Способ контроля качества акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и керамическим изделием при проведении ультразвуковой дефектоскопии Российский патент 2023 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к ультразвуковому контролю изделий из керамических материалов.

Основными информационными параметрами при ультразвуковом эхо-методе неразрушающего контроля является амплитуда ультразвуковой волны, отраженной от границы сред с разным акустическим сопротивлением и время прихода этой отраженной волны.

Для передачи ультразвуковых волн высоких частот 1-10 МГц необходимо между ультразвуковым преобразователем и контролируемым изделием создавать акустический контакт при помощи жидкостей, для ликвидации возможного воздушного зазора. Такой воздушный зазор может быть даже при очень гладкой поверхности (из-за микронеровностей и шероховатости), благодаря чему ультразвуковая волна не полностью проходит через границу «ультразвуковой преобразователь-изделие» и чувствительность контроля резко падает. Постоянный акустический контакт очень важен для быстрой и надежной оценки показаний ультразвуковых дефектоскопов.

Акустический контакт наклонного ультразвукового преобразователя можно контролировать с помощью второго излучающего и приемного пьезоэлемента, который прозвучивает контролируемые плоскопараллельные стенки керамического изделия перпендикулярно через пластмассовый корпус и создает последовательность многократных эхо-импульсов. Амплитуда эхо-импульсов и длина их серии могут быть также преобразованы в показание «да-нет». В автоматических устройствах для контроля акустического контакта также используют многократные эхо-импульсы при перпендикулярном прозвучивании для сигнализации о нарушении акустического контакта и регулирования усиления (Й. Крауткремер, Г. Крауткремер «Ультразвуковой контроль материалов». Справочник. - М.: Металлургия, 1991. 673 с.).

Недостатком известного способа является изготовление ультразвуковых преобразователей с двумя пьезоэлементами, использование двухканальной схемы контроля, контроль ведется на поперечных волнах, а качество акустического контакта на продольных волнах, в результате чего условия прохождения ультразвуковых волн резко отличаются.

Известен способ контроля качества акустического контакта, заключающийся в увеличении чувствительности к локальным изменениям акустического контакта, осуществлении приема ультразвуковых колебаний, которые соответствуют боковым лепесткам диаграммы направленности и по их амплитуде судят о качестве акустического контакта (А.с. СССР №1027604 A, кл. G01N 29/04, опубл. 07.07.83).

Недостатком известного способа является многократное изменение чувствительности ультразвукового дефектоскопа в процессе проведения контроля.

Известен способ контроля качества акустического контакта, заключающийся в применении двух пьезоэлементов, один из которых предназначен для проведения контроля на наличие несплошностей, а второй пьезоэлемент устанавливается позади первого параллельно основанию корпуса и принимает донные отражения боковых лепестков диаграммы направленности (А.с. СССР № 603896 A1, кл. G01N 29/04, опубл. 25.04.78).

Недостатком известного способа является изготовление ультразвуковых преобразователей с двумя пьезоэлементами и использования двухканальной схемы контроля.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ контроля качества акустического контакта при ультразвуковом контроле сварных соединений (А.с. СССР № 1681230 A1, кл. G01N 29/04, опубл. 30.09.91). В контролируемом изделии возбуждают и регистрируют ультразвуковые импульсы, отраженные от отражателя или двухгранного угла контролируемого изделия при эхо-методе контроля. По амплитуде отраженного сигнала определяют качество акустического контакта. Эталонные значения амплитуды и времени прихода отраженного сигнала записывают в память ультразвукового дефектоскопа.

Недостатком известного способа является изготовление ультразвуковых преобразователей с двумя пьезоэлементами и использования двухканальной схемы контроля.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества контроля акустического контакта, с целью повышения точности определения дефектов в керамических изделиях в виде несплошностей, расслоений и инородных включений.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ контроля качества акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и керамическим изделием при проведении ультразвуковой дефектоскопии, заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают ультразвуковые волны, которые вводят под углом к поверхности изделия, имеющего форму полого тела вращения, при проведении его ультразвукового контроля эхо-методом, отличающийся тем, что контроль акустического контакта осуществляют по амплитуде поперечной ультразвуковой волны частотой 1-10МГц, однократно отраженной от шероховатости Rz 40 - Rz 20 поверхности контролируемого керамического изделия, одним пьезоэлектрическим элементом, при поведении настройки эталонные значения амплитуды и времени прихода отраженного сигнала от шероховатости поверхности записывают в память ультразвукового дефектоскопа.

Пример реализации предлагаемого способа иллюстрируется на фиг. 1, 2, 3 и 4.

На фиг. 1 показано распространение поперечной ультразвуковой волны в керамическом изделии.

На фиг. 2 показан внешний вид экрана ультразвукового дефектоскопа при полном акустическом контакте между ультразвуковым преобразователем и контролируемым керамическим изделием.

На фиг. 3 показан внешний вид экрана ультразвукового дефектоскопа при неполном акустическом контакте между ультразвуковым преобразователем и контролируемым керамическим изделием.

На фиг. 4 показан внешний вид экрана ультразвукового дефектоскопа при отсутствии акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и контролируемым керамическим изделием.

При проведении ультразвукового контроля керамических изделий 1, имеющих форму полого тела вращения, поперечная ультразвуковая волна от ультразвукового преобразователя 4, под углом к нормали контролируемого изделия 35-75° распространяется внутри материала стенки 3 контролируемого изделия (фиг. 1). Далее поперечная ультразвуковая волна 2 отражается от противоположной расположению ультразвукового преобразователя 4 стенки контролируемого изделия 1, под углом равном углу падения, распространяясь в керамическом материале 1 приходит на стенку 3 контролируемого изделия со стороны расположения ультразвукового преобразователя 4, затем поперечная ультразвуковая волна 2 частично отражается от шероховатости этой поверхности и возвращается на ультразвуковой преобразователь 4.

При наличии акустического контакта между ультразвуковым преобразователем 4 и керамическим изделием 1 во временном стробе контроля, равном скорости распространения поперечной ультразвуковой волны на удвоенный путь ее распространения, будут видны отраженные от шероховатости поверхности ультразвуковые сигналы 5 (фиг. 2), при неполном акустическом контакте - амплитуда отраженных от шероховатости поверхности контролируемых керамических изделий 1 ультразвуковых сигналов 5 поперечных ультразвуковых волн будет значительно меньше (фиг. 3), а при отсутствии акустического контакта - ультразвуковых сигналов 5 не будет (фиг. 4).

Использование: для контроля качества акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и керамическим изделием при проведении ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что в контролируемом изделии возбуждают ультразвуковые волны, которые вводят под углом к поверхности изделия, имеющего форму полого тела вращения, при проведении его ультразвукового контроля эхо-методом, при этом контроль акустического контакта осуществляют по амплитуде поперечной ультразвуковой волны частотой 1-10 МГц, однократно отраженной от шероховатости Rz 40 - Rz 20 поверхности контролируемого керамического изделия, одним пьезоэлектрическим элементом, при проведении настройки эталонные значения амплитуды и времени прихода отраженного сигнала от шероховатости поверхности записывают в память ультразвукового дефектоскопа. Технический результат: повышение качества контроля акустического контакта с целью повышения точности определения дефектов в керамических изделиях в виде несплошностей, расслоений и инородных включений. 4 ил.

Способ контроля качества акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и керамическим изделием при проведении ультразвуковой дефектоскопии, заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают ультразвуковые волны, которые вводят под углом к поверхности изделия, имеющего форму полого тела вращения, при проведении его ультразвукового контроля эхо-методом, отличающийся тем, что контроль акустического контакта осуществляют по амплитуде поперечной ультразвуковой волны частотой 1-10 МГц, однократно отраженной от шероховатости Rz 40 - Rz 20 поверхности контролируемого керамического изделия, одним пьезоэлектрическим элементом, при проведении настройки эталонные значения амплитуды и времени прихода отраженного сигнала от шероховатости поверхности записывают в память ультразвукового дефектоскопа.