Wraz z ciągłym pojawianiem się nowych technologii i ciągłą aktualizacją sprzętu badawczego, technologia badań ultradźwiękowych, jako jedna z pięciu głównych technologii badań w badaniach nieniszczących, zajmuje ważną pozycję w badaniach nieniszczących.



W procesie kontroli, oprócz ultradźwiękowego instrumentu do wykrywania wad, ważną rolę odgrywa także sonda emitująca i odbierająca fale ultradźwiękowe. Dlatego też wydajność sondy i jej odpowiedni dobór podczas procesu detekcji defektów będzie miało bezpośredni wpływ na dokładność wyników detekcji defektów. . Poniżej skupiono się na klasyfikacji, funkcjach i zasadach doboru piezoelektrycznych sond ultradźwiękowych.
  1. Klasyfikacja ultradźwiękowych sond defektoskopowych

Podczas wykrywania defektów za pomocą defektoskopu ultradźwiękowego należy zastosować różne formy sond ultradźwiękowych ze względu na różny kształt, materiał, rozmiar, stan powierzchni, cel wykrywania defektów i warunki wykrywania defektów testowanego przedmiotu. Sondy ultradźwiękowe można klasyfikować w różny sposób w zależności od różnych metod indukcji, ogólnie obejmując następujące.

1) Klasyfikacja według rodzaju fali: W zależności od rodzaju fali generowanej w mierzonym przedmiocie można ją podzielić na sondę fali podłużnej, sondę fali poprzecznej, sondę fali płytowej (fali Lamb), sondę fali wznoszącej i sondę fali powierzchniowej.

2) Klasyfikacja według metody sprzęgania: Zgodnie z metodą łączenia sondy z powierzchnią mierzonego przedmiotu, można ją podzielić na sondy stykowe i sondy zanurzeniowe.

3) Klasyfikacja ze względu na kierunek padającej wiązki dźwięku: Ze względu na kierunek padającej wiązki dźwięku można ją podzielić na sondy proste i sondy ukośne.

4) Klasyfikacja według liczby elementów: Ze względu na liczbę elementów piezoelektrycznych w sondzie można ją podzielić na sondy monokrystaliczne, sondy dwukrystaliczne i sondy polikrystaliczne.

5) Klasyfikacja według materiału chipa: W zależności od materiału chipa piezoelektrycznego w sondzie można go podzielić na zwykłe sondy z chipem piezoelektrycznym i kompozytowe sondy z chipem piezoelektrycznym.

6) Klasyfikacja według kształtu wiązki dźwięku: W zależności od tego, czy wiązka dźwięku ultradźwiękowego jest skoncentrowana, czy nie, można ją podzielić na sondy skupione i sondy nieogniskowane.

7) Klasyfikacja według widma: Zgodnie z widmem ultradźwiękowym można je podzielić na sondy szerokopasmowe i wąskopasmowe.

8) Klasyfikacja według krzywizny mierzonego przedmiotu: W zależności od krzywizny mierzonego przedmiotu można go podzielić na sondy płaskie i sondy o zakrzywionej powierzchni.

9) Sondy specjalne: Oprócz sond ogólnych, istnieją również sondy używane w specjalnych warunkach i do specjalnych celów. Takie jak mechaniczna sonda przełączająca skanująca, elektroniczna sonda skanująca, sonda wysokotemperaturowa, sonda o zmiennym kącie (regulowana w zakresie od 0 do 9000), płaska sonda do wykrywania wad butelek porcelanowych (fala podłużna) i sonda typu S (fala poprzeczna) itp.
  1. Wspólne funkcje typowych sond ultradźwiękowych

1) Sonda z falą podłużną: Sonda z falą podłużną nazywana jest zwykle sondą prostą i służy głównie do wykrywania defektów równoległych do powierzchni detekcyjnej, takich jak odkuwki, odlewy, pręty, płyty, wały (takie jak pory, pęcherze, wtrącenia, fałdy i inne wady) wykrywanie itp. .

2) Sonda ukośna fali poprzecznej: Sonda ukośna fali poprzecznej wykorzystuje detekcję fali poprzecznej. Jest to sonda, której kąt padania mieści się pomiędzy pierwszym a drugim kątem krytycznym, a załamana fala jest czystą falą ścinającą. Stosowany jest głównie do wykrywania prostopadle lub pod pewnym kątem od powierzchni wykrywania. Służy do wykrywania wad w spoinach (takich jak brak wtopienia i niepełne przetopienie), rurach i odkuwkach (takich jak pęknięcia, wtrącenia itp.).

3) Sonda skośna z falą podłużną: Sonda skośna z falą podłużną to sonda, której kąt padania jest mniejszy niż pierwszy kąt krytyczny. Celem jest wykorzystanie fal podłużnych o małych kątach do kontroli defektów lub, gdy tłumienie fal poprzecznych jest zbyt duże, wykorzystanie charakterystyki dużej zdolności penetracji fal podłużnych do przeprowadzenia kontroli ukośnego padania fal podłużnych. Podczas stosowania należy zwrócić uwagę na jednoczesne oddziaływanie fal poprzecznych w próbkę.

4) Sonda fali wspinającej się: Sonda fali wspinającej jest przetwornikiem wykorzystującym detekcję fali wspinającej. Ponieważ kąt sondy do fali wznoszącej wynosi od 75 do 83, co jest prawie prostopadłe do kierunku grubości mierzonego przedmiotu i jest bliskie 90 do pionowych pęknięć w przedmiocie obrabianym, ma on dobra czułość wykrywania pęknięć pionowych. Nie jest wrażliwy na chropowatość powierzchni, ma dużą prędkość, dużą energię i dużą długość fali. Głębokość detekcji jest głębsza niż fala powierzchniowa. Wymagania dotyczące wykończenia powierzchni przedmiotu obrabianego są mniejsze niż chropowatość powierzchni. Nadaje się do wykrywania pęknięć powierzchniowych i przypowierzchniowych. Główną energią wykorzystywaną w badaniach ultradźwiękowych są fale podłużne.

5) Sonda z falą powierzchniową: Sonda z falą powierzchniową (falą Rayleigha) jest szczególnym przypadkiem sondy ukośnej. Kiedy kąt padania wzrasta do pewnego kąta, tak że kąt załamania fali poprzecznej w przedmiocie obrabianym wynosi 90°, w przedmiocie obrabianym mogą powstać fale powierzchniowe. Kiedy prosta sonda pada na przedmiot obrabiany ukośnie w cieczy, może również generować fale powierzchniowe. Ponieważ energia fal powierzchniowych koncentruje się w obrębie 2 długości fal pod powierzchnią, czułość badania pęknięć powierzchniowych jest wysoka. Stosowany jest głównie do kontroli defektów powierzchniowych lub przypowierzchniowych, takich jak wykrywanie wad cienkich płyt, cienkościennych rur, cienkościennych pojemników i wykrywanie małych defektów przypowierzchniowych. czekaj.
6) Sonda dwuelementowa: Sonda dwuelementowa zawiera dwa niezależne elementy w jednej sondzie, nazywana również sondą dzieloną lub kombinowaną sondą podwójną. W uchwycie sondy zamontowane są dwa chipy piezoelektryczne. Jeden chip emituje sygnały ultradźwiękowe, a drugi je odbiera. Możesz zaprojektować konkretny chip do transmisji lub możesz zaprojektować go do transmisji do dowolnego chipa.

Sondy dwuelementowe dzielą się na dwuelementowe sondy proste o fali podłużnej i dwuelementowe sondy ukośne o fali poprzecznej ze względu na kąt padania αL. Sonda dwuelementowa ma następujące zalety: wysoką czułość, mniejszy bałagan i mały obszar martwy, małą długość obszaru bliskiego pola w przedmiocie obrabianym oraz regulowany zakres detekcji. Konstrukcja dwuelementowej sondy, która emituje z jednej strony i odbiera z drugiej, jest szczególnie odpowiednia do wykrywania defektów bardzo blisko położenia czujnika. Ponieważ zarówno część nadawcza, jak i odbiorcza sondy dwuelementowej są wyposażone w bloki opóźniające, konstrukcja ta w znacznym stopniu eliminuje defekty przypowierzchniowe. Obszar ślepy jest bardzo korzystny w wykrywaniu defektów powierzchni. Sondy dwuelementowe mają bardzo ważne zastosowania w wykrywaniu wad ultracienkich części i ultradźwiękowym pomiarze grubości.
  1. Zasady doboru sond defektoskopowych ultradźwiękowych

Istnieje wiele rodzajów sond ultradźwiękowych o różnych parametrach. Dlatego też, w zależności od kształtu obiektu defektoskopu ultradźwiękowego, tłumienia fal ultradźwiękowych oraz wymagań technicznych, racjonalny dobór sond jest podstawą zapewnienia prawidłowych wyników detekcji. Wybór sondy ultradźwiękowej zależy głównie od: typu sondy, częstotliwości sondy, rozmiaru chipa sondy i kąta sondy itp.

3.1 Typ sondy ultradźwiękowej defektoskopu

Generalnie formę sondy dobiera się na podstawie kształtu przedmiotu obrabianego oraz umiejscowienia i kierunku ewentualnych wad, a oś wiązki ultradźwiękowej jest możliwie prostopadła do wady. Aby uzyskać szczegółowe informacje, zapoznaj się z sekcją dotyczącą typowych funkcji sondy powyżej.

3.2 Dobór częstotliwości sondy defektoskopu ultradźwiękowego

Częstotliwość ultradźwiękowego wykrywania wad wynosi od 0,5 do 15 MHz, a zakres wyboru jest duży. Ogólnie rzecz biorąc, przy wyborze częstotliwości należy wziąć pod uwagę następujące czynniki.

1) Ze względu na dyfrakcję fal ultradźwiękowych czułość ultradźwiękowego wykrywania wad wynosi około połowy długości fali. Prędkość fal ultradźwiękowych jest stała w obrębie tego samego materiału, więc zwiększenie częstotliwości skróci długość fali ultradźwiękowej i zwiększy czułość wykrywania wad, co jest korzystne przy znajdowaniu mniejszych defektów.

2) Wysoka częstotliwość, mała szerokość impulsu i wysoka rozdzielczość są pomocne w rozróżnianiu sąsiednich defektów i poprawie rozdzielczości.

3) Ze wzoru na dyfuzję widać, że jeśli częstotliwość jest wysoka, a długość fali ultradźwiękowej krótka, kąt półdyfuzji jest mały, kierunkowość wiązki dźwięku jest dobra, a energia ultradźwiękowa jest skoncentrowana, co jest korzystne do wyszukiwania i lokalizowania defektów, a dokładność ilościowa jest wysoka.

4) Ze wzoru na długość obszaru pola bliskiego wynika, że ​​częstotliwość jest wysoka, długość fali ultradźwiękowej jest krótka, a długość obszaru pola bliskiego jest duża, co jest szkodliwe dla wykrywania wad.

5) Ze wzorów na tłumienie i absorpcję widać, że tłumienie fal ultradźwiękowych gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości ultradźwiękowej i średniej wielkości ziaren.

Z powyższej analizy widać, że częstotliwość sondy ultradźwiękowej ma większy wpływ na wykrywanie wad ultradźwiękowych. Wysoka częstotliwość, wysoka czułość i rozdzielczość wykrywania wad oraz dobra kierunkowość wiązki są korzystne w wykrywaniu wad. Jednak częstotliwość jest wysoka, obszar bliskiego pola jest długi, a średnie tłumienie jest duże, co jest niekorzystne dla wykrywania wad. Dlatego przy wyborze częstotliwości sondy ultradźwiękowej należy wziąć pod uwagę kompleksowe, przeanalizować wszystkie czynniki i dokonać rozsądnego wyboru. Ogólnie rzecz biorąc, biorąc pod uwagę wymagania dotyczące czułości wykrywania wad, należy w miarę możliwości wybierać sondę o niższej częstotliwości; w przypadku odkuwek, części walcowanych i spawanych o drobnych ziarnach powszechnie stosuje się sondę o wyższej częstotliwości, a powszechnie stosuje się 2,5-5,0 MHz. . W przypadku detali takich jak odlewy i stale austenityczne o stosunkowo grubych ziarnach należy zastosować sondę miękką o niskiej częstotliwości, zwykle 0,5-2,5 MHz. W przeciwnym razie, jeśli częstotliwość jest zbyt wysoka, energia ultradźwiękowa zostanie poważnie osłabiona.

3.3 Wybór wielkości chipa sondy ultradźwiękowej

Kształty chipów sond ultradźwiękowych są zazwyczaj okrągłe i kwadratowe. Rozmiar chipa sondy ma pewien wpływ na wyniki ultradźwiękowego wykrywania wad. Przy wyborze

1) Kąt połowy dyfuzji: Zgodnie ze wzorem na kąt dyfuzji, wraz ze wzrostem wielkości wióra, kąt połowy dyfuzji maleje, kierunkowość wiązki jest dobra, a energia ultradźwiękowa jest skoncentrowana, co jest korzystne przy wykrywaniu wad.

2) Wykrywanie wad w pobliżu obszaru pola: Ze wzoru na długość obszaru pola bliskiego wynika, że ​​wraz ze wzrostem rozmiaru chipa zwiększa się długość obszaru pola bliskiego, co jest szkodliwe dla wykrywania wad.

3) Duży rozmiar chipa: wypromieniowana energia ultradźwiękowa jest silna, zakres skanowania nierozproszonego obszaru sondy jest duży, a zdolność do wykrywania defektów na duże odległości jest zwiększona.

W przypadku wykrywania przedmiotów o dużym obszarze wad należy zastosować dużą sondę wiórową, aby zapewnić skuteczność wykrywania wad; przy wykrywaniu przedmiotów o dużej grubości wady należy zastosować dużą sondę wiórową w celu znalezienia defektów na duże odległości; w przypadku małych detali, aby dokładnie zlokalizować i określić ilościowo defekty, należy zastosować dużą sondę wiórową. Wybierz sondę małoelementową; w przypadku detali o nierównych powierzchniach i dużych krzywiznach, w celu ograniczenia strat sprzężenia należy wybrać sondę małoelementową.

3.4 Dobór kąta sondy defektoskopu ultradźwiękowego

Podczas kontroli oś wiązki ultradźwiękowej powinna być w miarę możliwości prostopadła do wady. Dlatego dobór kąta powinien opierać się na rodzaju i lokalizacji uszkodzeń, jakie mogą występować w badanym przedmiocie oraz dopuszczalnych warunkach wykrywania wad przedmiotu obrabianego. Aby wybrać odpowiedni kąt, należy skorzystać z prawa odbicia i załamania oraz związanej z nim wiedzy geometrycznej. Sonda. Biorąc za przykład wartość K sondy w detekcji fali poprzecznej, kąt załamania ma duży wpływ na czułość detekcji, kierunek osi wiązki dźwiękowej i drogę dźwięku fali pierwotnej (odległość od punktu padania do dolnego punktu odbicia).

0,7 lub K1,5, współczynnik odbicia pod kątem końcowym jest bardzo niski, co może łatwo prowadzić do pominięcia kontroli.


Similar Posts