Измерение толщины листового проката ультразвуковым методом: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

УДК

Рецензент:

Проф., зав. кафедрой металлургии и технологии сварочного производства

И      Измерение толщины листового проката ультразвуковым методом: Метод. указ. к выполнению лабораторной работы / Сост. В.М. Федотов, И.Ю. Кольчурина: СибГИУ. - Новокузнецк, 2004. – 14 с., ил.

Изложены основные сведения об ультразвуке. Приведены устройства, основные технологические характеристики и правила эксплуатации ультразвукового дефектоскопа ДУК-66ПМ.

Предназначены для студентов специальности «Стандартизация и сертификация» (072000).

ВВЕДЕНИЕ

Измерение толщины труб, сосудов и других изделий, доступ к которым имеется только с одной стороны, в промышленности осуществляется с помощью толщиномеров – приборов, позволяющих измерять толщину изделия, не нарушая его целостности. При этом используются магнитные, вихретоковые, радиационные, электрические, радиоволновые, оптические, тепловые и акустические методы. Среди ультразвуковых толщиномеров наибольшее распространение получили эхо-импульсные, которые измеряют время между зондирующим и одним из отраженных импульсов или между двумя эхо-импульсами, прошедшими через исследуемое изделие.

В качестве толщиномеров могут быть использованы обычные импульсные эхо-дефектоскопы, поскольку они снабжены устройствами для измерения времени прихода импульса. Область применения дефектоскопа значительно шире области применения специального прибора – толщиномера. Дефектоскоп может быть использован и для обнаружения внутренних дефектов, таких как трещины, расслоения, раковины и мест их расположения в сварных швах, заготовках, полуфабрикатах, готовых изделиях из металлов и пластмасс.

Целью данной лабораторной работы является приобретение навыков измерения толщины изделия в случае затрудненного доступа к нему с использованием ультразвукового дефектоскопа ДУК–66ПМ.

ПОЛУЧЕНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА

Ультразвук – это механические колебания упругой среды с частотой выше 20 кГц. Колебания в деформируемой среде распространяются в виде волны. Волна возникает следующим образом. Колебания от источника передаются частицам среды, которые начинают колебаться около равновесного положения. Эти колебания передаются соседним частицам среды и так далее. При распространении упругой волны происходит перенос энергии без переноса вещества. Совокупность частиц, обладающих одинаковой фазой колебаний, образует поверхность или фронт волны. Фронт волны расположен перпендикулярно к направлению распространения волны.

По форме фронта волны различают плоские и сферические волны. При плоской волне источник звуковых колебаний представляет собой плоскую поверхность, которая существенно больше длины волны. Фронты волны расположены параллельно плоскости возбуждения. Сферическая волна создается точечным источником звуковых колебаний. Фронты волны при этом являются концентрическими сферами.

В зависимости от вида и размеров звукопроводящего материала, волны могут быть продольные и поперечные. В поперечных волнах направление колебаний частиц перпендикулярно к направлению волны. Если колебания среды совпадают с направлением распространения волны, то такие волны называют продольными. Существуют также поверхностные волны с горизонтальной поляризацией – волны Лява, и с вертикальной – волны Рэлея. В пластинах с толщиной, меньшей или приблизительно равной длине волны, распространяются плоские волны Лэмба.

Для ультразвуковой дефектоскопии большое значение имеет характеристическая величина, называемая звуковым давлением,

,                                                  (1)

где  ρ– плотность материала;

ω – круговая частота (ω = 2πf);

– амплитуда колебания;

υ – скорость волны.

Произведение ρυ называется волновым или акустическим сопротивлением звука,

.                                                         (2)

Материалы с большими значениями Z называются звукотвердыми (железо