Настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии Советский патент 1992 года по МПК G01N29/22 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий, а именно к конструкциям образцов для настройки и калибровки ультразвуковых (УЗ) дефектоскопов, и может быть использовано для выявления нарушений сплошности соединения двух материалов с различными акустическимии характеристиками УЗ эхо-ме- тодшом.

Известен настроечный образец, в котором плоская поверхность искусственного отражателя(отверстия)имитирует реальный дефект типа расслоения, отслоения и соответствует по площади реального дефекта

си.

Наиболее близким к предложенному является настоечный образец для ультразвуковой дефектоскопии, выполненном из

термопластичных материалов (полимерных, композиционных и т.п.) и содержащий металлический искусственный отражатель калиброванного размера 2.

В настроечном образце с металлическим искусственным отражателем отражатель выполняется калиброванным по размеру, например, в виде плоской пластинки (или другой формы), и амплитуда эхо-сигнала зависит от его площади. Такой искусственный отражатель хорошо имитирует (соответствует по площади) реальное расслоение, поскольку удельное волновое сопротивление газовой среды раскрытого расслоения Zpмного меньше удельного волнового сопротивления материала образца 206, которое, в свою очередь, много меньше удельного волнового сопротивления матеХ| Х|

ГО XJ 00 N

риала искусственного отражателя (металла) ZM

Zp « Z06 ZM.

Коэффициенты отражения УЗ-колеба- ний по давлению от границ материал образца - отслоение, материал образца - искусственный металлический отражатель практически равны по абсолютной величине (хотя и противоположны по знаку), что обуславливает равные амплитуды регистрируемых эхо-сигналов и высокую достоверность контроля.

Недостатками данного образца является то, что настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии имеет ограниченные эксплуатационные возможности, т.к. может быть использован только при контроле однородных материалов и непригоден для контроля однородных матери- алов. многослойных конструкций из материалов с различными удельными аол- новыми сопротивлениями, в частности, для выявления наиболее типичных дефектов таких конструкций - нарушений сплошности соединения (отслоений). Обусловлено это тем, что при выявлении реальных отслоений и искусственных металлических отражателей одновременно с отражением УЗ-коле- баний от отслоения и от искусственного отражателя происходит отражение от участков границы соединения, окружающих их. При этом амплитуды эхо-сигналов будут определяться суммой эхо-сигналое от отслое- ния и участка границы соединения окружающего его и отражающего УЗ-коле- бания, а также от отражателя и участка границы соединения. Коэффициенты отражения УЗ-колебаний от отслоения и металлического отражателя имеют противоположные знаки {отражение происходит с противоположными фазами), а значения коэффициента отражения от участков границы соединения по абсолютной величине и знаку зависят от соотношения удельных волно- аых сопротивлений скрепленных материалов.

По указанной причине равные по площади реальные дефекты и искусственные отражатели обуславливают различные по амплитуде регистрируемые эхо-сигналы, что делают настроечный образец, принятый за прототип, не пригодным для контроля сплошности соединения двух материалов с различными удельными волновыми сопротивлениями, т.е. имеет ограниченные эксплуатационные возможности.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет использования образца для контроля сплошности соединения двух материалов с

различными акустическими характеристиками.

Поставленная цель достигается тем, что настроечный образец для УЗ-дефектоскопии, выполненный из термопластичного (полимерного, композиционного) материала и содержащий металлический искусственный отражатель, выполнен из двух соединенных между собой пластин с различными удельными волновыми сопротивлениями Zi и Zi, на соединяемых поверхностях которых выполнены выемки, образующие объем для размещения отражателя, а последний имеет площадь, определяемую из условий:

5им npnZi Z2

Зим - 5Деф j-J Iпри

SUM площадь искусственного отражателя;

Здеф - площадь имитируемого реального дефекта.

ft, V, у- коэффициенты отражения УЗколебаний от отслоения, границы соединения, металлической пластины.

На чертеже схематично изображен настроечный образец для УЗ-дефектоскопии, содержащей две соединенные между собой

пластины 1 и 2, выполненные из материалов с удельными волновыми сопротивлениями Zi. Za. В выемках на сопрягаемых поверхностях размещен искусственный отражатель 3, выполненный в виде металлической пластины и имеющий площадь, определяемую площадью имитируемого реального дефекта, удельными волновыми сопротивлениями материалов пластин 1 и 2, отслоения и металлического отражателя.

Предложенный настроечный образец для УЗ-дефектоскопии работает следующим образом.

Настроечный образец используется при УЗ-дефектоскоиии эхо-методом сплошности

соединения двух материалов с различными удельными сопротивлениями Zi и Zz (например покрытия с основой изделий). Контроль осуществляется при одностороннем доступе к изделию, например, со стороны материала меньшей толщины (покрытия), имеющего удельное волновое сопротивление Zi, величина которого меньше удельного волнового сопротивления второго материала (основы) 2г.

Для настройки аппаратуры эхо-конторля таких изделий (контроля сплошности соединения двух материалов) применяется предложенный настроечный образец, состоящий из двух пластин, одна из которых

соответствует материалу покрытия и имеет удельное волновое сопротивление Zi, а вторая соответствует материалу основы изде- лия и имеет удельное волновое сопротивление Z2 (Zi 22. При настройке аппаратуры УЗ-преобразователь располагают на поверхности пластины 1 и излучают в нее УЗ-колебания. УЗ-колебания распространяются в пластине 1 (показано стрелками на фиг. 1), достигают отражателя 3 и участка границы соединения 4, окружающего отражатель.

УЗ-колебания отражаются от искусственного металлического отражателя 3 и уча- стка границы соединения 4, распространяются через пластину 1 и достигают преобразователя 5, который регистрирует эхо-сигнал, обусловленный отражением от отражателя и границы сое- динения.

Для того чтобы искусственный отражатель 3 настроечного образца имитировал реальный дефект, амплитуды эхо-сигналов от них, регистрируемые приемным УЗ-пре- образователем 5, при настройке и контроле должны быть равны.

0

5 0

5

Формула изобретения Настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии, выполненный из термопластичного материала и содержащий металлический искусственный отражатель, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет использования образца для контроля сплошности соединения двух материалов с различными акустическими характеристиками, он выполнен из двух соединенных между собой пластин с различными удельными волновыми сопротивлениями Zi и Z2, на соединяемых поверхностях пластин выполнены выемки, образующие объем для размещения отражателя, который имеет площадь, определяемую из соотношения с -с 10

Ьим - Ьдеф |у

v-pl

IX+fl

где Зим - площадь искусственного отражателя;

5деф - площадь имитируемого реального дефекта,

ft, v, у коэффициенты отражения ультразвуковых колебаний от отслоения, границы соединения, металлической пластины.

Зим Здеф,

при при

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий, а именно к конструкциям образцов для настройки. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей образца. Настроечный образец из термопластичного материала с металлическим искусственным отражателем в виде пластины выполнен из двух соединенных между собой пластин термопластичного материала с различными удельными волновыми сопротивлениями Zi и Z2, на соединяемых поверхностях которых выполнены выемки, образующие объем для размещения отражателя, а последний имеет площадь, определяемую из условий Зим Si сг 5деФ ,тг гм при Zi Z2и Зин Здеф| ;+ При Zi Z2. где Зим -площадь искусственного отражателя, 5деф -площадь имитируемого реального дефекта, ft, vf у- коэффициенты отражения УЗ-ко- лебаний от отслоения, границы соединения, металлической пластины. 1 ил. (Л С