Ультразвуковой метод

При ультразвуковом контроле ультразвук пропускают через материал и измеряют изменения звукового поля, вызванные дефектами в материале. Энергия, отраженная от дефектов в образце, воспринимается преобразователем, который превращает ее в электрический сигнал и подается на осциллограф.

В зависимости от размеров и формы образца для ультразвукового контроля используют продольные, поперечные или поверхностные волны. Продольные волны распространяются в испытуемом материал прямолинейно до тех пор, пока они не встретятся с границей или несплошностью. Первая граница, с которой встречается входящая волна, -граница между преобразователем и изделием. Часть энергии отражается от границы, и на экране осциллографа появляется первичный импульс. Остальная энергии проходит через материал до встречи с дефектом или противоположной поверхностью, положение дефекта определяется измерением расстояния между сигналом от дефекта и от передней и задней поверхностей.

Несплошности могут быть расположены так, что их можно определить, направляя излучение перпендикулярно к поверхности. В этом случае звуковой луч вводится под углом к поверхности материала для создания поперечных волн. Если угол входа достаточно увеличить, то образуются поверхностные волны. Эти волны проходят по контуру образца и могут обнаруживать дефекты близ его поверхности.

Существуют два основных типа установок для ультразвукового контроля. При резонансном испытании используют излучение с переменной частотой. При достижении собственной частоты, соответствующей толщине материала, амплитуда колебаний резко возрастает, что отражается на экране осциллографа. Резонансный метод применяют главным образом для измерения толщины.

При импульсном эхо-методе в материал вводят импульсы постоянной частоты длительностью в доли секунды. Волна проходит через материал, и энергия, отраженная от дефекта или задней поверхности, падает на преобразователь. Затем преобразователь посылает другой импульс и воспринимает отраженный.

Для выявления дефектов в покрытии и для определения прочности сцепления между покрытием и подложкой применяют также трансмиссионный метод. В некоторых системах покрытий измерение отраженной энергии не позволяет адекватно установить дефект. Это обусловлено тем, что граница между покрытием и подложкой характеризуется настолько высоким коэффициентом отражения, что наличие дефектов мало меняет суммарный коэффициент отражения.

Применение ультразвуковых испытаний ограничено. Это видно из следующих примеров. Если материал имеет грубую поверхность, звуковые волны рассеиваются так сильно, что испытание теряет смысл. Для испытания объектов сложной формы необходимы преобразователи, повторяющие контур объекта; неправильности поверхности вызывают появление всплесков на экране осциллографа, затрудняющих определение дефектов. Границы зерен в металле действуют аналогично дефектам и рассеивают звуковые волны. Дефекты, расположенные под углом к лучу, выявляются с трудом, так как отражение происходит в основном не по направлению к преобразователю, а под углом к нему. Часто бывает трудно различить несплошности, расположенные близко одна к другой. Кроме того, выявляются только те дефекты, размеры которых сравнимы с длиной звуковой волны.