- •Содержание
- •Глава 1. Физические основы ультразвука 4
- •Глава 2. Преобразователи 19
- •Глава 3 пьезоэлектрические преобразователи 42
- •Контрольные вопросы 58
- •Введение
- •Глава 1. Физические основы ультразвуковой дефектоскопии
- •1.1. Природа и получение ультразвуковых колебаний
- •1.2. Типы и скорость ультразвуковых волн
- •1.3. Распространение ультразвука
- •1.4. Свойства ультразвука
- •1.5. Методы ультразвуковой дефектоскопии и их применение
- •1.6. Способы контакта преобразователя с изделием
- •Глава 2. Преобразователи
- •2.1. Классификация преобразователей
- •2.2. Конструктивные особенности преобразователей
- •2.3. Серийные преобразователи
- •2.4. Специальные преобразователи и контактные среды
- •2.5. Электромагнитные ультразвуковые преобразователи
- •2.6. Технология изготовления преобразователей
- •Глава 3
- •3.1 Физические основы и область применения пьезоэлектрических преобразователей
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Перечислите основные свойства ультразвуковых волн.
- •Список литературы
2.6. Технология изготовления преобразователей
Часто сложные задачи по контролю различных изделий могут быть решены путем создания новых преобразователей или усовершенствования имеющихся. Существует много различных технологий изготовления преобразователей. Достаточно эффективную технологию изготовления в лабораторных условиях преобразователей различного назначения разработал В. Ю. Баранов. Излагаемые ниже краткие сведения об этой технологии помогут при проведении подобных работ.
Выбор пьезопластин для преобразователей производят из некоторого количества пьезопластин, которые предварительно шлифуют на очень мелкой наждачной бумаге, уложенной на стекле. Лист стекла при этом обеспечивает плоскую поверхность для обработки. Пьезопластины, поверхности которых после шлифования неровные, бракуют.
С помощью дефектоскопа и специального приспособления проверяют акустические характеристики оставшихся пьезопластин.
Выбрав после указанных испытаний лучшие пьезопластины, приступают к подготовке их поверхностей для припаивания контактных электродов. Для этого на предварительно обезжиренную поверхность пьезопластины наносят маленькую капельку припоя, которую затем аккуратно сглаживают скальпелем. В качестве припоя используют сплав Вуда. Флюс — солянокислый анилин, разведенный в глицерине.
Из тонкой медной фольги (толщиной примерно 0,02 мм) нарезают лепестки (электрозы) длиной около 25 мм и шириной 0,5—1,0 мм. Медную фольгу обычно берут из слюдяного пластинчатого конденсатора. Нарезанные лепестки выравнивают на гладкой стеклянной поверхности, затем обезжиривают спиртом. На кончик лепестка наносят капельку припоя, которую разглаживают скальпелем через тонкую металлическую пластинку (например, через лезвие для бритья). На медном электроде оставляют только точку припоя, а лишний припой обрезают скальпелем.
Медный электрод припаивают к пьезопластине. Для этого к пьезопластине, где нанесен припой, прикладывают электрод с припоем и место соединения прижимают паяльником. Время прижатия паяльника должно быть минимальным, чтобы не произошла деполяризация пьезопластины. Паяльник для этих целей берут маломощный. Жало паяльника должно быть заточено на угол и иметь плоскую поверхность. Перед касанием пьезопластины жалом паяльника необходимо провести по стеклянной плоской поверхности с целью выравнивания его контактирующей поверхности.
В качестве второго электрода используют тонкую диаметром 0,2 мм и длиной около 30 мм посеребренную проволоку. Припаивание второго электрода к другой поверхности пьезопластины производят в следующей последовательности. Предварительно кончик проволоки расплющивают, затем обезжиривают и на расплющенную поверхность наносят капельку припоя, которую сглаживают. Затем обезжиривают другую сторону пьезопластины, на ее поверхность наносят маленькую капельку припоя и припаивают второй электрод. Перед пайкой производят сглаживание припоя на пьезопластине.
Затем пьезопластину приклеивают к волноводу. Волновод может быть изготовлен из винипласта, полистирола и других материалов. Длина волновода обычно 15—20 мм, а диаметр равен диаметру пьезопластины. К волноводу пьезопластину приклеивают той стороной, к которой припаян плоский медный электрод. Для фиксации склеиваемых деталей применяют приспособление с ложементом по форме волновода. В качестве клея используют различные быстро полимеризующиеся материалы: эпоксидную смолу, циакрин, акрилоксид и др.
Демпфер изготавливают обычно из кожи натуральной. Для этого с помощью острозаточенного конца металлической трубки диаметром, равным диаметру пьезопластины, выбивают из куска кожи диск требуемого диаметра. На склеиваемые поверхности кожи и пьезопластины наносят клей и после небольшой выдержки демпфер приклеивают к пьезопластине.
Ко всей боковой (цилиндрической) поверхности волновода с пьезоэлементом и демпфером приклеивают кожу, которая в данном случае будет являться согласующим слоем.
После высыхания приклеенной кожи к обоим электродам припаивается кабель (экранный провод припаивается к медному электроду). Места пайки электродов и кабеля заливают пластмассой.
Собранный узел помещают в корпус (призму) преобразователя и заливают пластмассой.
Изготовленные в лабораторных условиях по данной технологии преобразователи обладают высокой чувствительностью и низкими собственными шумами (отношение сигнал — помеха составляет 30—35 дБ). Многократные испытания преобразователей в различных климатических условиях, в том числе при низких (до — 30 °С) температурах, показали высокую стабильность их акустических параметров.