Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуковая дефектоскопия - поиск дефектов типа несплошностей в материале изделия ультразвуковым методом, то есть путем излучения и принятия ультразвуковых колебаний, и дальнейшего анализа их амплитуды, времени прохода, формы и пр. с помощью специального оборудования — ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковые волны не изменяют траектории движения в однородном материале. Отражение волн происходит от границы раздела сред с различными удельными акустическими сопротивлениями. Чем больше разница в акустических сопротивлениях сред, тем большая часть акустических волн отразится и вернётся к приёмнику. Так как несплошности в материале чаще всего содержат воздух, имеющий удельное акустическое сопротивление в несколько раз больше, чем сам металл, то дальше несплошности волны практически не проходят. Получение ультразвукового импульса осуществляется с помощью резонатора, который преобразует электрические колебания в акустические. Это осуществляется с помощью обратного пьезоэлектрического эффекта. Далее импульс вводится в исследуемый материал. Отраженные импульсы попавшие на пьезопластину посредством прямого пьезоэлектрического эффекта преобразуются в электрические, которые, в свою очередь, регистрируются измерительными цепями. Существуют следующие методы проведения ультразвуковой дефектоскопии:
• Эхо-метод — наиболее распространенный: резонатор генерирует колебания (генератор) и он же принимает отражённые от дефектов сигналы (приемник).
• Теневой — используются два резонатора, которые находятся по две стороны от исследуемой детали на одной линии. В данном случае один из резонаторов генерирует колебания (генератор), а второй их принимает (приемник). Признаком наличия дефекта будет являться значительное уменьшение амплитуды принятого сигнала, или его пропадание (дефект создает акустическую тень).
• Зеркально-теневой — используется для контроля деталей с двумя параллельными сторонами, развитие теневого метода: резонатор генерирует колебания и принимает их отражения от противоположной грани детали, признаком дефекта, как и при теневом методе будет считаться пропадание отраженных колебаний. Основное преимущество данного метода, в отличие от теневого, заключается в том, что достаточен доступ к детали только с одной стороны.
• Зеркальный — используются два преобразователя с одной стороны детали: сгенерированные колебания отражаются от дефекта в сторону приемника. На практике используется только для специфических дефектов (это связано со сложностью прогнозирования отражения сигналов от дефектов) и только совместно с другими методами.
• Дельта-метод — разновидность зеркального метода — отличаются механизм отражения волны от дефекта и способ принятия. На практике не используется.
• Метод тандем – разновидность эхо-зеркального метода, основанного на применении двух одинаковых наклонных преобразователей. Преобразователи направлены в одну сторону так, что их акустические оси лежат в одной плоскости, перпендикулярной поверхности объекта контроля, причем один из преобразователей используется для излучения-приема, другой – только для приема ультразвукового импульса. Основное назначение метода – обнаружение плоскостных несплощностей, перпендикулярных к поверхности объекта контроля.
Современные дефектоскопы используют одновременно несколько методов в разных сочетаниях. Они формируют узкий луч акустических волн и точно замеряют время, прошедшее от момента излучения, до приёма эхо-сигнала, что позволяет добиться высокого разрешения исследования и достоверности принятого решения о дефектности исследуемого объекта.