Klasifikacija, funkcija i principi izbora sondi koje se koriste za ultrazvučno otkrivanje kvarova
1. Klasifikacija ultrazvučnih sondi:
U ultrazvučnom otkrivanju nedostataka potrebne su različite vrste sondi zbog različitih oblika, materijala, svrhe otkrivanja nedostataka i uvjeta otkrivanja nedostataka testiranih obradaka. Ultrazvučne sonde mogu se klasificirati prema različitim indukcijskim metodama, općenito postoje sljedeće vrste.
1) Prema tipu vala generiranom u otkrivenom izratku, može se podijeliti na sondu uzdužnog vala, sondu poprečnog vala, sondu pločastog vala (Lamb-ov val), sondu puzanja i površinsku valnu sondu.
2) Prema smjeru upadne zvučne zrake može se podijeliti na ravnu sondu i kosu sondu.
3) Prema načinu spajanja sonde i površini ispitivanog obratka, može se podijeliti na kontaktnu sondu i sondu za potapanje u tekućinu.
4) Prema materijalu piezoelektrične oblatne u sondi, može se podijeliti na običnu sondu za piezoelektrične oblatne i kompozitnu sondu za piezoelektrične oblatne.
5) Prema broju piezoelektričnih pločica u sondi, može se podijeliti na monokristalnu sondu, dvokristalnu sondu i polikristalnu sondu.
6) Prema tome može li se ultrazvučni snop zvuka fokusirati, on se dijeli na fokusiranu sondu i nefokusiranu sondu.
7) Prema ultrazvučnom frekvencijskom spektru, može se podijeliti na širokopojasne i uskopojasne sonde.
8) Prema zakrivljenosti odgovarajućeg obratka za otkrivanje, može se podijeliti na ravnu sondu i zakrivljenu sondu.
9) posebna sonda. Pored općih sondi, postoje neke sonde pod posebnim uvjetima i za posebne namjene.
2. Uloga uobičajenih tipičnih sondi
1) Uzdužne valne sonde obično se nazivaju ravne sonde, koje se uglavnom koriste za otkrivanje kvarova paralelnih s površinom za otkrivanje, poput ploče, lijevanja, kovanja itd.
2) Kose sonde posmičnog vala koriste detekciju posmičnog vala. Upadni kut je između prvog kritičnog kuta i drugog kritičnog kuta, a lomljeni val je čisti posmični val. Uglavnom se koristi za otkrivanje grešaka okomito ili pod određenim kutom na površinu za otkrivanje. Koristi se za pregled zavarenih spojeva, cijevi i otkovaka.
3) Kosa sonda uzdužnog vala je sonda čiji je upadni kut manji od prvog kritičnog kuta. Svrha je koristiti uzdužne valove malog kuta za pregled oštećenja, ili kada je poprečno slabljenje vala preveliko, upotrijebiti karakteristike snažnog prodiranja uzdužnog vala za obavljanje inspekcije kosog incidenta uzdužnog vala. Kada koristite, obratite pažnju na prisutnost poprečnih interferencija valova u uzorku.
4) Sonda za puzanje. Budući da je kut puzanja vala između 75 ° ～ 83 °, što je gotovo okomito na smjer debljine izratka koji se pregledava, a s vertikalnom pukotinom u izratku iznosi blizu 90 °, ima dobru osjetljivost otkrivanja za okomite pukotine , i ima dobru osjetljivost otkrivanja za obradak. Zahtjev površinske hrapavosti nije visok, a pogodan je za otkrivanje površinskih i površinskih pukotina.
5) Upadni kut sonde površinskog vala (Rayleighov val) trebao bi biti blizu kritičnog kuta u kojem se generira Rayleighov val, obično malo veći od drugog kritičnog kuta. Budući da je energija površinskog vala koncentrirana unutar 2 valne duljine ispod površine, osjetljivost pregleda površinskih pukotina izuzetno je velika, a inspekcija se uglavnom odnosi na površinske ili pripovršinske nedostatke.
6) Dvostruka kristalna sonda. Dvostruka kristalna sonda ima dvije piezoelektrične oblatne, jedna se koristi za prijenos ultrazvučnih valova, a druga za primanje ultrazvučnih valova. Prema razlici upadnog kuta αL, dijeli se na dvokristalnu ravnu sondu uzdužnog vala i dvokristalnu poprečnu sondu poprečnog vala. Dvostruka kristalna sonda ima sljedeće prednosti: velika osjetljivost, manje nereda, malo slijepo područje, mala duljina bliskog polja na izratku i podesivi domet detekcije. Dvostruka kristalna sonda uglavnom se koristi za otkrivanje nedostataka na površini.
3. Načelo odabira sonde u ultrazvučnom otkrivanju nedostataka
Postoji mnogo vrsta ultrazvučnih sondi s različitim izvedbama. Stoga je, prema obliku ultrazvučnog objekta za otkrivanje kvarova, ultrazvučnom slabljenju i tehničkim zahtjevima, razuman odabir sonde osnova za osiguravanje točnih i pouzdanih rezultata otkrivanja nedostataka. Izbor ultrazvučne sonde uglavnom se ogleda u: tipu sonde, frekvenciji sonde, veličini čipa sonde i kutu sonde itd.
3.1 Tip sonde
Općenito, oblik sonde treba odabrati prema obliku obratka i mjestu i smjeru oštećenja koja se mogu pojaviti te pokušati os ultrazvučnog snopa učiniti okomitom na defekt. Pojedinosti potražite u funkcionalnom dijelu gore spomenutih tipičnih sondi.
3.2 Frekvencija sonde
Frekvencija ultrazvučnog otkrivanja nedostataka je između 0,5 i 15 MHz, a raspon odabira je relativno velik. Općenito, pri odabiru učestalosti treba uzeti u obzir sljedeće čimbenike.
1) Zbog difrakcije ultrazvučnih valova, osjetljivost ultrazvučnog otkrivanja nedostataka je oko pola valne duljine. U istom materijalu brzina ultrazvučnog vala je konstantna, pa će povećanje frekvencije skratiti valnu duljinu ultrazvuka i poboljšati osjetljivost otkrivanja, što je korisno za pronalaženje manjih nedostataka.
2) Frekvencija je velika, širina impulsa je mala, a razlučivost visoka, što je korisno za razlikovanje susjednih nedostataka i poboljšanje razlučivosti.
3) Iz difuzijske formule može se vidjeti da ako je frekvencija visoka, ultrazvučna duljina je kratka, poludifuzni kut je mali, zvučni snop ima dobru usmjerenost, a ultrazvučna energija koncentrirana što pogoduje pronalaženju i lociranje nedostataka, s visokom kvantitativnom točnošću.
4) Iz formule za duljinu zone bliskog polja poznato je da su visoke frekvencije, duljina ultrazvučnog vala i velika duljina zone bliskog polja nepovoljne za otkrivanje nedostataka.
5) Iz formule prigušenja i apsorpcije može se vidjeti da prigušenje ultrazvučnih valova naglo raste s porastom ultrazvučne frekvencije i srednje veličine zrna.
Kroz gornju analizu može se vidjeti da frekvencija ima veći utjecaj tijekom ultrazvučnog otkrivanja nedostataka, frekvencija je velika, osjetljivost i razlučivost otkrivanja nedostataka su visoke, a usmjerenost snopa dobra, što je korisno za otkrivanje nedostataka. Međutim, visoke frekvencije, dugo područje blizu polja i veliko srednje prigušenje nisu dobri za otkrivanje nedostataka. Stoga, pri odabiru učestalosti sonde, treba razmotriti sveobuhvatnu analizu različitih čimbenika i razuman odabir. Općenito govoreći, pod pretpostavkom zadovoljavanja zahtjeva osjetljivosti otkrivanja nedostataka, sondu s nižom frekvencijom treba odabrati što je više moguće; za otkovke, valjane dijelove i zavarene dijelove s sitnijim zrnima općenito se odabiru sonde više frekvencije, obično 2,5-5,0 MHz. Za odljevke s grubim zrnima, austenitnim čelikom i drugim obradcima treba koristiti meku niskofrekventnu sondu, obično 0,5 ~ 2,5 MHz, inače će, ako je frekvencija previsoka, ultrazvučna energija ozbiljno oslabiti.
3.3 Veličina čipa sonde
Oblik oblatne sonde uglavnom je okrugao i četvrtast. Veličina čipa sonde ima određeni utjecaj na rezultate ultrazvučnog otkrivanja nedostataka. Pri odabiru treba uzeti u obzir sljedeće čimbenike
1) Kut poludifuzije. Iz formule difuzijskog kuta može se vidjeti da su povećanje veličine oblatne, smanjenje poludifuznog kuta, dobra usmjerenost snopa i koncentrirana ultrazvučna energija korisni za otkrivanje nedostataka.
2) Otkrivanje nedostataka u blizini polja. Iz formule za duljinu zone bliskog polja može se vidjeti da povećanje veličine oblatne i povećanje dužine zone bliskog polja nisu dobre za otkrivanje nedostataka.
3) Veličina čipa je velika, zračena ultrazvučna energija jaka, a opseg skeniranja nedifuzijskog područja sonde&# 39 i poboljšana je sposobnost pronalaženja nedostataka na velikim udaljenostima.
Za izratke s velikim područjem otkrivanja nedostataka, kako bi se poboljšala učinkovitost otkrivanja nedostataka, treba koristiti veliku sondu od čipova; pri otkrivanju izratka velike debljine, treba koristiti veliku sondu za iver za učinkovito pronalaženje nedostataka na velikim udaljenostima; za male izratke, kako bi se poboljšalo mjesto oštećenja. Za kvantitativnu točnost treba koristiti sonde s malim iverima; za izratke s neravnim površinama i velikim zakrivljenostima treba koristiti sonde s malim iverjem kako bi se smanjili gubici na spajanju.
3.4 Kut
Tijekom pregleda, os ultrazvučnog snopa trebala bi biti što je više moguće okomita na defekt. Stoga bi se izbor kuta trebao temeljiti na vrsti i položaju kvara koji može postojati u objektu pregleda i dopuštenim uvjetima otkrivanja obratka. Za odabir odgovarajućeg kuta upotrijebite zakone refleksije i loma i srodna geometrijska znanja. Sonda. Uzimajući, na primjer, vrijednost K sonde u poprečnom otkrivanju valova, kut loma ima veći utjecaj na osjetljivost detekcije, smjer osi zvučnog snopa i put zvuka primarnog vala (udaljenost od točke pada do donje točke odraza). Za otkrivanje čeličnih izradaka s kosim sondama od pleksiglasa, kada je β=40 ° (K=0,84), klipna propusnost zvučnog tlaka je najveća, odnosno osjetljivost detekcije je najveća. Može se vidjeti da je vrijednost K velika, vrijednost vrijednosti β velika, a put zvuka primarnog vala velik. Stoga, u stvarnom otkrivanju, kada je debljina obratka mala, treba odabrati veću vrijednost K da se poveća put zvuka primarnog vala i izbjegne otkrivanje u blizini polja. Kada je debljina obratka velika, treba odabrati malu vrijednost K kako bi se smanjilo slabljenje uzrokovano pretjeranim zvučnim putem, a prikladno je pronaći nedostatke na velikoj dubini. U pregledu zavara također je potrebno osigurati da glavna zvučna zraka može skenirati cijeli presjek zavara. Za jednostrane korijene za zavarivanje bez prodora treba razmotriti problem odbijanja krajnjeg kuta. K=0,7 ～ 1,5, jer je K< 0,7="" ili="" k=""> 1,5, refleksija krajnjeg kuta vrlo mala, što je lako izazvati propušteni pregled.