21. Зеркальный метод уз контроля

При поиске дефектов, ориентированных перпенди­кулярно к поверхности сканирования, например, некото­рых контактно-усталостных трещин в головке рельсов (код дефекта 21.1-2), контроль одним наклонным преоб­разователем не всегда дает достаточно надежные показа­ния. Это связано с тем, что ультразвуковой луч, падая на де­фект, в основном зеркально от­ражается от его плоскости и практически не возвращается на излучаемый ПЭП (рис.41).

Рис. 41. Отражение ультразвуковых коле­баний от вертикально ориентированной трещины

Рис. 42. Иллюстрация зеркального метода контроля

Для повышения эффективности обнаружения вертикально ори­ентированных поперечных тре­щин рекомендуется дополнить эхо-метод ультразвукового кон­троля зеркальным методом. Он реализуется при прозвучивании изделия двумя ПЭП, ко­торые размещены на поверхности сканирования таким образом, чтобы фиксировать одним ПЭП сигнал, излу­чаемый другим ПЭП. Сигнал, переотражаясь от противопо­ложной поверхности изделия и от плоскости дефекта, поступа­ет на приемную пьезопластину (рис. 42).

В простейшем случае в дополнение к первому ПЭП, работающему в обычном режиме излучения-приема, на опреде­ленном расстоянии В от него устанавливают второй ПЭП, который может работать только в режиме приема зеркально отраженных от плос­кости дефекта сигналов (рис. 42). В общем случае каж­дый из ПЭП может работать в режиме излучения и в режиме приема.

Расстояние В между двумя ПЭП выбирают, исходя из условия наилучшего озвучивания зоны вероятного об­разования дефектов. При контроле толстостенных изде­лий базовое расстояние В периодически меняют, озвучи­вая всю толщину изделия.

Рис. 43. Процесс формирования сигналов при зеркальном методе ультразвукового контроля

При контроле тонкостенных изделий допустимо размещение ПЭП на определенном фиксированном рас­стоянии друг от друга (B=const). При этом, благодаря раскрытию ультразвукового пучка (диаграммы направленности), общей зоной, охватываемой двумя взаимопересекающимися диаграммами направленности, озвучивается практически все сечение изделия.

22. Дельта метод уз контроля

Данный метод использует явление дифракции волн на дефекте. Излучающий пьезопреобразователь озвучи­вает дефект поперечной ультразвуковой волной (рис. 44).

Часть падающего на плоскость дефекта ультразвуко­вого пучка зеркально отражается от дефекта в виде по­перечной волны с_t. Другая часть дифрагирует (рассеива­ется) в виде поперечной волны или трансформируется (преобразуется) в виде продольной волны с_l;.

Наиболее интенсивно дифракция возникает на ост­рых краях дефектов, например, на краях усталостных трещин.

Дифрагированная про­дольная волна может быть принята прямым ПЭП, размещенным над трещиной.

Признаком наличия де­фекта является появление эхо-импульса на ПЭП П с ам­плитудой U_tl.

Рис. 44. Схема установки ПЭП при реализации дель­та-метода ультразвукового контроля. Излучатель И, приемник П и дефект Д как бы образу­ют повернутую греческую букву Δ «дельта»

Амплитуда U_tl, сигнала дифрагированной волны (при прочих равных условиях) зависит от угла θ между на­правлением падающей на плоскость дефекта поперечной волны с_t и направлением принимаемой продольной волны с_l.

В целях распознавания конфигурации дефекта по амплитуде U_tl дифрагированной волны в изделиях с плос­копараллельными поверхностями применяют озвучива­ние под углом к поверхности изделия плоскости дефекта прямым (m=0) и однократно отраженным (m=1) лучом (рис. 45).

Рис. 45. Процедура реализации дельта-метода при измере­ниях амплитуд дифрагированной волны для распознавания конфигурации дефекта

При озвучивании прямым лучом угол θ = α, а од­нократно отраженным лучом – θ=180°-α. Измеряя максимальные амплитуды сигналов дифрагированной волны при озвучивании прямым U_tl0 и однократно-отраженным U_tl1 лучами по их соотношению χ = U_tl0/U_tl1 делаются попытки распознавания конфигурации дефектов и разделения их на:

- плоскостные (трещины);

- округлые (поры, шлаковые включения);

- полуплоскостные (поры с трещиной).

В связи с тем, что реализация дельта-метода требует использования двух ПЭП (наклонного и прямого), а процедура измерения весьма трудоемка, метод использую только в экспертных ситуациях. Данный метод хотя и предусмотрен новым ГОСТом на ультразвуковой контроль рельсов, но практического применения в рельсовой дефектоскопии в настоящее время еще не нашел.