Способ неразрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N25/72 

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано в различных отраслях промышленности, производящих и эксплуатирующих изделия из диэлектрических материалов, в частности из сегнетокерамики

Цель изобретения - сокращение време Ни контроля.

Возбуждение в контролируемых образцах акустических колебаний обеспечивает их внутренний нагрев за счет диссипации колебательной энергии При этом механические колебания изделий из пьезозлек- триков (например, из пьезокерамики) возбуждают переменным электрическим полем, а в изделиях, не обладающих пьезоэлектрическими свойствами, - посредством внешних источников колебаний например электромеханических преобразователей В процессе контроля обычно контролируются образцы, свободно лежащие на какой-либо плоскости и имеющие незакрепленные концы Экспериментальные исследования из делий из диэлектриков имеющих форму стержней или пластин показали что при таких условиях возбуждение продольных колебаний в образцах на четных модах (п 2 4 6, ) однозначно указывает на наличие неоднородности структуры его материала Это обстоятельство позволяет выявить и отбраковать образцы имеющие неоднородную структуру материала

Контроль диэлектрических изделий начинают с возбуждения в них продольных колебаний на одной из низкочастотных четных мод Если при этом на поверхности исследуемого образца появляется температурное распределение с количеством максимумов соответствующим номеру моды, то неоднородность структуры его материала имеет место Образец должен быть отбракован без дальнейших исследований что позволяет существенно сократить время контооля

Чадо

ю со

4 00

На фиг.1 представлена схема образца в форме пластины для осуществления способа неразрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов; на фиг.2 - распределение температур ДТ2(х) по поверхности изделия, имеющего неоднородность структуры материала и совершающего собственные колебания на второй (п 2) моде; пунктиром показано распределение температур ДТ (х,у) , возникающее в пьезоэлектриках, имеющих однородную структуру материала при их возбуждении электрическим полем.

Контролируемое изделие 1 длиной I закреплено держателем так, чтобы его концы остались свободными. Температурное поле регистрируется на поверхности 2 изделия, которое совершает колебания в направлении 3 (вдоль оси х).

В исследуемом изделии 1 (фиг.1) возбуждают колебания на одной из низкочастотных четных собственных мод продольных колебаний, а затем регистрируют температурное распределение ДТп(х,у) на поверхности 2 изделия, параллельной направлению 3 колебаний. Вид распределения Д Тп(х,у) зависит от степени однородности внутренней структуры материала изделия и номера моды колебаний п, возбуждаемой в нем.

Так, например, в изделиях в виде пластин, изготовленных из однородного непо- ляризованнЬго диэлектрика, четные моды собственных продольных колебаний вообще не возбуждаются и какое-либо температурное распределение на поверхности пластины не возникает. Такие изделия должны быть подвергнуты дальнейшим испытаниям посредством одного из известных способов неразрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов на предмет поиска в них дефектов типа разрыва сплошности среды. Если в материале изделия имеет место распределенная структурная неоднородность, то четная мода собственных продольных колебаний в нем возбуждается и на его поверхности появляется температурное распределение ДТп(х,у) с числом максимумов, соответствующих номеру моды.

В качестве примера на фиг.2 показан характер распределения ДТ2(х,у) для изделия, в котором возбуждается вторая мода колебаний. При возбуждении изделия на других четных модах характер ДТа(х,у) не изменяется, а число максимумов равно номеру моды п. Таким образом, возбуждение в изделии четной собственной продольной моды колебаний является надежным признаком наличия в материале распределенной структурной неоднородности. Такое изделие должно быть забраковано, и его дальнейшие. испытания прекращаются.

Это позволяет существенно сократить время контроля как отдельных изделий, так и партии изделий в целом.

Если испытывается изделие, изготовленное из однородного поляризованного

птезоэлектрика и возбуждаемое переменным электрическим полем, то четные моды собственных продольных колебаний в нем также не возбуждаются (ДТп(х,у) 0), но на его поверхности возникает температурное

распределение ДТц (х,у) (фиг.2, пунктир), обусловленное диэлектрическими потерями в материале изделия. Характер распределения ДТ(х,у) сохраняется при испытаниях любых изделий, имеющих форму стержней

или пластин, и свидетельствует о равномерном разогреве образцов. Изделия, для которых ДТп(х.у) 0, должны подвергаться дальнейшим испытаниям для контроля наличия в них дефектов типа разрыва сплошности среды. Если в материале изделия, изготовленного из пьезоэлектрика, имеет место распределенная структурная неоднородность, то четная мода собственных продольных колебаний в нем возбуждается и на

его поверхности на фоне температурного распределения ДТ(х,у) появляется температурное распределение ДТ п(х,у). Отличия в характере распределений ДТп(х,у) и ATs(x,y) хорошо заметны (фиг.2) и появление изображения ДТп(х,у) надежно свидетельствует о наличии распределенной структурной неоднородности в материале изделия, который должен быть забракован и испытания его прекращены.

Использование изобретения позволяет уже на ранней стадии контроля надежно отбраковывать изделия, материал которых имеет структурную неоднородность, что приводит к уменьшению числа проверочных

испытаний и, как следствие этого, к снижению времени контроля.

Формула изобретения

Способ неразрушающего контроля изделий из диэлектрических материалов, имеющих форму стержней или пластин, заключающийся в возбуждении в изделии акустических колебаний и регистрации температурного поля на его поверхности, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени контроля, акустические колебания в изделии возбуждают на одной из низкочастотных четных мод и по появлению

516423486

температурного поля с количеством макси- дят о неоднородности внутренней структу- мумов, соответствующих номеру моды, су- ры материала изделия,

Изобретение относится i способам неразрушающего контроля изделий из диэлек- трических материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, производящих и использую щих изделие из диэлектрических материалов в частности из сегнетокерами ки Цель изобретения сокращение времени контроля В контролируемом изделии возбуждают акустические колебания на одной из низкочастотны четных мод регист рируют температурное поле на поверхности изделия и по появпениютемпературього поля с количеством максимумов рав1 ыг номеру моды судят о неоднородности внутренней структуры материала издачия 2 ил

Ч

Щи2.1

/ X