ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ультразвуковые методы диагностики из "Справочник по композиционным материалам Книга 2 " Один из распространенных МНК, использующих акустическую энергию на частотах выше 20 кГц, называется ультразвуковым. Чаще всего используются частоты от 100 кГц до 25 МГц. Более низкие частоты, относящиеся к области слышимого звука, имеют длину волны, сравнимую с размером дефекта, и звук как бы обтекает дефект. Надежные методы генерации и детектирования ультразвуковых волн особенно пригодны для обнаружения малых дефектов [6]. [c.469] Картины С-сканирования (в плоскости волны) для образцов стеклопластика, полученных намоткой, демонстрируют возможность обнаружения несвязанных или неармированных участков, например пустот размером 6 мм или более [7]. Темные полосы на картине соответствуют дефектам. [c.469] Когда ультразвуковые волны достигают границы раздела или места обрыва волокна, часть их отражается. Суммарная отраженная энергия зависит от удельного акустического сопротивления Z, характерного для данного материала, в котором распространяется ультразвуковая волна со скоростью V, и от плотности материала р. Энергия акустического сигнала, проходящего через образец, уменьшается в результате поглощения в самом материале и отражения на дефектах. Детектирование (локация) дефектов проводится путем оценки различия в пути, а следовательно, и в потере энергии отраженных и (или) прошедших ультразвуковых волн. [c.469] На практике импульс от генератора сигналов передается по коаксиальному кабелю на пьезоэлектрический преобразователь, который трансформирует электрический сигнал в механический. [c.470] Передача механической энергии от источника к образцу осуществляется через среду, улучшающую акустический контакт воду, глицерин, масло, водные эмульсии. Кроме того, иногда используются резиновые прокладки или локальные источники воды используются и увлажненные резиновые прокладки. Звуковой сигнал, прошедший образец и отраженный в нем, детектируется приемником, вновь преобразующим энергию механических колебаний в электрический сигнал. Этот сигнал анализируется и выводится на визуализирующее устройство, например на экран электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) или на анализатор сканирующего типа. [c.470] Ультразвуковой эхо-импульсный метод неразрушающего кон- троля построен на принципе обнаружения сигналов, отраженных от нарушений сплошности для локации места дефекта. Для этого метода достаточен доступ только с одной стороны образца. Де-, фект определяется, если сигнал отразился ранее, чем достигнута. задняя по отношению к датчику поверхность образца. Дефект наблюдается в виде дополнительного импульса, расположенного между импульсом исходным и отраженным от задней поверхности. Зная скорость распространения звука в материале образца, по j положению промежуточного импульса относительно исходного i можно провести локацию дефекта в образце. [c.470] При сквозном прозвучивании материала измерения производят после прохождения ультразвука через образец. Необходим двусторонний доступ, т. е. ультразвуковые преобразователи расположены по обе стороны от образца. Уменьшение энергии в результате наличия дефекта определяется по уменьшению амплитуды импульса на экране ЭЛТ. Методом сквозного прозвучива-ния проверяются в основном более толстые материалы, чем при эхо-импульсном способе. [c.470] Оба вышеизложенных метода позволяют определять наличие в изделиях несплошностей больших размеров и проводить их локацию только в направлении, перпендикулярном направлению распространения ультразвука. Однако не менее важно определять малые дефекты армирующего компонента, пузыри, места с недостатком связующего, пористость. Обнаружить такие де- фекты можно по затуханию ультразвука при сквозном прозвучивании образца. Для этих целей может использоваться также ультразвуковой эхо-импульсный метод, однако образцы не должны быть слишком тонкими, так как исходный и отраженный от задней поверхности импульсы могут интерферировать. Но образец не должен быть и очень толстым, поскольку на результате сильно сказывается затухание отраженного импульса даже для свободных от дефектов образцов. [c.470] Техника ультразвуковых сдвиговых колебаний используется для контроля изделий сложной формы там, где неэффективны сквозное и эхо-импульсное прозвучивания. В этом случае сигнал посылается под углом 17,5. .. 30 к нормали. Если дефекты отсутствуют, волны, отражаясь от поверхностей образца, затухают, т. е. к источнику сигнал не возвращается. При наличии дефекта появляется отраженный сигнал, который будет зарегистрирован преобразователем [8]. [c.471] Кроме локации (обнаружения) дефектов с помощью ультразвуковых методов можно определять толщину материалов. Сквозное прозвучивание и эхо-импульсный метод позволяют определять толщину стеклопластиков с ошибкой не более 2 % при толщине 3,2. .. 1,3 мм [9]. Для меньших толщин эхо-импульсный метод непригоден из-за возможной интерференции, а метод сквозного прозвучивания используют и на более толстых образцах. [c.471] В обоих случаях высокой продольной скорости распространения волн соответствует высокая прочность материалов, в то время как для модуля упругости этот параметр зависит еще и от плотности. [c.472] Широкие исследования ультразвуковых МНК для намоточных композитов были проведены фирмой Дуглас по заказу ВВС США [13]. Техника сквозного прозвучивания была приспособлена для образцов толщиной 508 мм с использованием воды в качестве иммерсионной жидкости для акустического контакта. Определялись дефекты, связанные с нарушением армирующего компонента, пористостью и изменением состава связующего. Надежно удавалось фиксировать обрывы нитей при намотке сосудов высокого давления. [c.472] Определение глубины проникновения трещин в материал и классификация типов трещин проведены Бар-Коэном [14] с помощью варианта эхо-импульсного метода с очень коротким ударным импульсом На ЭЛТ выводится сигнал образца, в котором отсутствуют дефекты. При дальнейших измерениях участки с де- фектами вносят изменения в картину на экране ЭЛТ. Могут на-, блюдаться следующие изменения дополнительные отражения сигнала, изменение скорости его прохождения, вариации затухания или смещение фазы отраженного сигнала. Этот метод применялся для оценки Сандвичевых конструкций, состоящих из углепластиковых слоистых обшивок и сотового алюминиевого заполнителя. Исследовалась возможность определения дефектов различного типа, включая нарушение сплошности в слоистом пластике, несвязанные (непроклеенные) участки между обшивкой и заполнителем и расхождение между концами волокон в слоистой обшивке. [c.472] Прибор Фоккербондтестер широко используется для неразрушающего контроля адгезионно связанных конструкций. Наиболее эффективно он используется для определения качества адгезионных соединений металлов с металлами. Успехи достигнуты и при определении качества сотовых Сандвичевых структур, для выявления несвязанных участков [16]. [c.473] При определении качества продукции такие приборы градуируются по образцам, в которых дефекты отсутствуют. Для Сандвичевых конструкций качество адгезионных связей металла с металлом в плоскости растяжений определяет сдвиговые характеристики материала. Качество таких связей определяется по амплитуде колебаний на резонансной частоте (Л-шкала) и по затуханию максимальной амплитуды (Б-шкала). [c.473] Вернуться к основной статье