Технологія неруйнівного контролю та її застосування (1)

Перегляди: 0 Автор: Редактор сайту Час публікації: 20.09.2019 Походження: Сайт

Запитуйте

Звукова хвиля - це різновид поздовжньої хвилі, яку може відчути людське вухо. Його частотний діапазон становить 16 Гц ~ 2 кГц. Частота звукових хвиль нижче 16 Гц називається інфразвуковою, а вища за 2 кГц — ультразвуковою. Як правило, звукові хвилі мають частоту в діапазоні від 2 кГц до 25 МГц і називаються ультразвуковими хвилями. Це механічна вібраційна хвиля, збуджена джерелом механічних коливань у пружному середовищі. Його суть полягає в передачі енергії вібрації у вигляді хвиль напруги. Необхідною умовою є наявність джерела вібрації та пружного середовища, здатного передавати механічні вібрації (фактично включаючи майже всі гази, рідини та тверді речовини), які проникають усередину об’єкта та можуть проходити крізь об’єкт. Використання різних характеристик розповсюдження П'єзоелектричні керамічні перетворювачі в об'єкті, такі як відображення та заломлення, дифракція та розсіювання, затухання, резонанс та швидкість звуку, можна виявити розмір, поверхневі та внутрішні дефекти, зміни тканин тощо, багато об'єктів, і, таким чином, це застосування. Найпоширенішою та важливою технологією неруйнівного контролю є технологія ультразвукового контролю. Наприклад, для медичної ультразвукової діагностики (наприклад, B-ультразвуку), ехолота в океанографії, виявлення риби, топографії морського дна, зондування океану, виявлення геологічної структури, виявлення дефектів промислових матеріалів і виробів, вимірювання твердості, вимірювання товщини, оцінки мікроструктури, перевірки бетонних компонентів, вимірювання вологості п’єцкераміки, аналізу властивостей газового середовища, вимірювання щільності тощо.

Ультразвук має такі характеристики:
1) Ультразвукові хвилі можуть бути ефективними поширюється в таких середовищах, як гази, рідини, тверді речовини та тверді розчини.
2) Ультразвукові хвилі можуть передавати дуже сильну енергію.
3) Ультразвук створює відбиття, інтерференцію, суперпозицію та резонанс. 4) Коли ультразвукова хвиля поширюється в рідкому середовищі, досягнення певного рівня звукової потужності може спричинити сильний вплив на поверхню розділу об’єкта в рідині (на основі 'явища кавітації'), що призводить до технології 'потужного ультразвукового застосування' — наприклад, 'ультразвукове очищення', 'ультразвукове свердління', 'ультразвукове видалення задирок' (разом іменуються як 'ультразвукове' обробка'), тощо. Його також можна використовувати для 'ультразвукового зварювання' таких матеріалів, як пластмаси, за допомогою вібрації потужних ультразвукових хвиль.
~!phoenix_var121_6!~

Ультразвуковий контроль (УЗ), який застосовується в промислових технологіях неруйнівного контролю, є найшвидше зростаючою та найпоширенішою технологією неруйнівного контролю в технології неруйнівного контролю, і він відіграє дуже важливу роль. Метод, який використовується для генерування та отримання ультразвукових хвиль у технології ультразвукового тестування, яка в основному використовує п’єзоелектричний ефект кристалів, тобто дискові кристали пізоелектричної кераміки (такі як кристал кварцу, титанат барію та п’єзоелектрична кераміка, така як титанат цирконат свинцю). Коли під дією відбувається деформація, буде відбуватися електричне явище, тобто зміниться розподіл його заряду (позитивний п'єзоефект). І навпаки, коли до п’єзоелектричного кристала прикладається заряд, п’єзоелектричний керамічний кристал буде деформований, тобто пружно деформований. (зворотний п'єзоефект). Таким чином, ультразвуковий перетворювач (зонд) виготовляється з використанням п’єзоелектричного кристала, і до нього вводиться високочастотний електричний імпульс, і зонд генерує ультразвукові хвилі на тій же частоті, що випромінюється в об’єкт, який перевіряється, і коли приймає ультразвукову хвилю, зонд генерує таку саму частоту. Для виявлення дисплея використовується високочастотний електричний сигнал. На додаток до використання п’єзоелектричного ефекту, у деяких випадках, магнітострикційний ефект (явище, коли сильний магнітний матеріал деформується під час намагнічування, який можна використовувати як джерело вібрації або для вимірювання деформації), і використання електродинамічних методів (наприклад, електромагнітно-акустичних або вихрових методів, описаних далі в цій главі).

Коли ультразвукова хвиля поширюється в пружному середовищі, залежно від співвідношення між вібраційною картиною точки опори середовища та напрямком поширення ультразвукової хвилі ультразвукова хвиля може бути розділена на такі типи

(1) Поздовжня хвиля (L-хвиля, також звана хвилею стиснення, розрідженою хвилею) - характеристика поздовжньої хвилі полягає в тому, що напрямок вібрації частинки звукового середовища збігається з напрямком поширення ультразвукової хвилі (див. малюнок праворуч)

(2) Зсувна хвиля (також відома як S-хвиля, також відома як поперечна хвиля, також відома як T-хвиля, також відома як зсувна хвиля або зсувна хвиля) – характеристикою поперечної хвилі є напрямок вібрації частинки звукового середовища та напрямок поширення ультразвукової хвилі. і взаємозв’язок між площиною вібрації точки зображення та напрямком поширення ультразвукової хвилі далі поділяється на вертикально поляризовану поперечну хвилю (SV хвиля, яка є найбільш часто використовуваною поперечною хвилею в промисловому ультразвуковому тестуванні) і горизонтально поляризовану поперечну хвилю (SH хвиля, також відома як Love Wave-le Libo, насправді є режимом вібрації сейсмічних хвиль).

Один кінець стрижня датчика в зонді поздовжньої хвилі закріплений на твердому тілі великої маси, а інший кінець інкрустований алмазом. Коли індентор не контактує з тестовим зразком (ліворуч а), індентор знаходиться у вільному стані. Після формування поздовжньої вібрації фіксований кінець стрижня датчика є хвильовим вузлом вібрації, а головний кінець стає пучністю вібрації завдяки найбільшій амплітуді, тому довжина стрижня дорівнює 1/4 довжини хвилі вібрації, а частота полягає в тому, що датчик знаходиться на резонансній частоті у вільному стані. Коли кінець датчика повністю затиснутий випробувальним зразком і твердим тілом великої маси, ідеально, щоб обидва кінці стрижня датчика стали вузлами вібраційної хвилі, а довжина стрижня дорівнювала довжині хвилі вібрації, що дорівнювала 1/2, а резонансна частота в цей час дорівнювала подвоєній початковій частоті, коли кінець індентора перебуває у вільному стані.

Коли п'єзоелектрична кераміка натискається на випробовуваний зразок, як правило, між вищезазначеними. Під фіксованим навантаженням для випробувального зразка з однаковим модулем пружності, якщо твердість випробувального зразка нижча, чим більша площа контакту між індентором і його поверхнею, тим більший ступінь затискання кінця індентора стрижня датчика, так що амплітуда вібрації кінця буде меншою, і відповідна точка вібраційної пучності переміщується до фіксованого кінця стрижня. Отже, чим менша довжина хвилі вібрації, тим вища резонансна частота стрижня. Твердість випробного зразка можна визначити, вимірявши зміну резонансної частоти стрижня датчика. Модуль пружності випробного зразка також впливатиме на площу контакту, тобто на зміну резонансної частоти датчика. Таким чином, метод ультразвукового випробування твердості є порівняльним методом вимірювання, і необхідно усунути вплив, використовуючи випробувальний зразок, який має однаковий модуль пружності, і випробувальний зразок як калібрувальний випробувальний зразок. У зонді є стрижень датчика з магнітострикційним ефектом, один кінець якого приварений до сталевого циліндра, циліндр набагато більший за датчик, інший кінець встановлено 136 алмазним пірамідним індентором, котушка збудження знаходиться навколо стрижня датчика, деталь п’єзоелектричного кристала закріплена біля з’єднання стрижня датчика та циліндра.