Волны контроля
13.07.2008
Для повышения качества готовых металлоизделий большое значение имеет организация эффективной диагностики несплошностей поверхности слоя металлопроката. В последнее время предпочтение отдается, прежде всего, устройствам неразрушающего контроля поверхностного слоя изделий.
Ультразвуковые дефектоскопы работают по принципу использования упругих колебаний ультразвукового диапазона частот.
Звуковой сигнал
Ультразвуковой анализ свойств материалов основывается на том, что характеристики любых волн зависят от среды, в которой эти волны распространяются. Изменение значения одного или нескольких параметров, связанных с прохождением высокочастотной ультразвуковой волны через материал (время прохождения, степень ослабления, степень рассеяния и характеристика частотной составляющей) часто свидетельствует об изменениях таких физических свойств материала, как твердость, упругость, плотность, однородность или зернистость. Ультразвуковые волны имеют малую длину, поэтому они весьма чувствительны к изменениям среды, через которую они проходят. Для усиления этого эффекта при анализе свойств материалов рекомендуется использовать как можно более высокую частоту ультразвука. В устройствах неразрушающего контроля чаще всего используется диапазон частот ультразвуковых волн от 500 КГц до 20 МГц. При этом широко используются как продольные, так и поперечные волны, а в некоторых специальных случаях – также поверхностные (волны Релея) и плоскостные (волны Лэмба). Основные методы ультразвуковой дефектоскопии – ультразвуковые (эхометод, теневой, резонансный, велосимметрический) и акустические (импедансный и метод свободных колебаний). Ультразвуковые импульсы, проникающие в объект контроля, излучаются и принимаются пьезоэлектрическими преобразователями. В одних случаях в качестве излучающего и приемного выступает один преобразователь, размещенный с одной стороны объекта контроля (эхо-импульсный режим). В других случаях, особенно при контроле материалов с высокой степенью ослабления или рассеяния ультразвука, используются два преобразователя (один излучающий, а второй – приемный), размещаемые на противоположных сторонах объекта контроля (режим сквозного прозвучивания). Ультразвуковая волна формируется возбуждением преобразователя электрическими импульсами (ударного или незатухающего типа). В эхо-импульсном режиме ультразвуковая волна проходит через объект контроля, отражается от его противоположной поверхности и возвращается на преобразователь. В режиме сквозного прозвучивания ультразвуковая волна принимается вторым преобразователем. Полученный сигнал затем усиливается и обрабатывается. Для анализа свойств материалов могут быть использованы различные ультразвуковые приборы с аналоговой или цифровой обработкой сигналов. При всех достоинствах метода специалисты отмечают то обстоятельство, что он заметно теряет свою эффективность при выявлении дефектов с очень малым раскрытием или заполненных флюсами или оксидами, так как они «прозрачны» для ультразвукового контроля. Ограниченной чувствительностью обладают и устройства для генерации поверхностных волн при помощи лазера. Он включает в себя возбуждение поверхностных волн, прием и регистрацию сигналов при помощи интерферометра, который является довольно сложным устройством, чувствительным к вибрации. Это снижает эффективность использования излучения лазера, возбуждающего в поверхностном слое объекта контроля ультразвуковые импульсы со значительной амплитудой.
Поверхностные резервы
Повысить чувствительность, надежность и эффективность контроля качества, по мнению специалистов, можно с помощью использования волн Релея. Устройство включает в себя электромагнитно-акустические преобразователи, усилитель, блок измерения информативных параметров, дефектоскоп и блок принятия решений, импульсный лазерный генератор для возбуждения волн Релея. Световод доставляет излучение лазера в рабочую зону электромагнитно-акустических преобразователей. При этом лазер и электромагнитно-акустические преобразователи располагаются на общей платформе, снабженной приводом, с возможностью перемещений вдоль горизонтальной оси объекта контроля. Электромагнитно-акустические преобразователи монтируются на раме, снабженной приводом, с возможностью перемещений вдоль вертикальной оси объекта контроля. Таким образом, за счет комбинации возможностей обычного способа ультразвукового лазерного излучения и ультразвуковых поверхностных волн Релея (в качестве зондирующих импульсов) удается значительно увеличить амплитуду сигнала по сравнению с электромагнитным излучением, генерируемым с помощью электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП). Использование в устройстве импульсного лазерного генератора позволяет создавать в поверхностном слое металлопроката волны Релея и регистрировать трансформируемые несплошностями ультразвуковые волны при помощи ЭМАП или пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП). Техническим результатом использования волн Релея считается повышение чувствительности и надежности контроля несплошностей металлопроката. Кроме подобных методик, в настоящее время применяется достаточно большой спектр дефектоскопических устройств. Например, в вихретоковых дефектоскопах используется принцип возбуждения вихревых токов переменным магнитным полем датчика дефектоскопа, меняющим сопротивление катушки датчика. Вихревые токи создают свое поле, противоположное по знаку возбуждающему. В результате взаимодействия этих полей изменяется полное сопротивление катушки датчика, которое регистрируется прибором. Магнитопорошковая дефектоскопия (применяется для изделий из ферромагнитных материалов) основана на обнаружении магнитных полей рассеяния над дефектами с помощью ферромагнитных частиц. Кроме этого различают еще гаммаграфическую, капиллярную, люминесцентную, радиационную, радиографическую, рентгенографическую дефектоскопию, каждая из которых имеет свои особенности.
Автор: Андрей Мельников
Ультразвуковые дефектоскопы работают по принципу использования упругих колебаний ультразвукового диапазона частот.
Звуковой сигнал
Ультразвуковой анализ свойств материалов основывается на том, что характеристики любых волн зависят от среды, в которой эти волны распространяются. Изменение значения одного или нескольких параметров, связанных с прохождением высокочастотной ультразвуковой волны через материал (время прохождения, степень ослабления, степень рассеяния и характеристика частотной составляющей) часто свидетельствует об изменениях таких физических свойств материала, как твердость, упругость, плотность, однородность или зернистость. Ультразвуковые волны имеют малую длину, поэтому они весьма чувствительны к изменениям среды, через которую они проходят. Для усиления этого эффекта при анализе свойств материалов рекомендуется использовать как можно более высокую частоту ультразвука. В устройствах неразрушающего контроля чаще всего используется диапазон частот ультразвуковых волн от 500 КГц до 20 МГц. При этом широко используются как продольные, так и поперечные волны, а в некоторых специальных случаях – также поверхностные (волны Релея) и плоскостные (волны Лэмба). Основные методы ультразвуковой дефектоскопии – ультразвуковые (эхометод, теневой, резонансный, велосимметрический) и акустические (импедансный и метод свободных колебаний). Ультразвуковые импульсы, проникающие в объект контроля, излучаются и принимаются пьезоэлектрическими преобразователями. В одних случаях в качестве излучающего и приемного выступает один преобразователь, размещенный с одной стороны объекта контроля (эхо-импульсный режим). В других случаях, особенно при контроле материалов с высокой степенью ослабления или рассеяния ультразвука, используются два преобразователя (один излучающий, а второй – приемный), размещаемые на противоположных сторонах объекта контроля (режим сквозного прозвучивания). Ультразвуковая волна формируется возбуждением преобразователя электрическими импульсами (ударного или незатухающего типа). В эхо-импульсном режиме ультразвуковая волна проходит через объект контроля, отражается от его противоположной поверхности и возвращается на преобразователь. В режиме сквозного прозвучивания ультразвуковая волна принимается вторым преобразователем. Полученный сигнал затем усиливается и обрабатывается. Для анализа свойств материалов могут быть использованы различные ультразвуковые приборы с аналоговой или цифровой обработкой сигналов. При всех достоинствах метода специалисты отмечают то обстоятельство, что он заметно теряет свою эффективность при выявлении дефектов с очень малым раскрытием или заполненных флюсами или оксидами, так как они «прозрачны» для ультразвукового контроля. Ограниченной чувствительностью обладают и устройства для генерации поверхностных волн при помощи лазера. Он включает в себя возбуждение поверхностных волн, прием и регистрацию сигналов при помощи интерферометра, который является довольно сложным устройством, чувствительным к вибрации. Это снижает эффективность использования излучения лазера, возбуждающего в поверхностном слое объекта контроля ультразвуковые импульсы со значительной амплитудой.
Поверхностные резервы
Повысить чувствительность, надежность и эффективность контроля качества, по мнению специалистов, можно с помощью использования волн Релея. Устройство включает в себя электромагнитно-акустические преобразователи, усилитель, блок измерения информативных параметров, дефектоскоп и блок принятия решений, импульсный лазерный генератор для возбуждения волн Релея. Световод доставляет излучение лазера в рабочую зону электромагнитно-акустических преобразователей. При этом лазер и электромагнитно-акустические преобразователи располагаются на общей платформе, снабженной приводом, с возможностью перемещений вдоль горизонтальной оси объекта контроля. Электромагнитно-акустические преобразователи монтируются на раме, снабженной приводом, с возможностью перемещений вдоль вертикальной оси объекта контроля. Таким образом, за счет комбинации возможностей обычного способа ультразвукового лазерного излучения и ультразвуковых поверхностных волн Релея (в качестве зондирующих импульсов) удается значительно увеличить амплитуду сигнала по сравнению с электромагнитным излучением, генерируемым с помощью электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП). Использование в устройстве импульсного лазерного генератора позволяет создавать в поверхностном слое металлопроката волны Релея и регистрировать трансформируемые несплошностями ультразвуковые волны при помощи ЭМАП или пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП). Техническим результатом использования волн Релея считается повышение чувствительности и надежности контроля несплошностей металлопроката. Кроме подобных методик, в настоящее время применяется достаточно большой спектр дефектоскопических устройств. Например, в вихретоковых дефектоскопах используется принцип возбуждения вихревых токов переменным магнитным полем датчика дефектоскопа, меняющим сопротивление катушки датчика. Вихревые токи создают свое поле, противоположное по знаку возбуждающему. В результате взаимодействия этих полей изменяется полное сопротивление катушки датчика, которое регистрируется прибором. Магнитопорошковая дефектоскопия (применяется для изделий из ферромагнитных материалов) основана на обнаружении магнитных полей рассеяния над дефектами с помощью ферромагнитных частиц. Кроме этого различают еще гаммаграфическую, капиллярную, люминесцентную, радиационную, радиографическую, рентгенографическую дефектоскопию, каждая из которых имеет свои особенности.
Автор: Андрей Мельников
рубрика:
Технологии и материалы
