36. Особенности акустического контроля неметаллических и композиционных многослойных конструкций. Сущность, аппаратура и область применения метода свободных колебаний.

К многослойным относят конструкции из металлических и неметаллических материалов, отдельные элементы которых соединяются между собой клеями, пайкой или иным способом. Различают двухслойные, трех- и многослойные конструкции. При этом отдельные слои конструкций могут быть выполнены из различных материалов.

Характерными дефектами многослойных конструкций являются нарушения соединений между элементами конструкций и пороки в неметаллических слоях. К особенностям конструкций подобного типа относят: небольшую толщину обшивок, резкие отличия в свойствах материалов, большое затухание УЗ-колебаний в неметаллах и т.д. Указанные особенности ограничивают использование традиционных методов НК. Существуют специальные методы контроля таких изделий, которые делят на три группы:

1) низкочастотные методы с сухим точечным контактом: импедансный, велосиметрический, амплитудный, акустико-топографический, свободных колебаний;

2) обычные акустические методы, применяемые для контроля изделий других типов: теневой и эхо-метод, резонансный. Из-за сильного затухания ультразвука эти методы реализуются на низких частотах;

3) реверберационный метод, являющийся разновидностью эхо-метода и основанный на многократном отражении волн в слоях.

В практике НК наиболее широкое применение получили методы первой группы. Рассмотрим сущность некоторых методов контроля.

Метод свободных колебаний:

Данный метод относится к наиболее старым из всех акустических методов. Он используется, например, для обнаружения трещин в осях локомотивов и вагонов. При этом несмотря на высокую чувствительность метод имеет недостаток - субъективность оценки результатов. Поэтому в современных приборах предусматривается соответствующее устройство для анализа частотного спектра колебаний. Рассмотрим функциональную схему приборов данного типа (рисунок 19). В контролируемом изделии 6 возбуждают посредством, например, электромагнитного вибратора 1 (ударника) импульсы свободно затухающих колебаний. Пьезоэлемент приемника 2 преобразует весь спектр упругих колебаний в электрические, которые через фильтр 3, пропускающий лишь колебания частот, характерных для спектра дефектных участоков, проходят в усилитель 4 и попадают затем на электронный вольтметр 5, измеряющий их амплитуды. На дефектных участках спектр колебаний обычно смещается в область более высоких частот.

Рисунок 19 – Схема реализации метода свободных колебаний

Метод свободных колебаний используется для контроля качества склейки материалов с высоким значением  (текстолит, асботекстолит, фанера и др.) между собой или с металлической обшивкой. Кроме того, для обнаружения нарушения сплошности внутри какого-либо слоя неметаллов.

Контроль производится при одностороннем доступе. Предельная глубина выявления дефектов в слоистых пластиках до 30 мм. Минимальная площадь обнаруживаемого дефекта зависит от глубины залегания и составляет 2..10 10^-4 м². С увеличением глубины чувствительность падает.