczeń lub pomiarów wstępnych. (określana jako metoda AVG lub metoda DGS) w celu określenia czułości wykrywania i oceny równoważnej wielkości wady. Należy podkreślić, że wielkość wady jest równoważna oszacowana w badaniu ultradźwiękowym, co oznacza, że ​​amplituda echa wady jest taka sama jak amplituda echa sztucznego odbłyśnika o określonej wielkości, ale rzeczywista wielkość wady nie jest taka sama jak wielkość standardowego sztucznego odbłyśnika. Ponieważ na amplitudę echa wady wpływają różne czynniki, takie jak materiał badanego przedmiotu oraz rodzaj, rozmiar, kształt, orientacja, stan powierzchni samej wady, a także związane z charakterystyką własną fali ultradźwiękowej, wprowadza się „równoważnik”. Pojęcie znacznej ilości służy jako miara wielkości defektów. Na przykład, mówimy, że kontrola ultradźwiękowa wykazała, że w pewnym miejscu występuje defekt w otworze z płaskim dnem o średnicy Φ2 mm, co oznacza, że amplituda echa defektu wynosi otwór z płaskim dnem o średnicy Φ2 mm w tym samym miejscu przedmiotu obrabianego (dolna powierzchnia otworu z płaskim dnem jest prostopadła do osi wiązki echa, a amplituda echa współosiowego jest taka sama, jednak rzeczywisty rozmiar obszaru defektu jest często większy niż powierzchnia dolna otworu z płaskim dnem o średnicy Φ2 mm. Ponadto, zgodnie z wynikami badań ultradźwiękowych w celu określenia charakteru wady (jakościowego), problem nie został dobrze rozwiązany, obecnie opiera się głównie na praktycznym doświadczeniu testera, poziomie technicznym i właściwościach materiału badanego przedmiotu, cechach przetwarzania, warunkach itp. Należy zrozumieć, jak dokonać kompleksowej subiektywnej oceny Ogólne etapy metody odbicia impulsu ultradźwiękowego w celu wykrycia ataku:

(1) Wybór ultradźwiękowej powierzchni detekcyjnej - Gdy wiązka ultradźwiękowa jest prostopadła do kierunku, w którym defekt rozciąga się w przedmiocie obrabianym, lub prostopadle do powierzchni defektu, można uzyskać najlepsze odbicie, a współczynnik wykrywania defektów jest najwyższy. Dlatego też na kontrolowanym przedmiocie jako powierzchnię detekcyjną wybiera się powierzchnię przedmiotu obrabianego, która może skierować wiązkę ultradźwiękową możliwie prostopadle do kierunku, w którym może występować defekt. Prawa ilustracja przedstawia ultradźwiękową powierzchnię kontrolną wspólnego przedmiotu obrabianego.

Metoda wykrywania wymagań powierzchniowych

Metoda kontaktowa do wykrywania fali podłużnej ≤3,2μm
Detekcja fali podłużnej przez zanurzenie w wodzie ≤6,3μm
Metoda kontaktowa do wykrywania fali poprzecznej ≤3,2μm
Detekcja kontaktowej fali Farleigha (fali powierzchniowej) ≤0,8μm
Detekcja fali kontaktowej (fali płytowej) ≤1,6μm

Jeżeli powierzchnia próbki nie spełnia wymagań badania, należy przeprowadzić specjalne przygotowanie powierzchni lub zastosować specjalne środki zaradcze (takie jak specjalna metoda łączenia lub kompensacja czułości).

Określenie metody łączenia - Jeżeli pomiędzy sondą ultradźwiękową a kontrolowanym przedmiotem znajduje się powietrze, fale ultradźwiękowe zostaną odbite i nie będą mogły przedostać się do kontrolowanego przedmiotu. Dlatego pomiędzy nimi wymagane jest medium sprzęgające, które w zależności od sposobu sprzęgania można podzielić na kontaktowe, sonda ultradźwiękowa ma bezpośredni kontakt z powierzchnią wykrywania przedmiotu obrabianego, w którym olej, olej transformatorowy, smar, gliceryna, szkło wodne (krzemian sodu Na2SiO3) lub klej przemysłowy, pasta chemiczna, które są stosowane jako środki sprzęgające lub komercyjnie. specjalny środek sprzęgający do badań ultradźwiękowych. Metoda zanurzenia w wodzie - Istnieje pewna grubość piezoelektryczny pierścień ceramiczny pomiędzy sondą ultradźwiękową a powierzchnią wykrywania przedmiotu obrabianego. Grubość warstwy wody różni się w zależności od grubości przedmiotu obrabianego, prędkości dźwięku materiału i wymagań kontrolnych, ale jakość wody musi być czysta, z pęcherzyków i zanieczyszczeń, ma ona zdolność zwilżania przedmiotu obrabianego. 

Temperatura powinna być taka sama jak temperatura kontrolowanego przedmiotu, w przeciwnym razie spowoduje to większe zakłócenia kontroli ultradźwiękowej. Metoda kontaktowa i metoda zanurzeniowa to dwie główne metody łączenia stosowane w badaniach ultradźwiękowych. Ponadto istnieją różne specjalne metody łączenia, takie jak metoda szczeliny wodnej, metoda kolumny strumienia wody, metoda przelewowa, metoda dywanowa i metoda rolkowa. (4) Przygotowanie warunków testowych, wybór odpowiedniego defektoskopu ultradźwiękowego, sondy ultradźwiękowej, wzorcowego bloku testowego (lub programu obliczeniowego wykorzystującego metodę obliczeniową lub krzywą amplitudy odległości, krzywą AVG lub DGS itp. oraz przyrządu przed kalibracją testu (korekta linii bazowej czasu, ustawienie początkowej czułości itp.) (5) Skanowanie inspekcyjne – zeskanuj sondę ultradźwiękową na powierzchni kontrolnej kontrolowanego przedmiotu i upewnij się, że wiązka ultradźwiękowa obejmuje wszystkie obszary podlegające kontroli. (6) Ocena wady – zlokalizować i oznaczyć stwierdzone wady (głębokość i położenie poziome wady w przedmiocie obrabianym), ilościowo (wielkość wady, obszar, długość) oraz w razie potrzeby określić charakter lub rodzaj wady, czyli ocenę jakościową. (7) Rejestracja i ocena – Zapisz wyniki badań, oceń, czy badanie spełnia kryteria techniczne i kryteria akceptacji, wyciągnij wnioski z badania i wyślij raport z badania. wyizolować je do przetworzenia i przekazać zakwalifikowane znaki do następnego procesu produkcyjnego lub programu obrotu. Powyższa procedura jest najbardziej podstawową procedurą wykrywania odbicia impulsu ultradźwiękowego. Podczas rzeczywistej kontroli produktu inspekcja powinna zostać przeprowadzona zgodnie z wymaganiami określonych specyfikacji kontroli lub procedur testowych. Wykrywanie odbicia impulsu ultradźwiękowego jest najpowszechniej stosowaną metodą w badaniach ultradźwiękowych, nie tylko w przemysłowych ultradźwiękowych miernikach grubości, ale także w innych dziedzinach, takich jak pomiary grubości, wykrywanie ryb, sonar podwodny, sondowanie oceanów, topografia dna morskiego i geologia. Wykrywanie strukturalne, medyczna diagnostyka ultradźwiękowa szeroko wykorzystują charakterystykę odbicia fal ultradźwiękowych.