Ultraskaņas defektu noteikšanā izmantoto zondu klasifikācija, funkcija un atlases principi
1. Ultraskaņas zondu klasifikācija:
Ultraskaņas defektu noteikšanā ir nepieciešami dažāda veida zondes pārbaudīto sagatavju atšķirīgās formas, materiālu, trūkumu noteikšanas mērķu un trūkumu noteikšanas apstākļu dēļ. Ultraskaņas zondes var klasificēt pēc dažādām indukcijas metodēm, parasti ir šādi veidi.
1) Atbilstoši viļņa tipam, kas ģenerēts detektētajā sagatavē, to var sadalīt gareniskā viļņu zondē, šķērsvirziena viļņu zondē, plāksnes viļņu (Lamb viļņu) zondē, ložņu viļņu zondē un virsmas viļņu zondē.
2) Saskaņā ar krītošā skaņas stara virzienu to var sadalīt taisnā zondē un slīpā zondē.
3) Saskaņā ar zondes savienojuma režīmu un pārbaudāmā sagataves virsmu to var iedalīt kontaktzondē un šķidruma iegremdēšanas zondē.
4) Saskaņā ar zondē esošo pjezoelektrisko vafeļu materiālu to var sadalīt parastajā pjezoelektrisko vafeļu zondē un saliktajā pjezoelektrisko vafeļu zondē.
5) Pēc pjezoelektrisko plātņu skaita zondē to var sadalīt vienkristāla zondē, divkristālu zondē un polikristāliskā zondē.
6) Atkarībā no tā, vai ultraskaņas skaņas staru var fokusēt, tas tiek sadalīts fokusētā zondē un nekoncentrētā zondē.
7) Saskaņā ar ultraskaņas frekvenču spektru to var iedalīt platjoslas un šaurjoslas zondēs.
8) Saskaņā ar atbilstoša noteikšanas sagataves izliekumu to var sadalīt plakanajā zondē un izliektajā zondē.
9) Īpaša zonde. Papildus vispārējām zondēm ir dažas zondes ar īpašiem nosacījumiem un īpašiem mērķiem.
2. Parasto tipisko zondu loma
1) Garenvirziena viļņu zondes parasti sauc par taisnām zondēm, kuras galvenokārt izmanto defektu noteikšanai paralēli noteikšanas virsmai, piemēram, plāksnei, liešanai, kalšanai utt.
2) Bīdes viļņu slīpās zondes izmanto bīdes viļņu noteikšanu. Krītošais leņķis ir starp pirmo kritisko leņķi un otro kritisko leņķi, un lauztais vilnis ir tīrs bīdes vilnis. To galvenokārt izmanto defektu noteikšanai perpendikulāri vai noteiktā leņķī pret noteikšanas virsmu. Izmanto metināto šuvju, cauruļu un kalumu pārbaudei.
3) Gareniskā viļņa slīpa zonde ir zonde, kuras krituma leņķis ir mazāks par pirmo kritisko leņķi. Mērķis ir izmantot maza leņķa gareniskos viļņus defektu pārbaudei vai, ja šķērsvirziena viļņu vājināšanās ir pārāk liela, izmantojiet spēcīgas gareniskās viļņu iespiešanās īpašības, lai veiktu gareniskā viļņa slīpa incidenta pārbaudi. Lietojot, pievērsiet uzmanību šķērsvirziena viļņu traucējumu klātbūtnei paraugā.
4) Ložņu viļņu zonde. Tā kā rāpojošā viļņa leņķis ir starp 75º × 83º, kas ir gandrīz perpendikulārs pārbaudāmā sagataves biezuma virzienam un ir tuvu 90º ar vertikālu plaisu sagatavē, tam ir laba vertikālo plaisu noteikšanas jutība , un tam ir laba detektīva jutība pret sagatavi. Prasība par virsmas raupjumu nav liela, un tā ir piemērota plaisu noteikšanai virsmai un virs tās.
5) Virsmas viļņa (Rayleigh wave) zondes krītošajam leņķim jābūt tuvu kritiskajam leņķim, kur rodas Rayleigh vilnis, parasti nedaudz lielākam par otro kritisko leņķi. Tā kā virsmas viļņa enerģija ir koncentrēta 2 viļņu garumos zem virsmas, virsmas plaisu pārbaudes jutīgums ir ārkārtīgi augsts, un pārbaude galvenokārt attiecas uz virsmas vai tuvu virsmai esošiem defektiem.
6) dubultkristālu zonde. Divkristālu zondei ir divas pjezoelektriskās plāksnes, vienu izmanto ultraskaņas viļņu pārraidīšanai, bet otru - ultraskaņas viļņu saņemšanai. Saskaņā ar krītošā leņķa αL starpību tas tiek sadalīts garenvirziena viļņu divkristālu taisnā zondē un šķērsvirziena viļņu divkristālu slīpajā zondē. Divkristālu zondei ir šādas priekšrocības: augsta jutība, mazāka nekārtība, maza žalūzijas zona, neliels tuvā lauka garums sagatavē un regulējams noteikšanas diapazons. Divkristālu zondi galvenokārt izmanto virsmas tuvu esošu defektu noteikšanai.
3. Zondes izvēles princips ultraskaņas defektu noteikšanā
Ir daudz veidu ultraskaņas zondes ar dažādu veiktspēju. Tāpēc atbilstoši ultraskaņas plaisu noteikšanas objekta formai, ultraskaņas vājināšanai un tehniskajām prasībām saprātīga zondes izvēle ir pamats pareizu un uzticamu trūkumu noteikšanas rezultātu nodrošināšanai. Ultraskaņas zondes izvēli galvenokārt atspoguļo: zondes tips, zondes frekvence, zondes mikroshēmas izmērs un zondes leņķis utt.
3.1 Zondes tips
Parasti zondes forma jāizvēlas atbilstoši sagataves formai un iespējamā defekta vietai un virzienam, un mēģiniet padarīt ultraskaņas stara asi perpendikulāri defektam. Lai iegūtu sīkāku informāciju, lūdzu, skatiet iepriekšminēto parasto zondu funkciju daļu.
3.2 Zondes frekvence
Ultraskaņas defektu noteikšanas frekvence ir no 0,5 līdz 15 MHz, un atlases diapazons ir salīdzinoši liels. Parasti, izvēloties biežumu, jāņem vērā šādi faktori.
1) Ultraskaņas viļņu difrakcijas dēļ ultraskaņas plaisu noteikšanas jutīgums ir aptuveni puse viļņa garuma. Tajā pašā materiālā ultraskaņas viļņu ātrums ir nemainīgs, tāpēc, palielinot frekvenci, saīsinās ultraskaņas viļņu garums un uzlabosies noteikšanas jutība, kas ir noderīga, lai atrastu mazākus defektus.
2) Frekvence ir augsta, impulsa platums ir mazs, un izšķirtspēja ir augsta, kas ir izdevīgi, lai atšķirtu blakus esošos defektus un uzlabotu izšķirtspēju.
3) No difūzijas formulas var redzēt, ka, ja frekvence ir augsta, ultraskaņas garums ir mazs, pusdifūzijas leņķis ir mazs, skaņas staram ir laba virzība un ultraskaņas enerģija ir koncentrēta, kas veicina meklēšanu un ar lielu kvantitatīvo precizitāti atrast defektus.
4) No tuvā lauka zonas garuma formulas ir zināms, ka augstfrekvence, ultraskaņas viļņa garums un tuvā lauka zonas lielais garums ir nelabvēlīgs defektu noteikšanai.
5) No vājināšanas un absorbcijas formulas var redzēt, ka ultraskaņas viļņu vājināšanās strauji palielinās, palielinoties ultraskaņas frekvencei un vidējam graudu izmēram.
Izmantojot iepriekšminēto analīzi, var redzēt, ka frekvencei ir lielāka ietekme ultraskaņas defektu noteikšanas laikā, frekvence ir augsta, plaisu noteikšanas jutība un izšķirtspēja ir augsta, un staru kūļa virzība ir laba, kas ir izdevīga defektu noteikšanai. Tomēr augstfrekvence, garš lauka tuvumā esošais laukums un liela vidēja vājināšanās nav laba trūkumu noteikšanai. Tāpēc, izvēloties zondes biežumu, visaptveroši jāapsver dažādu faktoru visaptveroša analīze un saprātīga izvēle. Vispārīgi runājot, ņemot vērā trūkumu noteikšanas jutīguma prasību izpildi, cik vien iespējams jāizvēlas zonde ar zemāku frekvenci; kalumiem, velmētām detaļām un metinātām detaļām ar smalkākiem graudiem parasti tiek izvēlētas augstākas frekvences zondes, parasti 2,5-5,0 MHz. Lējumiem ar rupjiem graudiem, austenīta tēraudu un citiem sagatavēm jāizmanto mīksta zema frekvences zonde, parasti 0,5 ~ 2,5 MHz, pretējā gadījumā, ja frekvence ir pārāk augsta, ultraskaņas enerģija tiks nopietni vājināta.
3.3 Zondes mikroshēmas izmērs
Zondes vafeles forma parasti ir apaļa un kvadrātveida. Zondes mikroshēmas lielumam ir noteikta ietekme uz ultraskaņas defektu noteikšanas rezultātiem. Atlasot, jāņem vērā šādi faktori
1) Puse-difūzijas leņķis. Pēc difūzijas leņķa formulas var redzēt, ka plākšņu lieluma palielināšanās, pusdifūzijas leņķa samazināšanās, laba stara virzība un koncentrētā ultraskaņas enerģija ir labvēlīga defektu noteikšanai.
2) Defektu noteikšana lauka tuvumā. Pēc tuvlauka zonas garuma formulas var redzēt, ka vafeļu lieluma palielināšanās un tuvlauka zonas garuma palielināšanās nav laba trūkumu noteikšanai.
3) mikroshēmas izmērs ir liels, izstarotā ultraskaņas enerģija ir spēcīga, un zondes' nedifūzijas laukuma skenēšanas diapazons ir liels, un tiek uzlabota spēja atrast tālsatiksmes defektus.
Sagatavotiem priekšmetiem ar lielu trūkumu noteikšanas laukumu, lai uzlabotu trūkumu noteikšanas efektivitāti, jāizmanto liela mikroshēmas zonde; atklājot sagatavi ar lielu biezumu, lai efektīvi atrastu tālsatiksmes defektus, jāizmanto liela mikroshēmas zonde; maziem sagatavēm, lai uzlabotu defektu lokalizāciju. Kvantitatīvai precizitātei jāizmanto maza skaidu zondes; sagatavēm ar nevienmērīgu virsmu un lieliem izliekumiem jālieto mazu šķeldu zondes, lai samazinātu sakabes zudumus.
3.4 Leņķis
Pārbaudē ultraskaņas stara asij jābūt pēc iespējas perpendikulārai defektam. Tāpēc leņķa izvēlei jābūt balstītai uz defekta veidu un stāvokli, kas var būt pārbaudes objektā, un pieļaujamajiem sagataves noteikšanas apstākļiem. Izmantojiet atstarošanas un refrakcijas likumus un saistītās ģeometriskās zināšanas, lai izvēlētos atbilstošo leņķi. Zonde. Zondes K vērtības ņemšana, piemēram, šķērsvirziena viļņu noteikšanā, refrakcijas leņķim ir lielāka ietekme uz noteikšanas jutību, skaņas stara ass virzienu un primārā viļņa skaņas ceļu (attālumu no krītošā punkta līdz apakšējam pārdomu punktam). Tērauda sagatavju noteikšanai ar organiskā stikla slīpajām zondēm, kad β=40 ° (K=0,84), skaņas spiediena abpusējā caurlaidība ir visaugstākā, tas ir, detektēšanas jutība ir visaugstākā. Var redzēt, ka K vērtība ir liela, β vērtība ir liela un primārā viļņa skaņas ceļš ir liels. Tāpēc faktiskajā noteikšanā, kad sagataves biezums ir mazs, jāizvēlas lielāka K vērtība, lai palielinātu primārā viļņa skaņas ceļu un izvairītos no detektēšanas tuvlauka apgabalā. Kad sagataves biezums ir liels, jāizvēlas maza K vērtība, lai samazinātu vājinājumu, ko rada pārmērīgs skaņas ceļš, un ir ērti atrast defektus lielā dziļumā. Metināšanas pārbaudē ir arī jānodrošina, lai galvenais skaņas stars varētu skenēt visu metinājuma daļu. Vienpusējām metināšanas saknēm bez iespiešanās ir jāapsver gala leņķa atstarošanas problēma. K=0,7 ～ 1,5, jo K< 0,7="" vai="" k=""> 1,5, gala leņķa atstarošanas spēja ir ļoti zema, ko ir viegli izraisīt nokavētu pārbaudi.
