Принципи класификације, функције и избора сонди које се користе за ултразвучно откривање кварова
1. Класификација ултразвучних сонди:
У ултразвучном откривању недостатака потребне су различите врсте сонди због различитих облика, материјала, сврхе откривања недостатака и услова откривања недостатака тестираних обрадака. Ултразвучне сонде се могу класификовати према различитим индукционим методама, углавном постоје следеће врсте.
1) Према типу таласа генерисаном у откривеном радном предмету, може се поделити на сонду уздужног таласа, сонду попречног таласа, сонду плочастог таласа (Ламб ваве), сонду пузања и површинску сонду таласа.
2) Према смеру упадног звучног снопа, може се поделити на праву сонду и косу сонду.
3) Према начину спајања сонде и површини испитиваног обратка, може се поделити на контактну сонду и сонду за потапање у течност.
4) Према материјалу пиезоелектричне облатне у сонди, може се поделити на обичну сонду за пиезоелектричне облатне и композитну сонду за пиезоелектричне облатне.
5) Према броју пиезоелектричних плочица у сонди, може се поделити на монокристалну сонду, двокристалну сонду и поликристалну сонду.
6) Према томе може ли се ултразвучни сноп звука фокусирати, дели се на фокусирану сонду и нефокусирану сонду.
7) Према ултразвучном фреквенцијском спектру, може се поделити на широкопојасне и ускопојасне сонде.
8) Према закривљености одговарајућег обратка за откривање, може се поделити на равну сонду и закривљену сонду.
9) посебна сонда. Поред општих сонди, постоје и неке сонде под посебним условима и за посебне намене.
2. Улога уобичајених типичних сонди
1) Сонде уздужног таласа обично се називају равне сонде, које се углавном користе за откривање кварова паралелних површини детекције, као што су плоча, ливење, ковање итд.
2) Косе сонде посмичног таласа користе детекцију попречног таласа. Упадни угао је између првог критичног угла и другог критичног угла, а преломљени талас је чисти смицални талас. Углавном се користи за откривање дефеката окомито или под одређеним углом на површину детекције. Користи се за преглед заварених спојева, цеви и отковака.
3) Коса сонда уздужног таласа је сонда чији је упадни угао мањи од првог критичног угла. Сврха је употреба уздужних таласа малог угла за инспекцију дефеката, или када је попречно слабљење таласа превелико, користите карактеристике снажног продирања уздужног таласа да бисте извршили инспекцију косог инцидента уздужног таласа. Када користите, обратите пажњу на присуство попречних таласних сметњи у узорку.
4) сонда за пузање. Будући да је угао пузања таласа између 75º ～ 83º, што је готово окомито на правац дебљине предмета који треба прегледати, а близу вертикалне пукотине у обрадивом делу је близу 90º, има добру осетљивост на детекцију вертикалних пукотина , и има добру осетљивост откривања за обрадак. Захтеви површинске храпавости нису високи и погодан је за откривање површинских и површинских пукотина.
5) Упадни угао сонде површинског таласа (Раилеигх-ов талас) треба да буде близу критичног угла где се генерише Раилеигх-ов талас, обично мало већи од другог критичног угла. Будући да је енергија површинског таласа концентрисана унутар 2 таласне дужине испод површине, осетљивост прегледа површинских пукотина је изузетно велика, а инспекција се углавном односи на површинске или приповршинске дефекте.
6) Двострука кристална сонда. Двострука кристална сонда има две пиезоелектричне облатне, једна се користи за пренос ултразвучних таласа, а друга за примање ултразвучних таласа. Према разлици упадног угла αЛ, подељена је на двокристалну равну сонду уздужног таласа и двокристалну косу сонду попречног таласа. Двострука кристална сонда има следеће предности: висока осетљивост, мање нереда, мало слепо подручје, мала дужина блиског поља у радном предмету и подесиви опсег детекције. Двострука кристална сонда се углавном користи за откривање недостатака на површини.
3. Принцип избора сонде у ултразвучном откривању недостатака
Постоји много врста ултразвучних сонди са различитим перформансама. Према томе, према облику ултразвучног објекта за откривање недостатака, ултразвучном слабљењу и техничким захтевима, разуман избор сонде је основа за осигуравање тачних и поузданих резултата откривања недостатака. Избор ултразвучне сонде углавном се огледа у: типу сонде, фреквенцији сонде, величини чипа сонде и углу сонде итд.
3.1 Тип сонде
Генерално, облик сонде треба одабрати према облику обратка и месту и правцу дефекта који се може појавити, и покушати да ос ултразвучног снопа буде окомит на дефект. За детаље, погледајте функцијски део горе поменутих типичних сонди.
3.2 Фреквенција сонде
Фреквенција ултразвучног откривања недостатака је између 0,5 и 15МХз, а опсег избора је релативно велик. Генерално, приликом одабира фреквенције треба узети у обзир следеће факторе.
1) Због дифракције ултразвучних таласа, осетљивост ултразвучног откривања недостатака је око половине таласне дужине. У истом материјалу, брзина ултразвучног таласа је константна, па ће повећање фреквенције скратити ултразвучну таласну дужину и побољшати осетљивост детекције, што је корисно за проналажење мањих дефеката.
2) Учесталост је велика, ширина импулса је мала, а резолуција велика, што је корисно за разликовање суседних недостатака и побољшање резолуције.
3) Из дифузијске формуле се види да ако је фреквенција висока, ултразвучна дужина је кратка, полудифузиони угао је мали, звучни сноп има добру усмереност, а ултразвучна енергија је концентрована што погодује проналажењу и лоцирање недостатака, уз високу квантитативну тачност.
4) Из формуле за дужину зоне блиског поља познато је да су висока фреквенција, дужина ултразвучног таласа и велика дужина зоне блиског поља неповољни за откривање недостатака.
5) Из формуле за слабљење и апсорпцију може се видети да слабљење ултразвучних таласа нагло расте са повећањем ултразвучне фреквенције и средње величине зрна.
Кроз горњу анализу може се видети да фреквенција има већи утицај током ултразвучног откривања недостатака, фреквенција је велика, осетљивост и резолуција откривања недостатака су високи, а усмереност снопа добра, што је корисно за откривање недостатака. Међутим, висока фреквенција, дуго подручје близу поља и велико средње пригушење нису добри за откривање недостатака. Стога, при одабиру учесталости сонде, треба свеобухватно размотрити свеобухватну анализу различитих фактора и разуман избор. Уопштено говорећи, под претпоставком задовољавања захтева осетљивости откривања недостатака, сонду са нижом фреквенцијом треба изабрати што је више могуће; за отковке, ваљане делове и заварене делове са ситнијим зрнима углавном се бирају сонде више фреквенције, обично 2,5-5,0 МХз. За одливке са грубим зрнима, аустенитним челиком и другим радним предметима треба користити меку сонду ниске фреквенције, обично 0,5 ~ 2,5 МХз, иначе ће, ако је фреквенција превисока, ултразвучна енергија озбиљно ослабити.
3.3 Величина чипа сонде
Облик облатне сонде је углавном округао и четвртаст. Величина чипа сонде има одређени утицај на резултате ултразвучног откривања недостатака. При избору треба узети у обзир следеће факторе
1) Полудифузијски угао. Из формуле дифузионог угла може се видети да су повећање величине облатне, смањење полудифузионог угла, добра усмереност зрака и концентрована ултразвучна енергија корисни за откривање недостатака.
2) Откривање недостатака у близини поља. Из формуле за дужину зоне блиског поља види се да повећање величине облатне и повећање дужине зоне поља близу поља нису добре за откривање недостатака.
3) Величина чипа је велика, зрачена ултразвучна енергија је јака, а опсег скенирања недифузијског подручја сонде ГГ # 39 је велик и побољшана је способност проналажења дефеката на великим удаљеностима.
За радне предмете са великом површином за откривање недостатака, како би се побољшала ефикасност откривања недостатака, треба користити велику сонду за чип; када се детектује радни предмет велике дебљине, треба користити велику сонду за ивер за ефикасно проналажење недостатака на великим удаљеностима; за мале радне предмете, како би се побољшало место оштећења. За квантитативну тачност треба користити сонде са малим иверима; за радне предмете са неравним површинама и великим закривљеностима треба користити сонде са малим иверима да би се смањио губитак спрезања.
3.4 Угао
У инспекцији, ос ултразвучног снопа треба да буде што је могуће више окомита на дефект. Према томе, избор угла треба да се заснива на врсти и положају квара који може постојати у објекту прегледа и дозвољеним условима откривања радног предмета. За одабир одговарајућег угла користите законе рефлексије и преламања и сродна геометријска знања. Пробе. Узимајући, на пример, вредност К сонде у попречној детекцији таласа, угао преламања има већи утицај на осетљивост детекције, правац осе звучног снопа и пут звука примарног таласа (удаљеност од тачке упада до доње тачке одраза). За детекцију челичних предмета са косим сондама од плексигласа, када је β=40 ° (К=0,84), клипна пропусност звучног притиска је највећа, односно осетљивост детекције је највећа. Може се видети да је вредност К велика, вредност вредности β велика, а звучна путања примарног таласа велика. Стога, у стварном откривању, када је дебљина обратка мала, треба одабрати већу вредност К да се повећа пут звука примарног таласа и избегне откривање у близини поља. Када је дебљина обратка велика, треба одабрати малу вредност К да би се смањило слабљење узроковано прекомерном звучном путањом, а погодно је пронаћи недостатке на великој дубини. У инспекцији завара такође је неопходно осигурати да главни звучни сноп може скенирати цео пресек завара. За једностране корене за заваривање без продора, треба размотрити проблем одбијања крајњег угла. К=0,7 ～ 1,5, јер је К ГГ лт; 0,7 или К ГГ гт; 1,5, рефлексија крајњег угла је врло мала, што је лако проузроковати пропуштени преглед.
