Ультразвуковой контроль

1. Ультразвуковой контроль

Часть вторая

2. Методы Ультразвукового контроля

Эхо-импульсный
Теневой
метод
метод
Зеркально-теневой метод

3. Эхо-импульсный метод

Один
и тот же преобразователь
является как генератором так и
приёмником колебаний
Показывает информацию о глубине
залегания и размере дефекта
Безопасная работа

4. Координаты дефекта

B
B
A
Нет сигнала от дефекта А (неправильная
ориентация)

5. Теневой метод

Генератор
и приёмник
располагаются на
противоположных сторонах
образца
Наличие дефекта определяется по
уменьшению амплитуды
прошедшего сигнала
Невозможность определения
координат дефекта

6. Теневой метод

Генератор
Прошедший
сигнал
Приёмник

7. Незначительный дефект

Значительный
дефект
Г
Г
Прошедший
сигнал
уменьшился
П
П
Прошедший сигнал
исчез

8. Теневой метод

Преимущества
Недостатки
Слабое
Не определяются
затухание
координаты дефекта
Нет износа
Дефект не может быть
идентифицирован
Отсутствие
мёртвой зоны
Не выявляет
вертикальных дефектов
Ориентация не
имеет значения Требуется автоматизация
контроля
Необходим доступ к
обоим поверхностям

9. Эхо-зеркальный метод

Г
П

10. Эхо-зеркальный метод

Г
П

11. Длина импульса

Высокочастотный электрический импульс
возбуждает пьезоэлектрическую пластинку
Колебания пластинки сначала возрастают до
максимума амплитуды, а затем затухают
Максимум
10%от
максимума
Пространственная длительность импульса

12. Длина импульса

Чем
длиннее импульс, тем больше
проникающая способность звука
Чем
короче импульс, тем выше уровень
чувствительности и разрешения
Короткий импульс, 1или
2 цикла

13. Длина идеального импульса

5 циклов для контроля сварки

14. Звуковой луч

Мёртвая
зона
Ближняя зона или зона
Френеля
Дальняя зона или зона
Фраунгофера

15. Звуковой луч

БЗ
ДЗ
Изменения
интенсивности
Экспоненциальная
зависимость
Расстояние

16. Звуковой луч

Ближняя зона
Измерение
толщины
Обнаружение
дефектов
Определение
размеров только
крупных дефектов
Дальняя зона
Измерение
толщины
Обнаружение
дефектов
Определение
размеров любых
дефектов

17. Ближняя зона

2
D
Ближняя зона
4
V
f
2
D f
Ближняя зона
4V

18. Ближняя зона

Чему равна длина ближней зоны
преобразователя продольных волн
частотой 5МГц с диаметром
пьезопластины = 10 мм в стали
2
D f
Ближняя зона
4V
2
10 5,000,000
4 5,920,000
21.1mm

19. Ближняя зона

2
D
Ближняя зона
4
Чем
2
D f
4V
больше диаметр
пьезопластины , тем больше длина
ближней зоны
Чем больше частота, тем больше
ближняя зона
Чем меньше скорость , тем больше
ближняя зона
Диаметр пьезопластинки увеличился, как при
этом меняется частота колебания ?

20. Расширение пучка

В
Расширение пучка
дальней зоне звуковые импульсы
расширяются по мере того как они
удаляются от кристалла
θ /2
θ
K
KV
Sin
или
2 D
Df

21. Расширение пучка

K
KV
Sin
или
2 D
Df
Крайний
луч,K=1.22
20dB,K=1.08
6dB,K=0.56
Акустическая ось

22. Раскрытие луча

K
KV
Sin
или
2 D
Df
Чем
больше диаметр, тем меньше
раскрытие луча
Чем выше частота, тем меньше
раскрытие луча
Какой преобразователь имеет больше угол
раскрытия, продольный или поперечный?

23. Раскрытие луча

Какое
раскрытие луча имеет
преобразователь продольной волны с
диаметром пьезопластины 10мм и
частотой 5МГц
KV
Sin
2
Df
1.08 5920
5000 10
o
0.1278
7.35

24. Контроль у поверхности

25. Контроль у поверхности

26. Контроль у поверхности

27. Звук на границе раздела

Звук
либо отразится, либо
пройдёт во вторую среду
Отраженный
Граница
раздела
Пройденный

28. Падение не под прямым углом

Угол
60o
отражения = углу падения
60o

29. Падение не под прямым углом

Поперечная
Продольная
60o
Волновое преобразование
Продольная
60o

30. Падение не под прямым углом

Падающий луч
Прошедший луч
Звук преломляется из-за различных
скоростей звука в двух материалах

31. Закон Снеллиуса

падающий
Материал 1
Материал 2
преломленный
Sin угла падения
Скорость _в _ материале_ 1
Sin угла преломления
Скорость _ в _ материале_ 2

32. Закон Снеллиуса

Продольная
волна
20
Закон Снеллиуса
Sin угла падения
Скорость _в _ материале_ 1
Sin угла преломления
Скорость _ в _ материале_ 2
Орг.
стекло
сталь
48.3
Sin 20
2730
Sin 48.3 5960
0.4580 0.4580
Продольная
волна

33. Закон Снеллиуса

Продольная
волна
15
Закон Снеллиуса
Sin угла падения
Скорость _в _ материале_ 1
Sin угла преломления
Скорость _ в _ материале_ 2
Орг.
стекло
Сталь
Sin 15
2730
Sin _ R 5960
5960
SinR Sin15
2730
34.4
Продольная
волна
SinR 0.565
R 34.4

34. Закон Снеллиуса

Продольная
волна
20
Орг. стекло
Сталь
48.3
Продольная
волна
24
Поперечная волна

35. Первый критический угол

Продольная
волна
Продольная волна
отражается при 90 градусах
27.4
Продольная
волна
33
Поперечная волна

36. Второй критический угол

Продольная
волна
Продольная
волна
57
90
Поперечная волна
(Поверхностная
волна)
Поперечная волна преломленная при 90 градусах
Поперечная волна становится поверхностной

37.

Продольная
волна
Расчёт первого
критического угла
27.2
Sin I
2730
Sin 90 5960
Орг. стекло
Сталь
Sin
90
1
Продольная
волна
Поперечная
волна
2730
SinI
5960
SinI 0.458
I 27.26

38.

Расчёт второго критического
Продольная
угла
волна
57.4
Продольная
волна
Орг.
стекло Попере
Сталь
чная
волна
Sin I
2730
Sin 90 3240
Sin90 1
2730
SinI
3240
SinI 0.8425
I 57.4

39.

Краткое изложение
Стандартный угол датчика между первым
и вторым критическими углами
(45,60,70)
Угол ввода – угол преломления луча в
стали
Первый критический угол : продольная
волна преломленная при 90 градусах
Второй критический угол – угол, при
котором поперечная волна преломляется
под углом 90 градусов
При втором критическом угле
образуются критические волны

40. Закон Снеллиуса

Расчёт первого критического угла для
границы сред орг. стекло/медь
Скорость продольной волны в орг.
сеткле: 2730м/сек
Скорость продольной волны в меди:
4700m/sec
2730
SinI
0.5808 35.5
4700

41.

Автоматизированный
контроль
Эхо-имтульсный
Теневой
Зеркально-теневой
Контактный
способ
Щелевой способ
Иммерсионный контроль

42. Щелевой способ

Преобразователь устанавливается на
определённом расстоянии от
поверхности (1-2 мм)
Контактная среда наполняет это
пространство

43. Иммерсионный контроль

Компоненты
помещаются в
ёмкость наполненную водой
Деталь сканируется
преобразователем на
определённом расстоянии от
поверхности

44. Иммерсионный контроль

Толщина
водной
прослойки
Верхняя грань
Нижняя грань
Сигнал от дефекта
Толщина водной прослойки

45. Иммерсионный контроль под углом

46. Виды развёрток

A
развёртка
B развёртка
C развёртка
D развёртка