10.) Особенности акустического контроля неметаллических и композиционных многослойных конструкций. Дефекты соединений.
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.
11.) Сущность, аппаратура и область применения интегральных и локальных методов свободных колебаний.
Данный метод применяют для контроля неметаллических и композиционных многослойных конструкций. Свободные колебания возбуждают путем кратковременного воздействия на ОК, после чего он колеблется в отсутствие внешних воздействий. В интегральных методах анализируют собственные колебания ОК как единого целого, в локальных – отдельных его участков. Информативными параметрами служат значения частот, спектры собственных и вынужденных колебаний, а также характеризующие потери добротность и логарифмический декремент затухания. Данный метод используется, например, для обнаружения трещин в осях локомотивов и вагонов. При этом несмотря на высокую чувствительность метод имеет недостаток - субъективность оценки результатов.
Интегральный метод свободных колебаний :Применяемая аппаратура содержит ударный возбудитель колебаний, контактный или бесконтактный их приемник и электронный блок, служащий для усиления принятого сигнала и обработки полученной информации. В ОК возбуждают продольные или изгибные колебания. Влияние преобразователей и креплений (опор) ОК на результаты измерений не отличается от такового при вынужденных колебаниях. Локальный метод свободных колебаний (МСК): В этом методе ОК возбуждают периодическими ударами и анализируют спектры свободных колебаний прилегающей к преобразователю небольшой по площади зоны. Контроль выполняется при одностороннем доступе к ОК.
Основная область применения метода - контроль соединений в многослойных конструкциях, особенно выполненных с применением слоев из ПКМ и пластиков с малой плотностью и низкими модулями Юнга.
Метод использует изгибные колебания звукового диапазона частот (до 20 кГц). Информативным параметром служит частотный спектр возбуждаемых импульсов. Он является обобщенной характеристикой, содержащей все сведения об амплитуде, форме, длительности, частотном и фазовом составе колебания.
В этом методе ОК возбуждают периодическими ударами и анализируют спектры свободных колебаний прилегающей к преобразователю небольшой по площади зоны. Контроль выполняется при одностороннем доступе к ОК.
Функциональная
схема прибора
Генератор 1 прямоугольных импульсов питает электромагнитный ударный вибратор 2 преобразователя 3. Находящийся в общем корпусе с вибратором 2 микрофон 4 преобразует возбужденный в ОК свободно затухающий акустический импульс в электрический сигнал. Последний поступает на усилитель 5, соединенный с работающим в реальном масштабе времени спектроа-нализатором 6. Полученный спектр после обработки в блоке 7 индицируется на индикаторе 8.