Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: IV Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 22 августа 2016 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Электротехника

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Асеев А.А. РАЗРАБОТКА СТАНДАРТНОГО ОБРАЗЦА ПРЕДПРИЯТИЯ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. IV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(1). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/1(4).pdf (дата обращения: 31.10.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

РАЗРАБОТКА СТАНДАРТНОГО ОБРАЗЦА ПРЕДПРИЯТИЯ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ

Асеев Александр Александрович

студент, кафедра электроакустики и ультразвуковой техники СПБГЭТУ “ЛЭТИ”, г. Санкт-Петербург

Научный руководитель Теплякова Александра Викторовна

канд. технических наук, инженер кафедры электроакустики и ультразвуковой техники

СПБГЭТУ “ЛЭТИ”, г. Санкт-Петербург

 

При разработки стандартного образца предприятия (далее СОП) толщину следует выбрать такую, чтобы плоскодонное отверстие находилось на максимальном расстоянии от преобразователя, а если прозвучивание производится с двух противоположных сторон – то на расстоянии равном половине толщины прозвучиваемой заготовки. Также необходимо рассчитать ширину звукового пучка – необходимо для определения расстояния которое нужно выдерживать при контроле изделия, чтобы ультразвук не отражался от стенок, так как в противном случае он будет восприниматься как дефект.

Произведем расчет ширины звукового пучка в бериллиевой заготовке, в качестве примера, диаметром 400 мм и толщиной 250 мм. Поскольку имеется свободный доступ с противоположных сторон, будем определять ширину звукового пучка при контроле с торцевой поверхности, принимая максимальное расстояние до дефекта равное половине толщины – 125 мм. Контроль производится прямым ультразвуковым преобразователем с частотой 5 МГц и диаметром 12 мм.

Определим длину волны в заготовке [3, с.20]:

 

                     м                                       (1)

Где:

с – скорость продольных волн в металле

f – частота ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя

Определим величину ближней зоны:

 

 = 0.014 м                                             (2)

Где:

а – радиус преобразователя

λ – длина волны

За пределами ближней зоны начинается дальняя зона излучателя, в которой акустическое поле описывается диаграммой направленности. Для определения ширины звукового пучка найдем угол раскрытия основного лепестка диаграммы направленности [1, с.176].

= 14.77                                         (3)

Рассмотрим распространение акустического поля в заготовке для контроля торцевой поверхности толщиной 125 мм, учитывая ход отраженных волн, поскольку при контроле эхо методом излучатель и приемник находится с одной стороны изделия.

 

Рисунок 1. Распространение акустического поля в заготовке для контроля боковой поверхности толщиной 125 мм с учетом отраженных волн.

 

Ширина звукового пучка в изделии для контроля торцевой поверхности равна 69.62 мм. Специально изготовленный СОП должен иметь ширину большую чем ширина звукового пучка в нём или равную ей. Исходя из определенной на рисунке ширины звукового пучка следует, что отступ от края прозвучиваемой поверхности должен быть больше половины ширины звукового пучка на максимальной глубине в изделии. Для глубины в 125 мм отступ будет равен 35мм.

Диаметр образца для настройки предельной чувствительности должен быть больше ширины звукового пучка, определенной в п.5. В целях улучшения качества контроля необходимо взять диаметр с запасом в 10 мм.

Диаметр СОП №1 (рисунок 2) – 80 мм

Рисунок 2. СОП

 

Толщину отверстия следует выбирать равной минимальному размеру выявляемого дефекта на заданной глубине, данное значение может быть получено путем расчета АРД-диграммы для заранее выбранного преобразователя и объекта контроля.

Для определения глубины плоскодонного отражателя требуется выбрать такое расстояние, за которое, при скорости волн в бериллии равной 12550 м/с, пройдет ультразвуковой импульс оптимальной длительности. В противном случае донный сигнал, регистрируемый дефектоскопом, придёт до окончания сигнала от дефекта, сложится с ним и разрешаться не будет.

Генератор зондирующих импульсов вырабатывает звуковые импульсы высокочастотных электрических колебаний для возбуждения пьезопластины ПЭП. Форма огибающей звукового импульса квазиколоколообразная (рисунок 3). Длительность зондирующего импульса ограничивается снизу условием сохранения спектральных свойств, т.е. должно иметься хотя бы несколько периодов (примерно 5-10 колебаний) с требуемой частотой. Но с точки зрения уменьшения «мертвой» зоны и улучшения разрешающей способности длительность ЗИ должна быть как можно меньше.

Рисунок 3. Форма звукового импульса.

 

Длительность импульса в пять периодов колебаний равна:

                                                          (4)

При такой длительности звуковая волна пройдет расстояние s равное:

                                                 (5)

Ввиду большой скорости распространения звуковых волн в бериллии большую длительность брать нецелесообразно, так как длина отверстия на данной глубине уже превышает длину мертвой зоны [2, с.86]. Для удобства изготовления отверстия в СОП взято округленное значение равное 13 мм.

Толщину образца следует выбрать такую, чтобы отверстие длинной 13 мм находилось на максимальном расстоянии от преобразователя, а так как прозвучивание производится с двух противоположных сторон – то на расстоянии равном половине толщины прозвучиваемой заготовки – 125 мм, следовательно, толщина образца будет равна 138 мм.

Таким образом зная толщину объекта контроля, значение частоты и диаметра преобразователя, возможно определить ширину СОП и глубину плоскодонного отверстия, рассчитав размер ближней зоны, значение угла раскрыва основного лепестка диаграммы направленности, ширины звукового пучка и длительности звукового импульса.

 

Список литературы:

1. Ермолов, И. Н. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии (краткий справочник). / И.Н.  Ермолов, А.Х. Вопилкин, В.Г.Бадалян.— Москва: ООО НПЦ НК «ЭХО+», 2004.— 108 с.

2. Ермолов, И. Н. Ультразвуковой контроль: учебник для специалистов первого и второго уровней квалификации / И. Н. Ермолов, М. И. Ермолов. – Изд. 2-е, испр. – М., 1998. – 208 с.

3. Кретов, Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении / Е.Ф. Кретов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва: СВЕН, 2007. – 296 с.

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом