38. Велосимметрический и акустико-топографический методы контроля. Основы методов, аппаратура, возможности и область применения.

В велосиметрическом методе используется зависимость скорости распространения например изгибных волн в пластине от толщины этой пластины. Наличие расслоения внутри какого-либо слоя или наличие зоны нарушения склейки между слоями может рассматриваться как резкое уменьшение толщины изделия. В таком месте скорость распространения изгибных волн, возбужденных вибратором, уменьшается, что отмечается приемником по изменению фазы волны в точке приема. При этом с увеличением толщины изделия фазовая скорость с возрастает, стремясь к скорости c_R рэлеевской волны (при f=const) (рисунок 20). Таким образом, велосиметрический метод по существу является фазовым методом. Работа ведется на частотах 20..70 кГц, посредством сухого контакта.

Излучатель и приемник могут располагаться на одной поверхности изделия на расстоянии l в несколько десятков мм друг от друга. Метод позволяет выявить дефекты площадью от 2 10^-4 до 15 10^-4 м² до максимальной глубины залегания 0,025 м.

Недостатком контроля при одностороннем доступе является наличие мертвой зоны, прилегающей к поверхности, противоположной поверхности ввода колебаний и составляющей 20..40% толщины изделия. В связи с этим целесообразно по возможности применять раздельные излучатель и приемник

Рисунок 20 – Зависимость скорости распространения волн от толщины пластины

продольных волн, располагая их соосно по обе стороны изделия (рисунок 21). Волна, встречая на своем пути дефект, огибает его и, проходя при этом больший путь, приходит к приемнику колебаний с отставанием по фазе по отношению к волне, прошедшей через бездефектный участок. Мертвая зона в этом случае отсутствует.

а)

б)

Рисунок 21 – Схемы реализации велосиметрического метода контрля

По сравнению с методом свободных колебаний велосиметрический метод более чувствителен и показания приборов более стабильны.

Для реализации велосиметрического метода серийно выпускаются приборы: УВФД-1, АД-10У и др.

Данный метод широко используется для контроля многослойных конструкций, в которых отдельные слои выполнены из неметаллических материалов (слоистых пластиков), обладающих гигроскопичностью и высоким значением .

Акустико-топографический метод:

Метод основан на возбуждении в контролируемом изделии мощных изгибных колебаний заданной или непрерывно меняющейся частоты с одновременной визуализацией картины колебаний поверхности изделия. Для этого используют нанесение мелкодисперсного порошка. При сильных колебаниях поверхности изделия с заданной частотой частицы порошка из мест, не принадлежащих узлам, смещаются к узлам колебаний, рисуя картину распределения узловых линий на поверхности - так называемые фигуры Хладни. Для бездефектного изотропного материала эта картина получается четкой и непрерывной. Если же в материале имеется дефект, то в его зоне картина меняется: узловые линии искажаются в местах наличия включений, а также на участках, характеризующихся анизотропией механических свойств или прерываются при наличии расслоения.

Рисунок 22 – Схема реализации акустико-топографического метода

При реализации второго варианта метода (с изменяющейся частотой) при наличии расслоения находящийся над ним участок верхнего слоя изделия рассматривается как колеблющаяся пластина, закрепленная по краю. В момент резонанса амплитуда ее колебаний резко возрастает, и частицы порошка перемещаются к границам дефектной зоны, оконтуривая ее с большой точностью. Установка для реализации этого метода (рисунок 22) состоит из генератора 1 качающейся частоты, усилителя 2 с программным регулированием, усилителя мощности 3, широкополосного магнитострикционного преобразователя 4. Контроль производится на частотах 30..200 кГц. Чувствительность метода достаточно высокая, например в изделии с толщиной верхнего листа 0,25 10^-3 м обнаруживаются дефекты площадью 1..1,5 10^-6 м². Мертвая зона отсутствует, сканирование не требуется.