При трансформации
(расщеплении) акустической волны 
на границе
раздела двух твердых тел возникают две отраженные волны (продольная 
и поперечная 
) и две
преломленные (
и 
)
(рис.1,а). Углы преломления α и отражения γ волн
связаны с углом падения β и зависят от скоростей соответствующих волн (закон
Снеллиуса):
(9)
Таким образом при угле падения
преломленная продольная волна будет распространяться вдоль
поверхности раздела двух тел (рис.1, б). При
увеличении 
(рис.1, в) вдоль поверхности раздела будет
распространяться поперечная волна . Углы 
, и 
называются первым и вторым
критическими углами. Эти углы определяют угол наклона призмы в наклонных
ультразвуковых преобразователях для ввода в контролируемую отливку
поверхностных продольных или поперечных волн. В соответствии с законом
Снеллиуса (9) для пары плексиглас (материал призмы ультразвуковых головок) -
сталь (материал контролируемого изделия) критические углы 
для продольной поверхностной волны (при 
) и
для поперечной поверхностной волны (при 
).
Если в контролируемое изделие
необходимо ввести поперечную волну, то угол падения β, т.е угол наклона призмы, должен выбираться из условия
.
|
|
Рисунок 1 – Отражение и преломление продольной волны на границе раздела двух твердых тел
2 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
Классификация методов акустического контроля приведена в ГОСТ 18353-79. В зависимости от диапазона частот упругих колебаний различают упругий ультразвуковой и упругий звуковой методы. При, ультразвуковом методе в отливках возбуждаются упругие ультразвуковые колебаний (УЗК) с частотой от 0,5 до 25 МГц. При звуковом методе в отливке возбуждаются звуковые колебания (ЗК) в диапазоне частот от 0.5 до 5,0 кГц.
В зависимости от характера взаимодействия упругих волн с материалом контролируемого изделия ультразвуковые методы подразделяют на эхоимпульсный, теневой, зеркально-теневой и импедансный. Все эти методы основаны на локальном вводе и сканировании УЗК контролируемой отливки с последующим приемом и анализом отраженных или прошедших через отливку УЗК.
Звуковые (низкочастотные) методы акустического контроля подразделяют на метод свободных колебаний и резонансный метод. Они основаны на анализе возбужденных упругих колебаний во всем изделии.
В последнее время для контроля наиболее ответственных отливок, а также для диагностирования их состояния используют метод акустической эмиссии, который основан на приеме и анализе упругих волн, возникающих в самом контролируемом изделии.
Источники УЗК в ультразвуковых дефектоскопах - ламповые или полупроводниковые генераторы импульсов. Получаемые от них высокочастотные электрические колебания преобразуются в ультразвуковые с помощью специальных электроакустических преобразователей (ГОСТ 23702-85). Эти же преобразователи осуществляют и обратное преобразование УЗК в электрические колебания. Принцип работы преобразователя основан на использовании пьезоэлектрического эффекта. В качестве пьезоэлементов используют кристаллы кварца, титаната бария и цирконата-титаната свинца.
Различают
следующие основные виды преобразователей: прямые, излучающие в контролируемое
изделие продольные волны нормально к поверхности; наклонные, излучающие в
изделие поперечные, поверхностные, нормальные и продольные волны; совмещенные,
у которых один пьезоэлемент служит излучателем и приемником;
раздельно-совмещенные, имеющие два пьезоэлемента в одном общем корпусе. Основными
элементами преобразователей (рис. 2) являются: протектор 1, пьезопластина 2,
демпфер 3, который изготовляют из резины или эпоксидной смолы. Он служит для
ослабления свободных колебаний пьезопластины. Протектор 1 служит для защиты
пьезопластины от механических повреждений и износа.
Рисунок 2 - Электроакустические преобразователи нормального (а), наклонного (б) и раздельно-совмещенного (в) типов
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.