i-141823804

жить ее остаточную намагниченность до такой степени, чтобы к ней не притягивалась мелкая железная стружка.

Дефектоскоп позволяет производить размагничивание деталей как при питании его постоянным током, так и переменным от осветительной сети 220 В. При пользовании постоянным током в качестве размагничивающего устройства могут служить электромагнит и соленоид; при пользовании переменным током – только соленоид.

Размагничивание детали электромагнитом заключается в том, что электромагнит, в обмотках которого непрерывно меняется направление постоянного тока, медленно отводится от детали, на которую он в начале размагничивания был наложен. В этом случае действует переменное магнитное поле с ослабевающей силой (по мере удаления электромагнита). В результате деталь размагничивается.

После окончания контроля образцы протереть. Слить суспензию из ванночки в бачок, протереть насухо все детали дефектоскопа и уложить их чемодан.

8. Содержание отчета

1.Краткое описание принципа магнитопорошкового контроля.

2.Краткое описание конструкции переносного магнитного дефектоскопа 77ПМД-3м и электрической схемы.

3.Эскизы образцов в процессе контроля.

4.Таблица данных и график зависимости B=f(h).

5.Вывод по результатам измерений.

Контрольные вопросы

1.Каков принцип магнитопорошкового метода контроля?

2.Поясните устройство переносного магнитного дефектоскопа 77ПМД-3м.

3.Каковы схемы намагничивания сварных изделий?

4.Какова чувствительность магнитопорошкового метода контроля.

Список литературы

1. Сварка. Резка. Контроль : справочник : в 2 т. / Н. П. Алешин, Г. Г. Чернышов, Э. А. Гладков и др. ; ред. : Н. П. Алешин, Г. Г. Чернышев. – М. : Машино-

строение, 2004. – 619 с.

2. Сварка. Резка. Контроль : справочник : в 2 т. / Н. П. Алешин, Г. Г. Чернышов, А. И. Акулов ; ред. Н. П. Алешин, Г. Г. Чернышев. – М. : Машино-

строение, 2004. – 478 с.

3. Лукьянов, В. Ф. Изготовление сварных конструкций в заводских условиях / В. Ф. Лукьянов, В. Я. Харченко, Ю. Г. Людмирский. – Электрон. текстовые дан. (7,32 Мб.). – Ростов-н/Д: Феникс, 2009. – 315 с.

4. Алешин, Н. П. Контроль качества сварочных работ / Н. П. Алешин, Г. В. Щербинский. – М. : Высш. шк., 1981.

5. Контроль качества сварки / под ред. В. Н. Волченко. – М. : Машиностроение, 1975.

31

Лабораторная работа 4

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.Цель работы: Изучить физические основы, аппаратуру и методику ультразвукового контроля. Проконтролировать образцы с искусственными дефектами и сварные образцы, дать заключение о качестве сварки.

2.Техника безопасности

1.Перед началом работы убедиться в надежности заземления ультразвукового дефектоскопа.

2.При работе с дефектоскопом не касаться металлического кожуха.

3.Оборудование и материалы

Ультразвуковой дефектоскоп УДМ-1М, УД2-12. Набор нормальных и призматических щупов. Образцы с идеальными дефектами и дефектами сварки. Минеральное машинное масло, отвертки, ветошь, измерительная линейка.

4. Краткие сведения из теории

Ультразвук представляет собой механические колебания с частотой свыше 20 КГц. Для дефектоскопии применяют колебания 0,5-10 МГц. Ультразвуковые колебания при дефектоскопии получают с помощью пьезоэлементов. Пьезоэлемент представляет собой пластину, вырезанную из кристалла кварца или изготовленную из титаната бария. Если к кварцевой пластине подводится переменное напряжение высокой частотой, то она, вследствие так называемого обратного пьезоэлектрического эффекта, колеблется с частотой подведенного напряжения и отдает в окружающую среду направленный пучок упругих колебаний.

Ультразвуковые колебания (УЗК) обладают следующими, используемыми в дефектоскопии, свойствами:

1)отражаются от границы раздела двух сред с различными акустическими сопротивлениями;

2)распространяются направленным пучком в виде расходящегося конуса с углом в вершине 8-20°;

3)скорость распространения ультразвука зависит от материала и типа волн и для продольной волны в стали составляет около 6000 м/сек.

Если в изделии есть дефект, то часть энергии ультразвуковых колебаний отражается от дефекта и попадает на пьезоэлемент. В этом случае пьезопластина работает, как приемник, а на ее обкладках, вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта, появятся электрические заряды. Они проходят через усилитель дефектоскопа и подаются на вертикально отклоняющие пластины

32

его электронно-лучевой трубки. На экране дефектоскопа появляется импульс. Расстояние на экране между посланным и отраженным импульсом в определенном масштабе соответствует расстоянию от пьезоэлемента до дефекта.

В дефектоскопе имеется специальное устройство – глубиномер, дающее отметку времени на экране трубки. Глубиномер позволяет определить расстояние от пьезоэлемента до дефекта по ходу ультразвукового луча в изделии.

5. Назначение и устройство ультразвукового эхо-дефектоскоп УДМ-1М, УД2-12

Импульсный ультразвуковой эхо-дефектоскоп типа УДМ-1М предназначен для обнаружения и определения координат дефектов, являющихся нарушением сплошности (раковин, пор, непроваров, шлаковых включений, трещин), расположенных на глубине от 1 до 2500 мм под поверхностью в металлических заготовках и сварных швах. Прибор позволяет обнаруживать дефекты в неметаллических изделиях, а также определять толщину изделия при одностороннем доступе к нему.

5.1. Технические характеристики

1.Минимальная глубина обнаружения дефектов при пользовании нормальными искательными головками на частоте 2,5 и 5 МГц – 5 мм, на частоте 1,8 МГц – 10 мм. При пользовании раздельно–совмещенной искательной головкой 2,5 МГц и головками искательными призматическими минимальная глубина обнаружения дефектов равна 1 мм.

2.Рабочие частоты: 0,8; 1,8; 2,5 и 5 МГц.

3.Прибор позволяет обнаружить дефекты с площадью поверхности не менее 1 мм2 на частоте 5 МГц, расположенных на глубине не более 100 мм.

4.Погрешность измерения глубины дефектов, а также толщины изделий не превышает ±2% от полного значения шкалы выбранного диапазона при пользовании нормальными искательными головками.

5.По шкале глубиномера прибор позволяет производить:

а) прямой отсчет координат х и у дефектов при пользовании призматическими искательными головками с любыми углами наклона при контроле изделий из материала со скоростью распространения УЗК от 3500 до

6500 м/с;

б) измерение амплитуды отраженных от дефектов импульсов в миллиметрах для оценки величины дефекта методом сравнения.

6.Питание – сеть переменного тока 110; 127; 220 В.

7.Потребляемая мощность – не более 130 ВА.

8.Прибор может работать в диапазоне температур от -5 до +30 °С.

9.Собственный вес прибора не более 14 кг.

33

5.2. Блок-схема

Блок-схема прибора (рис. 4.1) состоит из следующих элементов: синхронизатора 1; генератора радиоимпульсов 2; усилителя 3; генератора основной развертки и подсветных импульсов 4; глубиномерного устройства 5; автоматического сигнализатора дефектов 6; генератора задержанной развертки 7; осциллоскопического индикатора 8; блока питания 9; искательных головок 10.

5.3. Принцип работы прибора

Импульсный ультразвуковой дефектоскоп работает по принципу посылки ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие и приема отраженных колебаний от дефектов или дна.

Синхронизатор 1 (мультивибратор частоты посылок) вырабатывает импульсы, которые используются для запуска генератора радиоимпульсов 2 и основной развертки 4. Генератор радиоимпульсов генерирует кратковременные импульсы высокочастотных электрических колебаний, которые возбуждают пьезоэлектрический преобразователь искательной головки 10.

Последний преобразует электрические импульсы в механические упругие колебания ультразвуковой частоты. Эти колебания при соприкосновении искательной головки с поверхностью контролируемой детали через слой контактной смазки проникают внутрь изделия и распространяются в нем узким пучком. Дойдя до дефекта или дна изделия, импульсы УЗК отражаются от них.

Часть отраженной энергии импульсов УЗК попадает на приемный пьезоэлектрический преобразователь, поступающий далее на усилитель 3. Усиленные и продетектированные отраженные импульсы поступают на вертикально-отклоняющие пластины осциллоскопического индикатора 8 и на селектор автоматического сигнализатора дефектов (АСД) 6.

Изменяя с помощью метки электронного глубиномера 5 время от момента посылки импульсов УЗК до момента появления эхосигнала на экране электронно-лучевой трубки, можно определить расстояние до дефекта или дна изделия (шкала глубиномера градуирована в сантиметрах):

= 2∙,

где D – расстояние до дефекта; с – скорость распространения УЗК в материале изделия; t – время распространения импульса УЗК до дефекта и обратно.

34

Рис. 4.1. Блок-схема ультразвукового дефектоскопа УДМ-1М

5.4. Искательные головки

Искательные головки предназначены для преобразования электрических колебаний в упругие ультразвуковые с вводом их в изделие, приема отраженных УЗК и обратного преобразования их в электрические. Для преобразования колебаний используется пьезоэффект керамики титаната бария.

В комплект дефектоскопа входит набор из нормальных и призматических искательных головок на частоты 1,8; 2,5 и 5 МГц. Нормальные искательные головки излучают продольные ультразвуковые волны. Призматические искательные головки излучают продольные волны, которые при вводе в исследуемое изделие преобразуются в поперечные.

Прибор комплектуется призматическими искательными головками с углами падения: на частоту 1,8 МГц – 30° и 40°; 2,5 МГц – 30°, 40°, 50°; на частоту 5 МГц – 40°. На границе «оргстекло-металл» ультразвуковые пучки испытывают преломление. Угол преломления β определяется углом падения α и отношением скорости распределения поперечных волн в металле Сt к скорости распространения продольных волн в оргстекле СL.

sin β = ∙ sin α

Значения преломленных углов β для углов падения α 30°; 40° и 50° соответственно равны для стали 40°, 51° и 68°.

35

6. Преимущества и недостатки ультразвукового метода контроля

Ультразвуковой контроль наиболее перспективен, так как отличается оперативностью, экономичностью, достоверностью и безопасностью. Этот метод во многих случаях предпочтителен или единственно возможен.

Однако он имеет существенный недостаток – достоверность результатов ультразвукового контроля во многом зависит от квалификации оператора и его сосредоточенности в процессе работы. После обнаружения дефект фиксируется на экране дефектоскопа визуально, но не регистрируется в виде документа.

В настоящее время успешно применяются компьютеризованные дефектоскопы. Они обладают высокой точностью и достоверностью результатов, которые наглядно демонстрируются и документируются.

7. Порядок выполнения работы

7.1. Подготовка поверхности

Ультразвуковой контроль можно вести после механической обработки и даже по черновой поверхности после проката. Чтобы улучшить акустический контакт между искательной головкой и изделием, необходимо применять жидкую смазку соприкасающихся поверхностей искательной головки и изделия. В качестве жидкой смазки можно применять различные сорта масел, воду, мыльную пену. Желательно плотно притирать головку к поверхности детали.

7.2. Включение прибора в работу

1.Соединить шнур питания с сетью напряжением 220 В.

2.Присоединить кабель с искательной головкой на выбранную рабочую частоту к гнезду I или II при работе с одной искательной головкой. При работе с сигнализатором дефектов штеккер его шнура вставить в гнездо "Индикатор". Включение прибора производится ручкой "Яркость" путем поворота ее по часовой стрелке. При этом должна загореться сигнальная лампочка "Сеть" на передней панели прибора.

После разогрева (1-2 мин.) ручками "Яркость" и "Фокус" установить необходимую яркость и четкость линий развертки. Ручкой "Смещ. X" установить начало развертки около левого края экрана. Переключатель "Частота МГц " установить на выбранную рабочую частоту. При работе с одной совмещенной искательной головкой переключатель "I-I+II" установить в положение I, при работе с двумя раздельными головками в положение I+II. Переключатель "Диапазон прозвучивания" установить на нужный диапазон, исходя из толщины контролируемого изделия.

36

Остальные ручки перед началом работы установить в следующие положения:

"Вид измерений" – в положение "Развертка плавно"; "Электронная лупа" – в положение "Выкл."; "Зона автоматического контроля" – в правое крайнее положение; "Чувствительность" – в среднее положение;

"Мощность импульса" – в правое крайнее положение; ВРЧ – в левое крайнее положение; "Отсечка" – в среднее положение.

Переключатель В6, расположенный на задней стойке прибора, должен находиться в положении "Толщиномер".

7.3. Измерение глубины залегания дефекта и его размеров с помощью нормальной искательной головки

Нормальной искательной головкой определяются размеры дефектов и глубина их залегания в детали.

Перед измерением ручка "Зона автоматического контроля" устанавливается в правое положение.

Переключатель "Вид измерений" становится в положение "Дпр". Прибор позволяет измерить глубину залегания дефектов в изделиях

различных материалов по одной и той же шкале. Перед замером необходимо настроить прибор на работу по материалу изделия по образцу с плоскопараллельными поверхностями из этого материала известной толщины. Указатель ручки "Расстояние" устанавливается против деления шкалы, равной толщине образца t (рис. 4.2). Нормальная искательная головка ставится на поверхность образца, смоченную маслом, и притирается к его поверхности. На экране дефектоскопа появляется донный сигнал, отраженный от поверхности, противоположной расположению искательной головки. Ручкой "Скорость УЗК" (справа под крышкой) донный импульс на экране индикатора подводится к метке глубиномера – ступеньке на развертке индикатора (см. рис. 4.2, а). После этого показания глубиномера на всех шкалах и диапазонах прозвучивания для выбранного материала будут верными. Ошибка в измерении не превышает ±2% от полного значения шкалы выбранного диапазона.

Для измерения глубины залегания дефектов подвижная метка глубиномера ручкой "Расстояние" подводится к переднему (левому) фронту импульса от дефекта или дна изделия (см. рис 4.2, б). Против указателя ручки глубиномера по шкале, соответствующей положению ручки "Диапазон прозвучивания" отсчитывается глубина залегания дефекта t1.

37

а б

Рис. 4.2. Схема настройки дефектоскопа при работе нормальной искательной головкой: а – экран при установке ступеньки глубиномера, t – расстояние на развертке равное толщине образца; б – экран дефектоскопа и контролируемый образец с нормальной искательной головкой, t1 – расстояние до дефекта, 1 – импульс с дефекта, 2 – донный импульс, 3 – пьезоэлемент щупа, 4 – дефект в контролируемом образце

На образце с отверстиями различного диаметра, распределенных по его высоте, имитирующих дефекты, определить глубину залегания «дефектов» и отрегулировать величину импульса в пределах экрана от минимального и максимального размера «дефекта». Проконтролировать образец с неизвестными дефектами, определить их глубину залегания и размеры.

7.4. Контроль с помощью призматической искательной головки

Призматической искательной головкой определяются координаты дефектов Дx (вдоль поверхности) и Дy (по глубине) (рис. 4.3). Для определения координаты Дx переключатель "Вид измерений" ставится в положение "Дx". Для определения координаты Дy переключатель "Вид измерений" ставится в положение "Дy". Отсчет координат производится по той шкале прибора, по которой проводилась настройка.

Ввиду того, что призматические головки имеют разные углы α, a металлы имеют различные скорости распространения УЗК, то перед работой необходимо настроить прибор для работы с данной головкой по материалу испытуемого изделия. Для настройки необходим образец с искусственными дефектами: один – на минимальной глубине 5 мм и второй – на максимальной глубине ближе к концу выбранной шкалы.

Для настройки отсчета координаты Дy переключатель "Вид измерений" поставить в положение "Дy". Перемещая призматическую искательную головку по поверхности образца, добиться максимальной амплитуды импульса от дефекта, расположенного на максимальной глубине.

Указатель ручки "Расстояние" устанавливается против деления одной из шкал, равного этой глубине. Ручкой "Конец шкалы Дy" (справа над крышкой) импульс от дефекта на экране индикатора подводится к метке глубиномера.

38

Рис. 4.3. Распространение УЗК при работе призматической искательной головкой

Затем обнаруживается дефект на минимальной глубине. Указатель ручки "Расстояние" устанавливается против деления, равного расстоянию до этого дефекта. Ручкой "Начало шкалы Дy" метка глубиномера подводится к переднему фронту импульса от дефекта. Настройку конца и начала шкалы в указанной последовательности следует произвести 3-4 раза, после чего показания глубиномера будут верными.

Аналогично производится настройка для отсчета координаты "Дx". В этом случае переключатель "Вид измерений" ставится в положение "Дx". Настройка конца и начала шкалы производится ручками "Дx".

После настройки прибора определить дефекты в образце с идеальными дефектами и в сварном шве. Схемы измерений приведены на рис. 4.4.

Правильность выбора угла искателя определяется из соотношений: - при прозвучивании прямым лучом (см. рис. 4.4, а)

- при прозвучивании однократно отраженным лучом (см. рис. 4.4, б)

- при контроле стыкового шва однократно или многократно отраженным лучом искатель перемещают в зоне:

39

min = ∙ δ ∙ tgα +max = ( + 1) ∙ δ ∙ tgα

n – число отражений ультразвукового луча в металле.

а

б

Рис. 4.4. Схема прозвучивания стыковых соединений с одной поверхности: а – прямым лучом; б – однократно отраженным лучом

Содержание отчета

1.В отчете следует привести техническую характеристику дефектоскопа и его блок-схему.

2.Кратко описать методику ультразвукового контроля, привести схемы проведения опытов.

3.Привести эскизы контролируемых образцов и форму сигналов на экране дефектоскопа.

4.В таблице привести конкретные значения координат дефектов и их размеры.

40