ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Типы акустических волн из "Ультразвуковой контроль сваных соединений Издание 2 " Интенсивность колебаний, применяемых для контроля, обычно невелика, она не превосходит 1 кВт/см . [c.20] Когда X меняется на длину волны или t меняется на период r=l/f, фаза меняется на величину 2я. Это означает, что смещение и приобретает тот же знак. [c.25] Упругие волны характеризуются скоростью распространения С, длиной волны X и частотой /. Расстояние между ближайшими частицами, колеблющимися одинаковым образом (в одной фазе), называется длиной волны. Число волн, проходящих через данную точку в 1 с, называется частотой ультразвука. Длина волны связана со скоростью ее распространения и частотой колебаний соотношением i— jf. Запись этой зависимости в другом виде, например ==Xf, не имеет физического смысла, так как скорость распространения определяется физическими свойствами среды и типом волн. [c.25] Продольные и поперечные волны (объемные однородные волны) наиболее широко используются при дефектоскопии материалов для обнаружения внутренних дефектов. Помимо этого для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов используются и другие типы волн (неоднородные). [c.25] ТИ распространения поперечной волны О С =0,93Ск Поверхностная волна способна распространяться на большое расстояние вдоль поверхности твердого тела. Волны, подобные рэлеевым, могут распространяться и вдоль искривленных поверхностей, но при этом они испытывают дополнительное затухание вследствие пере-излучения объемной волны в глубь изделия. [c.26] Поверхностные волны применяют для обнаружения дефектов, непосредственно выходящих на поверхность или залегающих на глубину не более длины поверхностной волны. Амплитуда поверхностной волны убывает с расстоянием в дальней зоне преобразователя и пропорциональна если не учитывать затухания ультразвука и рассеяния на неровностях поверхности. Поэтому поверхностные волны хорошо регистрируются на расстоянии 2... 3 м от точки ввода. [c.26] Амплитуда волны, отраженной от щели, перпендикулярной поверхности изделия, быстро возрастает с увеличением глубины щели до 0,4 1,з, а затем испытывает осцилляции. В пределе эта величина стремится к значению, соответствующему отражению от двугранного угла. Учитывая специфические особенности распространения поверхностных волн, поверхность контролируемого изделия должна иметь высоту шероховатостей не более 2 мкм. [c.26] Условия образования нормальных волн в твердой пластине усложняются из-за наличия в ней продольных и поперечных волн. При отражении эти волны частично трансформируются одна в другую, а фаза волны при отражении меняется на число, не кратное л. На рис. 2.7 показаны дисперсионные кривые для пластины из стали (v 0,3). [c.29] Волны первого и более высоких порядков возникают при определенных критических значениях h Kt для каждой моды. В рассмотренных модах нормальных волн частицы среды колеблются в плоскости распространения волны, их называют в этом случае SV-волнами (вертикально поляризованные). Для возбуждения интенсивных, хорошо направленных волн определенной моды используют, как правило, наклонное паденИе волн на пластину под углом 3, выбираемым из условия sin р=Сг/Ср. [c.29] Волна Лэмба обеспечивает достаточную чувствительность при длине листа в направлении прозвучива-ния 0,3... 0,5 м. Нормальные волны успешно применяют для контроля листов, труб, оболочек, имеющих небольшую толщину (3...5 мм и менее). Этими волнами обнаруживаются поверхностные трещины не только с наружной, но и с внутренней стороны, а также дефекты, ориентированные вдоль поверхности, которые трудно обнаружить объемными волнами. Для обеспечения большей вероятности обнаружения дефектов контроль ведут двумя модами нормальных волн. [c.29] Таким образом, на экране дефектоскопа можно наблюдать серию последовательных сигналов, соответствующих переходу энергии волн типа в Т2 (и обратно) и пробегу этих волн от одной поверхности образца к другой. [c.31] Установлено, что амплитуда головной волны уменьшается по закону поэтому она распространяется вдоль поверхности образца на расстоянии 300 мм. [c.31] При распространении продольной волны вдоль трещины (рис. 2.9) часть энергии продольной волны в результате взаимодействия с берегами трещины переходит в две головные волны, которые в свою очередь излучают по обе стороны от трещины боковые волны под углом (для стали 33,5° к нормали трещины). При обратном ходе продольной волны вновь излучаются дифракционные волны, которые могут быть приняты приемным преобразователем /, но уже под углом а=90°—33,5°=56,5° к нормали поверхности. Поскольку головные волны не реагируют на валики усиления шва и другие неровности, то благодаря этому их успешно применяют при контроле подповерхностных дефектов, расположенных на глубине (3. ..4)Х. [c.31] Значения скоростей волн основных типов, применяемых в дефектоскопии сварных швов, приведены в табл. 2.1. Помимо этого при определенных условиях в твердом теле могут распространяться волны Стоунли, Порхгамера и др. [c.31] Злектромагнитоакустический (ЭМА). Принцип возбуждения и регистрации ультразвуковой сдвиговой волны поясняется на рис. 2.11. При подаче на высокочастотную катушку переменного тока возникающее переменное магнитное поле будет наводить вихревой ток в поверхностном слое. В результате взаимодействия переменного вихревого тока с постоянным или переменным магнитным полем частицы металла будут совершать колебательное движение в плоскости, параллельной плоскости объекта, возбуждая поперечную волну, распространяющуюся перпендикулярно к этой плоскости. Отраженная от неоднородности или противоположной стороны поверхности ультразвуковая волна возвращается к поверхности сканирования, вызывает колебательное движение частиц среды в магнитном поле и приводит к возникновению вихревых токов. Электромагнитное поле этих токов, пересекая высокочастотную катушку, будет наводить в ней переменную ЭДС, которая преобразовывается в электрический сигнал, усиливается и регистрируется индикатором. [c.34] С помощью ЭМА-метода удается возбудить нормальные поперечные волны, что крайне трудно сделать другими способами. Одним из важных достоинств метода является стабильность амплитуды сигнала при наличии неровностей поверхности, окалины или краски. К достоинствам метода следует также отнести возможность контроля при высоких температурах (до 1300°С), избирательную возможность приема того типа волн, который нас особенно интересует. Последний фактор особенно важен при изучении типа волн от источников акустической эмиссии. Недостатками следует считать громоздкость преобразователей и резкое уменьшение чувствительности с увеличением величины зазора (рис. 2.12). Установлено, что чувствительность метода при с1= = 0,1. ..0,2 мм в 2—3 раза ниже по сравнению с пьезоэлектрическим методом возбуждения УЗ-колебаний. В настоящее время способ нашел применение при контроле рельсов, труб и т. д. [c.35] Помимо термомехаяического эффекта для изделий небольших размеров (диски диаметром 10.. . 3() им н Я=1 мм) появление акустических волн обуслоВлейо импульсом отдачи, возникающим при выбросе части материала с поверхности образца. Акустический импульс может возбудиться также вследствие эффекта светового давления. Однако интенсивность возбуждаемых колебаний от этого воздействия Крайне низка и их трудно зарегистрировать обычной аппаратурой. [c.37] Радиационное возбуждение. При облучении твердого тела потоками частиц-ускорителей (электронными пучками) в нем генерируются акустические волны вследствие термомеханических напряжений, динамического удара и черепковского излучения заряженных частиц. Причем доминирующий вклад вносит термомеханический эффект. При достаточно коротких импульсах потока электронов генерируются весьма короткие акустические импульсы. [c.38] Вернуться к основной статье