ппаппп. Ответы по клоповой ЭКЗ 3 курс. Вихретоковый метод неразрушающего контроля. Вихретоковый
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Феррозондовый метод неразрушающего контроля Физические основы феррозондового метода При наличии дефекта в детали появляется внутреннее магнитное поле. Объясняется это действием магнитных зарядов, расположенных на границе между дефектом и окружающей его средой. Поэтому дефект вызывает мест-ное изменение поля в окружающей среде с магнитной проницаемостью. У поверхностей, которые являются границей раздела двух магнитных сред, происходит скачкообразное изменение намагниченности. Изменяется не только намагниченность вещества, но и потоки вектора намагниченности. Часть линий вектора намагниченности обрывается у первой боковой поверх-ности дефекта и снова начинается у второй поверхности. По закону магни-тостатики каждый конец линии вектора намагниченности имеет положи-тельный магнитный заряд, а каждое начало ее – отрицательный. Благодаря поляризации боковых поверхностей дефекта, внутри его возникает внутрен-нее магнитное поле.                 Намагниченность дефекта меньше намагниченности материала его окру-жающего. Возникновение поля над поверхностью намаганиченной детали является признаком ее дефектности, что и положено в основу феррозон-дового метода обнаружения дефектов. Сосредоточенные поля, вызванные дефектом, выявляют искателями, кото-рые представляют собой многовитковую катушку с сердечником. Если такое устройство перемещать над диагностируемой поверхностью, то на участке с полем дефекта на его зажимах появится импульс электродвижущей силы. В таких устройствах магниточувствительным элементом служат ферразонды. Феррозондом называется устройство, чувствительное к внешним магнит-ным полям, постоянным или медленно изменяющимся. Феррозондовый метод неразрушающего контроля Феррозондовый метод неразрушающего контроля основан на выявлении феррозондовым преобразователем магнитных полей рассеивания дефектов в намагниченных условиях и служит для выявления поверхностных и подпо-верхностных дефектов типа нарушений сплошности сварных швов, волосо-вин, трещин, раковин и др. дефектов. Феррозондовый метод заключается в намагничивании детали или ее части и сканировании намагниченных зон детали преобразователем, сигнал от ко-торого анализируется электронным блоком дефектоскопа. Преобразователь, размещенный над дефектом, фиксирует магнитное поле рассеивания, что вызывает срабатывание индикаторов прибора. Феррозондовые преобразователи подразделяются на полемеры и гради-ентомеры. Полемером является индуктивная катушка с сердечником, которая помещается в измеряемое постоянное поле и включается в цепь источника тока. В связи с этим на сердечник действует переменное поле возбуждения и измеряемое постоянное магнитное поле. При этом переменное поле возбуж-дается переменным током, а постоянное поле представляет поле дефекта в намагниченной детали. Градиентомер состоит из двух одинаковых индук-тивных катушек, называемых полузондами, с паралельными сердечниками, размещенными на некотором расстоянии друг от друга. Это расстояние называется базой преобразователя. Выходное напряжение преобразователя формируется в виде разности индуктивности катушек, указывающих на дефект. Ультразвуковой метод неразрушающего контроля - ультразвуковой (акустический) – вид НК, основанный на регистрации параметров упругих волн, возбуждаемых в контролируемом объекте; Физические основы акустического метода Акустические колебания представляют собой механические колебания частиц упругой среды. Акустические волны – распространение в этой среде механического возмущения (деформации). Ультразвуковая волна в направлении своего движения несет определен-ную энергию. Количество энергии, переносимое волной за 1 сек. через 1 кв. см площади, перпендикулярной к направлению, называется интенсивностью волны. Произведение скорости волны на плотность среды, в которой она рас-пространяется, называется удельным акустическим сопротивлением. По мере распространения волны интенсивность ее падает и при этом рассеивается ее энергия. При рассеянии энергия остается звуковой, но уходит из направлено распространяющейся волны. Поглощение обусловлено переходом звуковой энергии в тепловую. В зависимости от частоты упругие волны подразделяют на: инфразвуковые (с частотой до 20 Гц/сек.); звуковые (от 20 до 20000); ультразвуковые (20 000 – 1 000 000 000); гиперзвуковые (свыше 1 000 000 000). Для справки: 1 Гц – одно колебание в секунду; во всех отечественных дефектоскопах используют ультразвуковые колебания частотой 2,5 МГц. Упругие волны характеризуются следующими параметрами: длиной волны (м, мм); частотой (Гц, МГц-мегагерц); скоростью распространения (с, м/с, мм/мкс) Колебания частиц среды могут происходить в различных направлениях. Вектор смещения раскладывается на три составляющие: продольную, нап-равление которой параллельно направлению распространения волны, и две поперечные (сдвиговые), перпендикулярные направлению распространения волны. Ультразвуковые колебания обладают следующими свойствами: - затухание (при увеличении расстояния уменьшается амплитуда колеба-ния). Затухание ультразвуковых колебаний происходит по закону и зависит от расстояния, пройденного волной и коэффициента затухания; Амплитуда    0Дальность (расстояние) - отражение (если на пути распространения ультразвуковой волны встречается другая среда, то одна часть энергии проходит во вторую среду, а другая часть – отражается в первую). Отношение интенсивности отраженной и падающей волн является коэффициентом отражения;           - преломление и трансформация (если продольная упругая волна попадает на границу дефекта под углом, отличным от прямого, то отраженная и прошед-шая волны преломляются и трансформируются на продольные и сдвиговые волны, распространяющиеся в первой и второй средах под различными углами.   Источник     излуче-   нияОтраженные     Падающая волныволна   Прошедшие волны Важными характеристиками процесса отражения и прохождения ультра-звуковых волн при падении их на границу раздела сред являются коэффици-енты отражения (R) и прозрачности (D). R = отраженные / падающие; D = прошедшие / падающие. Законы отражения и преломления упругих волн формулируются следую-щим образом: 1.Отраженные и преломленные лучи лежат в одной плоскости с падаю-щим лучом и нормалью к поверхности раздела сред, проведенной в точке подения; 2.Угол отражения продольной волны равен углу падения; 3.Углы падения и преломления связаны соотношением, называемым законом Снеллиуса: (sin ) / сl1 = (sin ) / сt2 = (sin t) / сt1 = (sin l) / сl1 = (sin l) / сl2 где cl1, cl2, ct1, ct2 - скорости распространения продольных и сдвиговых волн в 1-й и 2-й средах соответственно. Излучатели и приемники ультразвука Для возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний применяют электроакустические преобразователи – пластины из материала, обладаю-щего пьезоэлектрическими свойствами. Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП)снабжаются пьезоэлементами изготовленными из моно кристалла кварца или пьезокерамических материалов (титанат бария, цирконат титанат свинеца). На плоские поверхности пьезоэлементов наносят тонкий слой се-ребра, служащий электродом. Пьезоэлектрическая пластина при сжатии и растягивании производит на поверхности электрические заряды. Знак заряда определяется характером деформации, а значение – приложенной силой. Преобразование механических деформаций в электрическое напряжение называется прямым пьезоэлектрическим эффектом. Обратный пьезо-электрический эффект проявляется в изменении размеров пластины под воздействием на неё электрического напряжения. Поэтому при помощи пьезоэлектрической пластины можно преобразовывать электрические коле-бания в ультразвуковые и наоборот. Наибольший эффект преобразования удается получить если собственная резонансная частота пластины соответ-ствует частоте прикладываемого электрического напряжения или частоте воздействующих ультразвуковых колебаний. Основными характеристиками пьезоэлементов являются частотный спектр (амплитуда колебания), излучаемая мощность звука (число колебаний), направленность излучения и добротность. Добротность – количественная характеристика резонансных свойств пьезоэлемента, показывающая, во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний при резонансе превышает амплитуду вынужденных колебаний на частоте. Направленность излучения преобразователя – это способность его излу-чать звуковые волны в одних направления в большей степени, чем в других. Характеристику направленности представляют в полярной системе коор-динат и называют диаграммой направленности.   0,6 30о  0,4 20о  диаграмма в 0,2 10о    0о   полярной системе коорди- 10онат липесток 20о непрерывного излучения 30о Колеблющийся пьезоэлектрический преобразователь создает в окружа-ющей среде волновое поле цилиндрической формы (ближняя зона – зона Френеля). Через некоторое расстояние поле преобретает форму усеченного конуса (дальняя зона – зона Фраунгофера).  Генератор ГЕНЕРАТОР ПЭП      Ближняя зона     Дальняя зонаЗоны излучения ПЭП Прямая, соединяющая точки в дальней зоне искателя, в которых ампли-туда поля максимальна, называется акустической осью.   амплитуда колебаний                   I0,8   |