Москва: +7 (495) 783-39-64 Россия: 8 800 777-48-96 (Заказать звонок) E-mail: diagnost@diagnost.ru Скачать КАТАЛОГ

Контроль целостности соединения материалов по затуханию

Область применения

Ультразвуковые исследования с целью определения наличия или отсутствия соединения между внешним слоем изделия, изготовленным из материала с высоким акустическим сопротивлением (металлы или керамика), и внутренним слоем, изготовленным из материала с низким акустическим сопротивлением (пластик, композиционные материалы, резина). Эта технология также применима для контроля изделия с многослойной структурой типа «металл-металл».

Примечание: Используемый метод – УЗ метод, при котором пьезоэлектрический преобразователь (далее – ПЭП) УЗ прибора реагирует на изменения в параметрах эхо-сигнала от той же стенки, с которой он контактирует. Наблюдаемый эффект очень похож на изменения в звоне колокола, когда он, в одном случае, подвешен в воздухе и, в другом, погружен в жидкость. Жидкость, контактирующая с материалом колокола, приводит к гораздо более быстрому затуханию звуковых колебаний (демпфирование звуковой энергии), чем воздух. На этом же принципе основан контроль вагонных колес, когда наличие расслоений, трещин и других дефектов приводит к изменению тона (частоты) воспринимаемого звука по сравнению с тоном от бездефектного колеса.

Введение

Когда материалы с идентичными акустическими сопротивлениями (произведение плотности материала на скорость звука в нем) соединяются друг с другом, например, металл приваривается или припаивается к металлу, либо пластик вплавляется в другой пластик наличие или отсутствие необходимой связи обычно может быть определено по амплитуде первого эхо-сигнала, отраженного от границы. Наличие или отсутствие связи между материалами обычно выражается в значительной разнице амплитуд отраженных от границы импульсов. Однако, если различие акустических сопротивлений материалов очень велико, как это имеет место при соединении металла и полимера, то это обстоятельство может привести к тому, что даже при прочном механическом соединении амплитуда отраженного сигнала будет иметь большую величину.

Изменение амплитуды эхо-сигнала при отражении в условиях наличия соединения по отношению к условиям его отсутствия может быть незначительным и трудноопределимым, особенно, когда не удается создать одинаковые условия контакта ПЭП с контролируемым объектом. Подобная ситуация часто наблюдается в случаях, когда металл соединяется с металлом посредством эпоксидной смолы или другого связующего вещества с низким акустическим сопротивлением. Если слой связующего вещества не будет тонким, он образует граничный слой с низким акустическим сопротивлением, что создает условия для значительного отражения даже при хорошем соединении материалов.

Необходимо отметить, что в случаях, когда материал с низким акустическим сопротивлением находится снаружи контролируемого объекта или же только его часть позволяет осуществить акустический контакт со стороны, где имеется материал с низким акустическим сопротивлением, контроль соединения рекомендуется проводить по изменению фазы УЗ колебаний. Этот случай был описан в журнале «В мире НК», 2005.

В случаях, когда контроль соединения должен быть выполнен со стороны расположения материала с высоким акустическим сопротивлением ringdown-способ, описанный в примечаниях по применению, часто является наилучшим. Он заключается в наблюдении серии многократно отраженных от границы раздела эхо-сигналов. При этом проводится анализ формы огибающей кривой амплитуд следующих друг за другом отраженных эхо-сигналов. Различие в форме огибающей для условия наличия соединения и условия его отсутствия служит критерием качества соединения. Звуковая волна претерпевает многократные отражения в металле или другом материале с высоким акустическим сопротивлением и при этом уменьшение амплитуды увеличивается с каждым последующим периодом отражения по отношению к первому отраженному.

Различие амплитуд отраженных от границы раздела эхо-сигналов для случая хорошего соединения и случая его отсутствия наблюдается, начиная с первого отраженного. Но если это различие составляет порядка 5%, то оно будет малозаметным. Имея ввиду вышесказанное, для 5-то отраженного уменьшение амплитуды составит уже 25% и 50% — для 10-го отраженного, что четко наблюдается на экране толщиномера или дефектоскопа. В то время как изменение амплитуды одного эхо-сигнала может быть незначительным, то суммарное изменение по совокупности серии отраженных эхо-сигналов будет возрастать и его легко идентифицировать. Как правило, каждое соединение в зависимости от того, имеет оно хорошее качество или вообще отсутствует, характеризуется своей собственной индивидуальной последовательностью многократно отраженных от границы раздела эхо-сигналов.

Оборудование

Контроль может быть выполнен с использованием нескольких типов стандартных УЗ дефектоскопов фирмы Olympus (Panametrics-NDT), таких как Epoch 650, или Epoch 6LT. Также может быть применен УЗ приемопередатчик. При этом обычно используются ПЭП с линией задержки на частоты от 2,25 МГц до 20 МГц такие, как V207-RB, V206-RB, V202-RM, или V208-RM. Специальные ПЭП для конкретного применения могут быть выбраны, основываясь на толщине контролируемого материала, его геометрических параметрах и акустических свойствах.

Операции (порядок работы)

Как и для любых других УЗ исследований, для осуществления обсуждаемого вида контроля требуются стандартные образцы, имитирующие качество или состояние изделия, которые должны быть определены. Для контроля качества соединения необходимо хорошее знание свойств, геометрии контролируемого материала, параметров зоны соединения. В данном случае обычно используются ПЭП с линией задержки (или иммерсионные ПЭП), так как их применение обеспечивает большее количество многократно отраженных эхо-сигналов от задней грани материала с высоким акустическим сопротивлением, чем применение контактных ПЭП, протектор (пластина, предотвращающая быстрый износ) которых однозначно подобран под конкретную задачу.

Необходимо выбрать ПЭП с линией задержки, чувствительность которого позволяет выявить, по крайней мере пять эхо-сигналов, отраженных от границы. Установите длительность развертки прибора, достаточную для наблюдения на мониторе по крайней мере пяти отраженных от линии соединения (границы раздела сред) эхо-сигналов. Установите акустический контакт ПЭП со стандартным образцом, имитирующим полное отсутствие соединения материалов, настройте режимы демпфирования, фильтрации и детектирования с целью генерации сигналов с острыми отчетливыми пиками.

Установите усиление на такую величину, чтобы амплитуда первого отраженного от границы эхо-сигнала равнялась полной высоте экрана монитора прибора. На изображении волнового процесса, показанном ниже, первый импульс представляет собой эхо-сигнал, задержанный на величину акустической линии задержки примененного ПЭП от поверхности стального образца толщиной 2,5 мм, не имеющего связи с другим материалом. Последующие импульсы — многократно отраженные эхо-сигналы. Поскольку с задней стороны образца находится воздух, амплитуда многократно отраженных эхо-сигналов от периода к периоду уменьшается сравнительно медленно.

Слабое затухание эхо-сигналов для свободного (несвязанного) металла:

Установите акустический контакт ПЭП со стандартным образцом, имитирующим соединение материалов и оцените степень уменьшения амплитуды (высоты пиков) эхо-сигналов. На изображении, показанном ниже представлен волновой процесс, происходящий в том же стальном образце, но соединенном с полимерным материалом. Видно, что уменьшение амплитуды происходит быстрее, чем в первом случае.

Сильное затухание эхо-сигналов для металла, находящегося в соединении с полимерным материалом:

Обратите внимание, что амплитуда многократно отраженных от границы эхо-сигналов быстро уменьшается слева направо по экрану дефектоскопа. Прикрепленный к обратной стороне стального образца полимер действует как механический демпфер, в результате чего амплитуда многократно отраженных эхо-сигналов снижается быстрее. Точная оценка различия в воздействии на акустический тракт дефектоскопа наличия или отсутствия соединения материалов зависит от соотношения их акустических сопротивлений, а также параметров ослабления УЗ колебаний, но, в принципе, эта методика работает при любых ситуациях, когда материал с высоким акустическим сопротивлением соединен с одним из материалов с низким акустическим сопротивлением. Посредством записи дефектограмм двух стандартных образцов (с качественным соединением и его полным отсутствием) и последующим сравнением с дефектограммой исследуемого объекта можно определить наличие соединения или его отсутствие.

Использование приборов, имеющих программное обеспечение для активизации функции коррекции амплитуды в зависимости от расстояния Distance Amplitude Correction (DAC), часто может быть полезным для формирования на экране огибающей уменьшения амплитуды для состояния хорошего соединения. Эта огибающая (DAC-кривая) затем может быть использована для быстрого определения отсутствия соединения по наличию пиков с амплитудой, превышающей DAC-кривую, как показано на дефектограмме ниже. Также имеется возможность настройки сигнализации прибора, которая будет выдавать тревожный сигнал при превышении амплитуды уровня DAC-кривой, чтобы идентифицировать сомнительное качество соединения.

DAC-кривая «хорошего» соединения в сравнении с эхо-сигналами от «плохого» соединения:

Важно помнить, что этот вид исследований может указать только на наличие или отсутствие соединения, но никак на степень его прочности. Также необходимо, чтобы материалы акустически соединялись посредством соответствующих адгезивных веществ. Редко происходит, что достаточно только давления для создания акустической связи.

Портативный ультразвуковой дефектоскоп EPOCH 650 | Olympus
EPOCH 650 представляет собой легкий, портативный дефектоскоп, стойкий к воздействию окружающей среды и подходящий практически для любого вида контроля, который включает в себя все функции портативного традиционного дефек­тоскопа Olympus и имеет интуитивно понятный интерфейс, а отлично организованное меню и клавиши
Портативный ультразвуковой дефектоскоп EPOCH 6LT | Olympus
Не идите на компромисс относительно возможностей вашего дефектоскопа. Теперь, операторы, работающие в условиях промышленного альпинизма, для которых портативность оборудования имеет приоритетное значение, имеют возможность приобрести многофункциональный прибор в компактном формате. Дефектоскоп EPOCH® 6LT совмещает в себе функциональные возможности мощного ультразвукового
©1991-2021 OOO «Диагност» | +7 (495) 783-39-64 | 8 800 777-48-96 | diagnost@diagnost.ru | 105187, г. Москва, Окружной проезд, дом 15, корп. 2
Поставляем диагностическое оборудование и контрольно-измерительные приборы во все регионы России (Барнаул, Владивосток, Волгоград, Воронеж, Екатеринбург, Ижевск, Иркутск, Казань, Краснодар, Красноярск, Москва, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Пермь, Ростов-на-Дону, Самара, Санкт-Петербург, Саратов, Тольятти, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Хабаровск, Челябинск, Ярославль) через курьерские службы Гарантпост и СДЭК (возможна доставка и через другие сервисы).
Информация на сайте носит информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Технические параметры приборов и оборудования могут быть изменены производителями. Уточняйте информацию у наших специалистов.