Ультразвуковая дефектоскопия отливок: Методические указания к выполнению практических занятий по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация», страница 6

Анализ использования акустических методов контроля для выявления дефектов типа несплошностей и включений в отливках показал, что наиболее эффективными методами являются эхоимпульсный и теневой.

3.1 ЭХОИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД

Контроль внутренних дефектов эхоимпульсным методом осуществляется путем ввода УЗК в отливку и регистрации отраженных ультразвуковых волн (Рисунок 4, а).

Электрический сигнал от генератора импульсов 4 поступает на электроакустический преобразователь 3 и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 6. На экране которой формируется начальный зондирующий импульс А.

Рисунок 4 - Схема ультразвукового контроля эхоимпульсным методом

Электрический сигнал на преобразователе преобразуется в УЗК, которые передаются в контролируемое изделие 2. УЗК, пройдя расстояние X, равное толщине изделия, отражаются от противоположной поверхности изделия и вновь воспринимаются преобразователем, в котором преобразуются в электрический сигнал. Последний, пройдя через блок усиления и развертки 5, поступает на ЭЛТ. На экране ЭЛТ от этого сигнала формируется донный эхоимпульс В.

Так как время прохождения пучка колебаний пропорционально пройденному пути, а скорость распространения колебаний для данного сплава– величина постоянная, расстояние между зондирующим импульсом А и донным импульсом В в заданном масштабе характеризует толщину сечения отливки Х:

,                                                 (10)

где  - скорость распространения ультразвуковых колебаний в металле, м/с;  - время между выдачей и приемом импульса, которое можно установить масштабной линейкой или с помощью специального глубиномера, встроенного в дефектоскоп, с.

Если скорость распространения ультразвука в данном металле неизвестна, ее можно определить перед началом контроля с помощью призматического эталона известной толщины, выполненного из материала отливки, по формуле:

,                                          (11)

где Х  - толщина эталона, м.; τ – время между выдачей и приемом импульса, с.

Если УЗК встретят на своем пути дефект 1, то они также отразятся от него в соответствии с рассмотренными ранее закономерностями поведения УЗК на границе раздела двух сред [см. формулу (8)]. Отраженные от дефекта УЗК сформируют эхоимпульс С от дефекта. Время прохождения УЗК пропорционально пройденному пути, поэтому при постоянной скорости УЗК в материале расстояние  от зондирующего до донного импульса пропорционально толщине изделия, а расстояние  пропорционально глубине залегания дефекта.

Следовательно, зная масштаб изображения по горизонтальной оси экрана ЭЛТ или проведя предварительные градуировочные измерения, можно по положению эхоимпульса от дефекта (по длине отрезка ) рассчитать действительную глубину залегания дефекта :

,                                                  (12)

где -расстояние между импульсами А и С; -расстояние между импульсами А и В.

Кроме этого, по амплитуде эхоимпульса от дефекта можно ориентировочно судить о поперечных размерах дефекта (в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения УЗК).

Контроль поверхностных и подповерхностных дефектов эхоимпульсным методом возможен благодаря возбуждению в контролируемой отливке поверхностных УЗК (рисунок 4, б). На контролируемое изделие 2 устанавливают электроакустический преобразователь 3 наклонного типа, к которому подводится высокочастотный электрический сигнал от генератора 4. В результате трансформации УЗК на поверхности контакта преобразователя с изделием и при соответствующем значении угла α ввода УЗК в контролируемой отливке будет возбуждаться поверхностная (продольная или поперечная) волна. Поверхностная волна проходит вдоль всего изделия до его конца и, отражаясь, возвращается в виде эхосигнала на преобразователь. После обработки сигнала в блоке 5 на экране ЭЛТ 6 появляется торцовый эхоимпульс В, который играет роль донного импульса. Если же на пути УЗК в поверхностном слое встретится дефект 1, например трещина, то часть УЗК отразится, не дойдя до конца изделия. При этом на экране ЭЛТ между импульсами А и В появится импульс С. По высоте этого импульса можно качественно оценить размер дефекта (глубину трещины).