Ручной УЗК. Продукции
 Скачать 2.08 Mb.
|
|
Таблица 1. Основные параметры.
Из табл. 1 можно видеть, что здесь в явном виде не учиты- ваются свойства контролируемого изделия . Воспользуемся системой понятий, принятых в метрологии, 66 которая определяет термин "физический параметр" как физическую величину, рассматриваемую в качестве вспомога- тельной характеристики измеряемой физической величины. Например, частота есть параметр измеряемого электрического напряжения. Для ультразвукового контроля качества измеряемыми величинами являются размеры дефекта и его положение в контролируемом изделии. Поэтому остальные характеристики мы будем рассматривать в качестве вспомо- гательных, т.е. параметров, которые характеризуют как средство контроля (аппаратуру), так и объект контроля. Под параметрами аппаратуры будем понимать ее харак- теристики, установленные при настройке: частота колебаний, чувствительность (коэффициент передачи приемного устройства), угол призмы, длительность импульса возбужде- ния, амплитуда акустических и электрических помех и т. д. Параметры аппаратуры устанавливаются оператором в соот- ветствии с требованиями инструкции на контроль. Под параметрами объекта контроля будем понимать физические величины, характеризующие конкретное контролируемое изделие: скорость звука, плотность, затухание, рассеяние, шероховатость поверхности и др. На параметры объекта контроля оператор воздействовать не может (за исключением шероховатости). С учетом вышеизложенного, взаимосвязь параметров ультразвукового контроля можно представить в виде, приведенном в табл. 2. ; Чувствительность является наиболее важным параметром контроля, от которого зависит правильность оценки дефект- ности изделия. • В ультразвуковом контроле различают пять видов чувстви- тельности: реальную, предельную, условную, эквивалентную и абсолютную. Реальная чувствительность характеризуется минимальными размерами реальных дефектов конкретного типа, выявляемых в конкретном изделии на заданной глубине при определенной настройке дефектоскопа. Реальная чувствительность может быть определена только в результате металлографических исследований большой серии изделий одного типа. Предельная чувствительность контроля определяется минимальной площадью искусственного отражателя, который уверенно обнаруживается на заданной глубине в конкретном 67 объекте при данной настройке дефектоскопа. В качестве искусственного отражателя рассматривается диск с зеркальной отражающей поверхностью, ориентированной нормально к акустической оси преобразователя. Таблица 2. Параметры ультразвукового контроля.
Условная чувствительность дефектоскопа характеризуется размерами или глубиной залегания уверенно выявляемых искусственных отражателей, выполненных в образце из мате- риала с определенными акустическими свойствами (стандарт- 68 ном образце). Эквивалентная чувствительность дефектоскопа - это чувствительность, настроенная по любому заранее оговоренно- му искусственному или естественному отражателю в контро- лируемом изделии. Абсолютной чувствительностью дефектоскопа называют отношение минимальной амплитуды эхо-сигнала, которая еще регистрируется дефектоскопом, к амплитуде зондирующего импульса (характеристика электроакустического тракта дефектоскопа). На основании приведенных выше определений можно сделать вывод, что к основным параметрам контроля следует относить предельную чувствительность контроля, а к парамет- рам аппаратуры - условную чувствительность дефектоскопа. Реальная чувствительность контроля является следствием установленных режимов контроля, в т. ч. предельной чувстви- тельности, и может использоваться как критерий достовер- ности контроля, например, при отработке методики контроля. Следует заметить, что ГОСТ 14782-86 относит предельную чувствительность к параметрам дефектоскопа, хотя, по определению, это характеристика дефекта (размер), который можно обнаружить при данных (но не предельных !) парамет- рах аппаратуры. Угол ввода ультразвукового луча в металлах (угол прелом- ления) уже рассматривался выше. Он определяется из формулы: . С а = arcsin —— smp, '“'пр где Cv - скорость волны (продольной или поперечной) в металле; Сгр - скорость продольной волны в призме; р - угол падения в призме (угол призмы). Мертвая зона (минимальная глубина обнаружения) - это область, прилегающая к поверхности ввода контролируемой детали, в которой с помощью данной аппаратуры (электрон- ный блок и преобразователь) невозможно надежно выявить дефект определенного размера. Дефект считается надежно выявляемым, если амплитуда эхо-сигнала от него превышает уровень реверберационных шумов преобразователя на б дБ (в два раза) и более .Возникновение мертвой зоны при контроле по совмещенной схеме (пьезоэлемент служит для излучения и приема одно- временно) связано с тем, что после излучения зондирующего импульса на пьезоэлемент в течение некоторого времени поступают многократные отражения от элементов преобра- зователя (реверберационные шумы), которые перекрывают эхо-сигнал. Таким образом, размер мертвой зоны для прямого преобразователя определяется скоростью звука в материале контролируемого изделия и длительностью реверберационных шумов:  Для наклонного преобразователя размер мертвой зоны определяется по формуле (без учета УЗК в призме): С • т ^ накл 2 COSCC • Таким образом, мертвая зона наклонного преобразователя зависит как от угла ввода, так и от типа волны, которая вводит- ся в контролируемое изделие. Для диапазона углов призмы между первым и вторым критическими углами мертвая зона будет определяться скоростью поперечной волны. Увеличение частоты колебаний приводит к увеличению скорости затухания реверберационных шумов (уменьшает их длительность) и, как следствие, к уменьшению мертвой зоны. Кроме того, с увеличением частоты уменьшается длина волны, благодаря чему увеличивается отражающая способность дефекта (амплитуда эхо-сигнала), что также способствует уменьшению мертвой зоны. Необходимо обратить внимание, что размер мертвой зоны увеличивается с увеличением чувствительности, т. к. это при- водит к увеличению длительности реверберационных шумов. Таким образом, чем меньше размер дефекта, который необ- ходимо обнаружить, тем больше приповерхностная область, в которой это невозможно сделать. Для прямого раздельно-совмещенного преобразователя мертвая зона определяется частью энергии зондирующего 70 импульса, которая попадает от излучающего элемента на при- емный (так называемый "прямой сигнал"). Прямой сигнал значительно слабее реверберационных шумов совмещенного преобразователя, поэтому мертвая зона раздельно-совмещен- ных преобразователей меньше, чем у совмещенных, и составляет 0,5ч-2 мм. Шагом сканирования называют расстояние между линиями, вдоль которых производится перемещение преобразователя по поверхности контролируемого изделия (сканирование). Целью сканирования является обнаружение всех дефектов, размеры которых превышают установленное значение. Чем шире диаграмма направленности преобразователя в режиме излучение - прием, тем большим может быть шаг сканиро- вания. При этом необходимо учитывать форму акустического поля преобразователя на разных расстояниях от пьезоэлемента. Так, на границе ближнего поля ширина акустического пучка составляет половину диаметра пьезоэлемента. На расстояниях, превышающих 2,3 Хб, ширина пучка становится равной диаметру пьезоэлемента, и в дальнейшем (в дальнем поле) пучок конусообразно расходится. Поэтому минимальный шаг сканирования должен быть примерно равен половине размера пьезоэлемента. Если обнаружение дефекта ведется в дальнем поле преобразователя, то шаг сканирования определяется по формуле: S = 2Н • tg0, где Н - расстояние до дефекта; 9 - угол раскрытия диаграммы направленности. Разрешающей способностью по дальности (лучевая раз- решающая способность) называют минимальное расстояние между двумя отражателями, лежащими на центральном луче (акустической оси), при котором эхо-сигнал от них еще разли- чается на экране дефектоскопа. Сигналы считаются различи- мыми, если минимальный уровень сигнала в промежутке меж- ду двумя эхо-импульсами меньше их амплитудных значений на б дБ и более. Разрешающая способность по дальности определяется по формуле:  где т - длительность эхо-сигнала, которая обычно составля- ет 3-5 периодов колебаний. Таким образом, разрешающая способность может составлять 2-^3 длины волны. Некоторое ограничение на разрешающую способность по дальности может накладывать разрешающая способность экрана дефектоскопа, особенно при контроле толстостенных деталей, когда используется малая скорость развертки ЭЛТ. Понятие лучевой разрешающей способности по физической сути сходно понятию мертвой зоны,^ но так как длительность эхо-сигналов существенно меньше длительности ревербера- ционных шумов, разрешающая способность меньше мертвой зоны. Разрешающей способностью по углу (фронтальная раз- решающая способность) называют минимальное расстояние между двумя отражателями, лежащими на одинаковом рас- стоянии от преобразователя, при котором эхо-сигнал от них еще фиксируется раздельно. Фронтальная разрешающая способность определяется в таком положении преобразователя, при котором центральный луч проходит посредине между двумя отражателями. При этом уровень сигнала должен быть меньше максимальной амплитуды эхо-сигнала от каждого отдельного отражателя на б дБ и более. Фронтальная разрешающая способность определяется формой акустического поля преобразователя. В ближнем поле она приблизительно равна диаметру пьезоэлемента, на границе ближнего поля составляет половину диаметра элемента, а в дальнем поле Д1 = r-sin0> где г - расстояние до отражателя. Проверка технического состояния дефектоскопа. В процессе эксплуатации параметры ультразвукового де- фектоскопа могут существенно изменяться из-за неисправности функционального узла или неправильных действий оператора. В ряде случаев дефектоскоп может, находясь в работоспо- собном состоянии, иметь параметры, которые значительно отличаются от нормативных (метрологический отказ). Например, такая ситуация возможна, если оператор ошибочно 72 изменит коэффициент затухания аттенюатора, рабочую частотуи др. В этом случае результаты контроля утрачивают свою точность и уже не отражают действительного качества изделия. Поэтому перед началом контроля и в ходе его выполнения необходимо периодически проверять техническое состояние аппаратуры, чтобы быть уверенным в ее исправности. Перед началом работы с наклонным совмещенным прео- бразователем проверке подлежат следующие параметры: точка входа акустической оси и стрела преобразователя; -угол наклона акустической оси преобразователя (угол призмы) или угол ввода ультразвукового луча в металл; мертвая зона; разрешающая способность дефектоскопа по дальности (лучевая разрешающая способность). Перед началом работы с прямым совмещенным преобразо- вателем проверке подлежит разрешающая способность по дальности. Проверка указанных параметров проводится с помощью комплекта стандартных образцов КОУ-2, в который входят образцы СО-1, СО-2 и СО-3 по ГОСТ 14782-86. Методика проверки технического состояния дефектоскопа общего назначения УД2-12 с помощью этих образцов приведена в Приложении 1. Другие параметры дефектоскопа проверяются в соответствии с методическими указаниями по поверке, которые входят в комплект сопроводительной документации на дефектоскоп или в инструкции на контроль, а также по другим нормативно- техническим документам (руководящие документы, ГОСТ, ОСТ и др.). Эти документы могут устанавливать номенклатуру проверяемых параметров и периодичность их проверки. Настройка рабочих режимов дефектоскопа. Настройка дефектоскопа является одной из наиболее ответс- твенных процедур в технологии ультразвукового контроля, поскольку последующая оценка дефектности изделия заклю- чается в сравнении амплитудных и временных параметров эхо-сигналов с параметрами, установленными при настройке. Процесс настройки включает следующие операции: установка рабочей частоты генератора импульсов воз- буждения и усилителя;настройка чувствительности; -настройка порогов автоматического сигнализатора дефектов; настройка скорости развертки ЭЛТ; настройка зоны автоматического сигнализатора дефектов; настройка глубиномера. Рассмотрим указанные операции применительно к дефекто- скопу УД2-12. Установка рабочей частоты производится соответствующими переключателями в генераторе импульсов возбуждения и усилителе. Кроме того, в генераторе имеются регулируемые индуктивности, с помощью которых можно более точно подстроить частоту колебаний. При этом, в соответствии с ГОСТ 14782-86, частоту ультразвуковых колебаний следует измерять радиотехническими методами путем анализа эхо- сигнала от вогнутой цилиндрической поверхности образца СО-3 или измерением длительности периода колебаний в эхо-импульсе с помощью широкополосного осциллографа. Допускается определять длину волны и частоту ультразвуковых колебаний, возбуждаемых наклонным преобразователем, интерференционным способом по образцу СО-4. Целью настройки чувствительности является установка такого коэффициента передачи приемного устройства, который обеспечивает надежную регистрацию эхо-сигнала от несплош- ности, превышающей допустимые размеры (дефекта). Требуемую чувствительность устанавливают по опорным сигналам, которые могут быть получены от искусственных отражателей разного типа, являющихся мерой измеряемой величины - площади дефекта. Как уже рассматривалось выше, в практике ультразвукового контроля основными видами чувствительности являются предельная и условная. В соответствии с ГОСТ 14782-86 предельную чувствитель- ность следует измерять в квадратных миллиметрах по площади дна плоскодонного отверстия в стандартном образце предприятия (рис. 7а). Допускается вместо образца с плоскодонным отверстием применять стандартные образцы предприятия с угловыми (рис. 76) или сегментными ( рис. 7в) 74 отражателями. |