Образец с имитатором подповерхностного дефекта для вихретокового дефектоскопа с накладным преобразователем Советский патент 1988 года по МПК G01N27/82 G01N27/90 

Изобретение относится к неразру™ тающему контролю и может быть использовано для настройки, поверки и гра;а,уировки вихретоковых дефекте- скопов с накладным преобразователем,

Цель изобретения - повьшение точности им11тации за счет исключения влияния переходного сопротивлетшя Iмежду слоями,

На фиг.1 представлена конструкция образца; на фиг,2 - расчетная модель j; на фиг.З - распределение вих- рев;)1х токов, обтекающих дефекту на фиг„4 и 5 - расчетные зависимости.

Образец состоит из слоев 1 и 2, в которых со стороны поверхности соп1)-яж;ения выполнены части полости 3

на глубину - - X и -j + X соответст-

венно.

Поверхность сопряжения выполнена со смещением X относительно плоскости симметрии книтатора дефекта, параллельной поверхностям слоев 1 и 2,, опр«зделяемым из соотношения

(|чХ)(25+|ьч-Х)( )

c|-X)()(2T-2S-| h-X),

где S - глубина залегания дефекта; : h - глубина дефекта; I. Т - толщина образца, равная I суммарной толщине. Т +T,i

слоев.

При (S+h) 0,1 Т величину X можно определять из условия

х .-. 8--454 0.

Слои 1 и 2 изолированы друг от друга при помощи диэлектрической пленки 4, Расчетная модель содержит зеркальные изображения 5 и 6 контура дефекта (трещины), расположенные у верхней и нижней поверхности образца соответственно.

Образец с имитатором подповерхно- стного дефекта для виxpeтoкoв)IX дефектоскопов с накладными преобразователями используется следующим образом f

В образце при помощи накладного вихретокового преобразователя -(не показан) возбуждаются вихревые токи. Под влиянием имитатора внутреннего дефекта оли разделяются на два русла

5

о

5

0

5

0

с

5

относительно поверхности, в которой лежит плоскость сопряжения слоев 1 и 2. Вследствие этого влияние плоскости сопряжения исю1ючается. Диэлектрическая пленка 3 препятствует перетеканию тока из одного слоя в другой при неточной сборке.

Конструкцию предлагаемого образца с имитатором подповерхностного дефекта для вихретоковых дефектоскопов с накладным преобразователем можно обосновать следующим образом. Под действием внутрен15его дефекта возбужденные в образце токи перераспределяются по определенным контурам обтекания. Подобные контуры можно получить как результат действия вторичных источников, размещенных в объеме дефекта. Эти источники можно представить совокупность электрических диполей. Чтобы определить картину силовых линий вторичных источников можно воспользоваться подобием магнитных и электрических полей при определенных условиях, В нашем слу ;ае для этого электрические диполи заменяются магнитными, а электропроводящая среда - ферромагнитной. Согласно теоремы Стокса совокупность магнитных диполей в итоге сводится к рамке с током, бхватывающей площадь трещины по ее контуру. Границы раздела по поверхности изделия учи- тьшаются с помощью зеркальных изображений этой рамки. В результате получаем расчетную модель, показанную на фиг.2. Строго говоря, для пластины получается бесконечная последовательность изображений. Однако существенный вклад в формирование силовых линий дают только два, размещенные над поверхностями. Представляет интерес плоскость, относительно которой русла тока, обтекающего трещину, разветвляются. Эта плоскость разветвления совпадает с плоскостью, в которой вектор-потенциал А, опре- деляемьй суммой токов в рамке и ее изображениях, равен нулю.

При этом искомая плоскость проходит через гшоскость основной рамки охватывающей трещину. Для протяженной трещины рамка вырождается в двухпроводную линию и наличие такой плоскости становится очевидным, так как вертикальные стороны протяженной рамки дают несущественный вклад в картину распределения силовых линий

вторичных источников. Для короткой рамки картина поля усложняется.

Однако положение плоскости разветвления не изменяется.

Смещение X плоскости разветвления относительно середины дефекта определяется из уравнения, полученного при условии равенства нулю вектор- потенциала А от суммы токов в основ ной рамке и ее изображениях. Уравнение имеет вид

(н-Х)( h+X)(2T-25-|h-X) - (|-Х)(2§+ + Х)( h-X) 0,

где X - смещение плоскости сопряжения относительно середины дефекта;

Т - толщина образца; S - глубина залегания дефекта; h - глубина дефекта. Решение уравнения целесообразно получить численными методами.

Результаты представлены на фиг.З и 4 в виде зависимостей (h) иК (5) при фиксированных значениях 5 ,Т и h,T соответственно. Величина X нормирована по Т..

При Ti: 10(h + S) влиянием нижнего изображения рамки можно пренебречь и величина X определится по упрощенной формуле

1439/480.

исключается пере.ходиое сопротивление между слоями с помощью диэлектрической , от друга.

изолирукзщеи их друг

Формула изобретения

1. Образец с имитатором подповерх- HocTHoi o дефекта для вихретокового дефектоскопа с накладным преобразо- вателем, вюлочающцй два сопрягаемых слоя и имитатор подповерхностного дефекта в виде полости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности имитации, полость выполнена в обоих слоях, поверхность сопряжения вьшолнена со смещением X относительно плоскости симметрии имитатора дефекта, параллельной поверхностям слоев, определяемым из соотношения

ф + Х)( +X)(2T-25 -|h-X)

(|-Х)( + Х)( h-X),

где о - глубина залегания дефекта,h - глубина дефекта

Т - толщина образца, равная суммарной толщине слоев, а толщина Т второго слоя и глубина полостей во втором и первом слоях выбрана соответственно из соотношений

Изобретение относится к нераз- рушающему контролю и может быть ис- пользовано для настройхш, поверки и градуировки вихретоковьк дефекто- , скопов с 1 акладным преобразователем. Повышение точности имитации подповерхностных дефектов достигается благодаря тому, что отсутствует искажение линий -тока, обтекающих дефект. Ток, возбужденный в образце с имитатором подповерхностного дефекта, обтекает несплошности по двум руслам, разделенным поверхностью сопряжения. Поверхность сопряжения выбрана такой, что не вносит дополнительных искаженк из-за разделения образца на слои 1, 2. При неточности сборки образца возможно не- совмещение кромок полости 3 (несплошности) , вследствие чего ток будет перетекать из одного слоя в другой. Однако благодаря диэлектрической пленке 3 это не скажется }ia точности имитации. 3 з.п. ф-лы, 5шт, ; сл

X -2. ).

Части полости имитируемого дефекта выполняются со стороны поверхности сопряжения в верхнем слое на глубину

у - X, а в нижнем.слое на глубину

h 2

+ X.

Предлагаемый образец с имитатором подповерхностного дефекта для вихре- токовых дефектоскопов с накладным преобразователем обеспечивает высокую точность имитации по сравнению с известными образцами.

Более высокая точность имитации обеспечивается тем, что отсутствует искажение линий тока, обтекающих дефект, что достигается выбором плоскости сопряжения слоев в плоскости разветвления русел тока. Кроме того.

4- X,

h -

п 2

X

и h, + X,

40

45

X +(-4№iO.

0

5

и 2, что.

тли целью

повьшения точности образцов с дефектами типа трещин, пер§ый и второй слои образца электрически изолированы.

V

uz..

Ч

/

/

9иг.З

tff h

игЛ

O.S

Составитель И.Рекунова Редактор С.Патрушева Техред М.Дидык Корректор М.Васильева

Заказ 6070/43

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Еаушская наб., д. 4/5

Подписное