Способ тепловой дефектоскопиииздЕлий Советский патент 1981 года по МПК G01N25/72 

(54) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ИЗДЕЛИЙ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при выявлении внутренних дефектов (полости, инородные включения и т.д.) как электропроводных, так и неэлектропроводных твердых тел в дефектоскопии.

Известен способ тепловой дефектоскопии путем нагрева заготовок в вакууме с последующей регистрацией характера поверхности, по которой судят о наличии в изделии дефектов l .

Однако в данном способе необходимо создавать специальные условия (вакуум), что существенно снижает производительность контроля, кроме того, низкая точность измерений, связанная с визуальным определением наличия дефектов в изделии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ тепловой дефектоскопии изделий путем нагрева поверхности изделия и регистрации температурного распределения нагретой поверхности 1.2},

Недостатком этого способа является наличие погрешностей в результатах измерений от вариаций температуры, окружающей контролируемое изделие среды. Действительно, вариации температуры окоужгиощей изделие среды приведут к изменениям в температурных распределениях по ее поверхности и снизят точность в выявлении внутренних дефектов изделия.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устранения погрешности от вариаций темпера0туры окружающей среды.

Для достижения этой цели поверхность изделия нагревают с помощью термочувствительного элемента, через

5 который пропускают электрический ток, скачкообразно уменьшающийся по величине, регистрируют момент скачкообразного уменьшения тока и момент времени установления процесса изме0нения температуры термочувствительного элемента, после чего определяют интервал времени между этими моментами, по которому судят о наличии дефектов и их размерах.,

5

На фиг. 1 представлен пример технической реализации предложенного способа тепловой дефектоскопии, на фиг. 2 - диаграмма изменения во времени температуры термочувствительно0го элемента.

Устройство состоит из термочувствительного элемента в виде тонкой металлической пленки, нанесенного на торец цилиндрической подложки 2, изготовленной из электроизоляционного материала, контактирующего с токоподводом 3 в теле подложки 2 и токоподводом 4, нанесенным на образующую (Цилиндрической подложки 2. Источник питания 5 с помощью токоподводов 3 и 4 обеспечивает протекание тока по термочувствительному элементу 1 и разогрев его в месте контакта с токоподводом 3. Термочувствительный элемент 1 контактирует с поверхностью тела изделия, исследуемого на наличие в его теле дефектов.

Работа устройства осуществляете следующим образом.

При пропускании тока через место контакта термочувствительного элемента 1 с токоподводом 3 тепловая энергия рассеивается в тело контролируемого изделия. любого момента времени на термочувствительном элементе справедливо равенство

JR н(Т - Те) , (1 ) где J - ток через термочувствительный элемент;

I, электрическое сопротивление термочувствительного элемента;

Т - температура разогретого термочувствительного элемента Тс - температура поверхности контролируемого изделия; Н - коэффициент рассеяния термочувствительного элемента. При однородной массе тела изделия коэффициент рассеяния Н в любой точке его поверхности постоянен, при наличии в теле .изделия дефекта, например полости, меняется количество тепловой энергии, рассеиваемой термочувствительным элементом в тело контролируемого изделия, что приводит к изменению постоянной времени t термочувствительного элемента вследствие изменения величины коэффициента рассеяния

л- тс/ „ ч

-„--(2)

где Р- постоянная времени термочувствительного элемента; m - масса разогретого участка

тела;

с - удельная теплоемкость материала контролируемого тела; Н - коэффициент рассеяния разогретого участка тела. Коэффициент рассеяния Н зависит от теплопроводности массы тела в месте разогрева. При наличии дефект (полость, инородное включение и т.д.) в теле контролируемого изделия меняется тепловое сопротивление массы его, что приводит к изменению значения коэффициента рассеяния Н, а следовательно, и величины постоянной времени (см. формулу 2). Постоянная времени Т определяет время остывания t QCT места контакта термочувствительного элемента и контролируемой поверхности при скачкообразе. ном уменьшении протекающего тока (фиг. 2) через термочувствительный элемент.

Наличие дефекта в теле изделия.и его величину определяют путем регистрации изменений времени t остывания термочувствительного элемента, контактирующего с поверхностью контролируемого изделия. Так как коэффициент рассеяния Н не зависит от температуры окружающей изделие среды, то, следовательно, в результатах измерений (изменение ) отсутствует температурная погрешность при вариациях температуры окружающей среды. Изменение температуры разогрева термочувствительного элемента может контролироваться, как видно из формулы (1), по величине электрического сопротивления R термочувствительного элемента.

пример. В качестве термочувствительного элемента берут платиновую пленку толщиной 1 мкм, разогревают током приблизительно 300 мА

Q (R 30 см) до температуры приблизительно . Изменение коэффициента рассеяния приблизительно на 10% за счет наличия внутренних дефектов в теле изделия приводит к изменению постоянной времени термочувствительного элемента также приблизительно на 10%, что приводит к изменению на 10% времени остывания tgc термочувствительного элемента при скачкообразном уменьшении через него

0 тока.

Предлагаемый способ тепловой дефектоскопии изделий не требует дополнительных устройств для компенсации температурных погрешностей в

5 результатах измерений, сложность и стоимость аппаратуры снижается ориентировочно в 1,5-2 раза при сохранении ее точностных характеристик в условиях значительных вариаций

Q температуры окружающей среды.

Формула изобретения

Способ тепловой дефектоскопии изделий путем нагрева поверхности изделий, отличаю.щийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения погрешности от вариаций температуры окружающей

среды, поверхность изделия нагревают с помощью термочувствительного элемента, через который пропускают электрический ток, скачкообразно уменьшающийся по величине, регистрируют момент скачкообразного уменыпе