ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Волны в пластинах из "Ультразвуковой контроль материалов " Головные ( ползучие ) волны (см. раздел 2.5) являются продольными волнами, возбуждаемыми параллельно поверхности. Они распространяются прямолинейно, всегда отщепляясь от поперечных волн под углом 33° (в стали раздел 2,5, рис. 2.17). В отличие от поверхностных волн головные волны не следуют контуру поверхности изделия. Они также не затухают и не отражаются под влиянием шероховатостей поверхности или остатков среды акустического контакта. Однако ввиду непрерывной потери энергии в поперечные волны они распространяются только на расстояние в несколько сантиметров. [c.360] Одной из областей применения таких искателей может быть обнаружение дефектов, которые не образуют углового зеркала с поверхностью, например трещин под швом (рис. 17.5). Подробности имеются в литературе [400, 395, 401, 413, 230]. [c.361] У поперечных волн, возникших в результате преломления звука (волн 51 ), направление поляризации параллельно плоскости падения, т. е. плоскости чертежа (рнс, 2. 5). Поперечные волны с движением частиц перпендикулярно к плоскости падения (волны ЗН) не могут быть получены в ре-вультате преломления, однако их можно получить электромагнитным путем (см. разделы 2.4 и 8.4). Кроме того, они могут быть полезным средством контроля, потому что они не отщепляются как другие волны, в том числе и поверхностные, а ввиду отсутствия скачка фазы при отражении от свободной поверхности пластины они могут распространяться в пластине еще проще, чем волны 5К, описанные выше (рис, 2.21, а). Об их возможных применениях сообщается в литературе [248, 292, 462, 463, 464, 466, 786, 1366, 1673]. [c.362] При зигзагообразном способе можно проконтролировать все поперечное сечение изделия, если перемещать искатель на расстояние скачка 5 (см. рис. 17.6). Таким путем можно проконтролировать обе поверхности изделия на наличие трещин и все поперечное сечение на наличие прочих дефектов. [c.362] Для грубой настройки расстояния, а иногда и ориентировки в отношении чувствительности при наклонном прозвучиваиин можно использовать кромку прямоугольного тела (рис. 17.8), например при изделии в виде куска листа с прямыми кромками. Однако согласно рис. 2.27, б, амплитуду углового отражения можно лишь с осторожностью использовать как сравнительный эхо-импульс. Полное отражение в стали наблюдается только между углами падения от 33 до 57°, а при 60° отражение очень незначительно. Это важно также для контроля угла падения или для настройки расстояния у искателя с углом 60° крайние лучи пучка под углом 57° сильно отражаются и поэтому смещают при обычной настройке на максимальный эхо-импульс от кромки кажущийся угол входа звука в сторону значений, меньших 60°. Поэтому правильнее измерять этот угол на отверстии, перпендикулярном к лучу звука и параллельном поверхности искателя. Это относится также и к большим углам ввода звука. [c.364] При контроле поперечными волнами (дельта-метода) [268] используют рассеянные или краевые волны от дефекта. Согласно разделу 2.7, в качестве краевой волны могут возникнуть и продольная, и поперечная волны. Согласно рис. 17.15, изделие прозвучивают одним искателем и принимают продольную волну другим искателем. При сканировании оба искателя должны перемещаться совместно один навстречу другому с определенной закономерностью, что лучше всего осуществлять при иммерсионном варианте. Принятый сигнал представляет собой развертку типа С (см. раздел 19.3). [c.367] На практике при контроле прямыми искателями очень редко применяют раздельные искатели с излучателем и приемником такая техника более распространена при работе наклонными искателями. В случае изделий в форме пластин такой вариант контроля, согласно рис. 5.14, б, называется методом тандема. Он позволяет эффективно выявить отражатели, расположенные перпендикулярно к поверхности (двойное полное отражение). Известны также устройства, в которых оба искателя механически связаны между собой с таким расчетом, чтобы луч мог охватить отражатели, находящиеся на любой высоте в поперечном сечении листа (см. раздел 28.1 [885]). [c.367] Контроль поверхностными волнами не имеет большого практического значения. Это обусловливается отчасти свойствами поверхностных волн, а отчасти тем, что часть обнаруживаемых дефектов можно увидеть непосредственно невооруженным глазом или с применением более дешевых неразрушающих методов контроля, например, магнитно-порошковым методом или капиллярным методом (по проникновению краски). [c.368] Как и все волны, поверхностная волна ослабляется при поглощении в материале и при рассеянии на границах зерен. Однако, кроме того, она ослабляется посторонними слоями на поверхности, например маслом или частицами грязи, а также шероховатостями (микронеровностями) самой поверхности. Поэтому поддаются контролю только изделия с гладкими поверхностями, например окончательно обработанные детали машин холоднокатаные и калиброванные продукты. Жидкость для акустического контакта должна располагаться только в местах контакта, иначе на амплитуду будет оказано неконтролируемое влияние или возникнут мешающие отражения (эхо-импульсы) от капель этой жидкости. Поверхностные волны легко задемпфи-ровать промасленным пальцем этот эффект используется для того, чтобы проследить за путем волны на поверхности изделия и локализировать место дефекта. Поэтому при контроле поверхностными волнами всегда нужно иметь тряпку и промасленный палец. [c.368] Как показано на рис. 17.16, поверхностная волна следует также искривленной поверхности и проходит через кромки лишь с небольшим искажением, если эти кромки скруглены по радиусу, превышающему длину волны. Однако и на острых кромках они отражаются не полностью. Таким путем можно определить глубину канавки или раскрытой трещины, при которой поверхностная волна, сбегающая вниз по поверхности трещины, не демпфируется противоположной поверхностью трещины. у мплитуда отражения достигает [153] максимума, если отражающая кромка углублена как острие ножа. [c.369] По поводу обнаружения дефектных мест поверхностными волнами следует сказать, что продольно вытянутые трещины, если они не примыкают к кромке, следует прозвучивать по возможности перпендикулярно. Однако если трещина начинается от кромки, как в случае турбинной лопатки на рис. 20.20, то прозвучивание можно вести под любым направлением в пределах угла, образованного кромкой и трещиной, и трещина будет обнаружена с большой чувствительностью. Дело в том, что поверхностная волна при отражении от кромки с малым углом падения не подвергается скачку фазы и расщеплению. Поэтому ее можно подвести вплотную к кромке или, как показано на рис. 22.24, на узкую кромку изделия, независимо от того, ограничивается ли эта кромка прямым углом или скруглена. Амплитуда эхо-импульса уменьшается только в соответствии с меньшей площадью контакта искателя. Обычно это может быть компенсировано переключателем настройки усиления. На скругленной кромке для обеспечения лучшего акустического контакта и направления поэтому рекомендуется придать пластмассовому клину искателя форму, аналогичную форме кромки. [c.369] Надежно отражают лишь незаполненные, хотя и довольно тонкие трещины. Однако если они полностью заполнены смазкой, попавшей после шлифования или волочения, как например закалочные трещины на валу, шлифовавшемуся после закалки, то такие трещины могут быть и не обнаружены. [c.370] В отличие от капиллярного метода могут быть обнаружены также и дефекты, находящиеся под поверхностью. Так, для того чтобы быть выявленными, трещины могут не доходить до поверхности немного более чем на длину волны [153]. Однако при испытании алюминиевых деталей, полученных литьем под давлением, обнаружить поры непосредственно под поверхностью, которые при последующей окончательной обработке резанием могут быть вскрыты, при контроле поверхностными волнами все же не удалось. Одной из причин этого могли быть худшие отражательные свойства пор. [c.370] При поверхностных и всех других граничных волнах и волнах в пластинах поле может быть измерено без его искажения лучом лазера в качестве приемника следовательно, можно выявить и помехи от дефектных мест при теневом методе (см, также раздел 8.6 [739]). [c.370] Так как даже сухая кромка, прижатая к поверхности, отражает поверхностные волны, таким способом можно получить передвигаемый участок прохождения. [c.370] Далее здесь следует упомянуть возможность применения поверхностных волн для измерения толщины слоя по их скорости, например закаленного или плакированного слоя, для выявления текстуры и для контроля поверхностных покрытий на дефекты сцепления. Это рассмотрено в соответствующих разделах. [c.370] Расмуссен [1229] выявил при помощи поверхностных волн тончайшие трещины на поверхности разрывных образцов и тем самым смог предсказать усталостное разрушение. [c.370] Различные возможности возбуждения поверхностных волн. [c.370] Наиболее употребительным из них является первый. [c.370] Однако оптимальное действие поверхностных волн зависит от материала контролируемого изделия. Если этот материал имеет скорость распространения поперечных волн , отличающуюся более чем на 5 % от скорости, на которую был рассчитан искатель, то в изделии либо вообще не будут получены волны, либо образуются наклонные поперечные волны в зависимости от того больше или меньше эта скорость расчетной. [c.370] Вернуться к основной статье