5 Разработка методики контроля

5.1 Выбор частоты уз волн

Частота контроля определяется в основном коэффициентом затухания, минимальными размерами выявляемых дефектов и габаритами контролируемого изделия. Зная эти характеристики, можно оценить и выбрать оптимальную частоту, которая обеспечит наибольшую чувствительность контроля при минимальных потерях ультразвуковой энергии на рассеяние и поглощение.

Следует иметь в виду, что чем выше частота, тем меньше длина волны и тем лучше условия отражения от дефектов. Кроме того, повышение частоты увеличивает направленность излучения и приема, что ведет к возрастанию отношения отраженной от дефекта энергии к общей энергии, вводимой в изделие. Однако с повышением частоты повышается коэффициент затухания ультразвука, ухудшаются условия прохождения волн через поверхность ввода, увеличивается интенсивность отражений от границ зерен и неоднородностей материала, не являющихся дефектами.

В предыдущем пункте, исходя из выражения (4.5) и ориентируясь на стандартные преобразователи, выпускаемые промышленностью, которые имеют определенный ряд конкретных значений частот, была рассчитана и выбрана частота ультразвуковых волн f=2.5 МГц.

5.2 Выбор типа уз-волн и направления их распространения в изделии

Продольные и поперечные волны применяют обычно для выявления дефектов в толще и вблизи поверхности массивных деталей, толщина которых значительно превосходит длину волны.

Для контроля данного изделия выбираем поперечные волны. Использование поперечных волн является более предпочтительным в связи с меньшей длиной волны, что повышает чувствительность к дефектам и разрешающую способность.

Направление волн должно быть таким, чтобы обеспечивалось надежное выявление наиболее опасных дефектов (трещин, непроваров).

Согласно [9], лучи УЗ-волн, при контроле тавровых соединений направляют так, чтобы акустическая ось шла вдоль гипотенузы шва. В этом случае менее вероятны ложные отражения от неровностей валика усиления. Преобразователь перемещают по поверхности так, чтобы контролер видел положение преобразователя относительно шва.

При контроле наклонным преобразователем необходимо обеспечить направление распространения волны перпендикулярно плоскости дефекта (трещины). Трещины обычно ориентированы вдоль оси симметрии шва.

При контроле непровара необходимо чтобы дефект был ориентирован перпендикулярно оси распространения волны.

Выявление дефектов параллельно лучу УЗ – волн будет затруднено, поэтому прозвучивание целесообразно производить с каждой стороны привариваемого элемента.

5.3 Выбор способа контакта

УЗ-волны хорошо отражаются от тончайших воздушных зазоров, поэтому для передачи УЗ-колебаний от преобразователя к изделию промежуток между ними заполняют слоем жидкости. Существует несколько способов передачи ультразвука.

- контактный способ;

- щелевой способ;

- иммерсионный способ;

- бесконтактные способы.

При контактном способе преобразователь прижимают к поверхности изделия, предварительно смазанной жидкостью (например, маслом). В некоторых случаях слой жидкости заменяют или дополняют эластичным материалом. Контактный смазочный материал должен хорошо смачивать контролируемый материал и поверхность преобразователя, создавать тонкий равномерный слой и не стекать слишком быстро с поверхности.

При щелевом способе между преобра­зователем и   изделием   специальным   ограничителем создается зазор (его толщина примерно равна длине волны ультразвука), в который непрерывно подают контактную жидкость. Этот способ может быть использован, если поверхность контролируемого изделия расположена вер­тикально или имеет переменную кривизну.

При иммерсионном способе между преобразователем и изделием создается толстый слои жидкости путем поме­щения изделия в ванну с водой или образования локаль­ной жидкостной ванны. Этот способ имеет ряд преиму­ществ по сравнению с контактным: высокую стабильность излучения и приема УЗК за счет постоянства акустиче­ской связи между преобразователем и изделием; отсут­ствие изнашивания преобразователей, так как при конт­роле между преобразователем и изделием нет трения; возможность контроля изделий с грубо обработанной или защищенной покрытием поверхностью без предвари­тельной подготовки.

Бесконтактный способ – акустические колебания в ОК возбуждаются через слой воздуха (воздушно-акустическая связь) или с помощью электромагнитных, оптико-тепловых и других явлений. Бесконтактные способы обычно имеют чувствительность, значительно меньшую, чем контактные.

УЗ-волны хорошо отражаются от тончайших воздуш­ных зазоров, поэтому для передачи УЗ-колебаний от пре­образователя к изделию промежуток между ними запол­няют слоем жидкости [8].

Исходя из вышеописанных способов контактов и условий контроля (нам требуется обеспечить более высокую чувствительность, чем при бесконтактном способе; крышка ёмкости находится в вертикальном положении не на всех технологических стадиях, что не позволяет свободно проводить контроль щелевым способом; геометрические размеры крышки ёмкости значительно увеличат расход смазывающего вещества при создании иммерсионной ванны) выбираем контактный способ ввода акустических волн в объект контроля [5].

Для создания стабильного акустического контакта в качестве контактной смазки для данного случая будет использоваться машинное масло.