Ультразвуковой контроль позволяет обнаружить такие дефекты, как усадочные полости, усадочная пористость, пористость, включения и трещины в отливках простой формы и плоских поверхностей, а также определить размер и расположение дефектов.
Ультразвуковое тестирование представляет собой метод введения ультразвука (высокочастотного и коротковолнового) вкастинг, а затем обнаруживать внутренние дефекты отливки по характеристикам ее преломления и трансформации формы сигнала на границе раздела. Ультразвук имеет характеристики направленности луча и отражательной способности при распространении.
Существует три типа ультразвукового контроля: метод отражения импульса, метод проникновения и резонансный метод. Обычно используемым методом ультразвукового обнаружения является метод отражения импульса. Это относится к методу оценки размера и положения дефекта по эхо-сигналу дефекта и эхо-сигналу нижней поверхности.
Основной принцип метода отражения импульсов заключается в том, что пьезоэлектрический элемент в зонде возбуждается высокочастотными импульсами для генерации ультразвуковых импульсов. Когда звуковая волна распространяется по отливке и встречает дефекты, часть ее отражается обратно. Размер отраженной волны может отражать размер, расположение и глубину внутренних дефектов отливки. Неотраженные ультразвуковые волны продолжают распространяться вперед, пока не отразятся обратно на дно отливки. Звуковая энергия, отраженная от дефекта и дна отливки, последовательно воспринимается пьезоэлектрическим преобразователем, а затем отображается на дисплее ультразвукового дефектоскопа в виде амплитуды.
Чувствительность ультразвукового дефектоскопа означает его способность обнаруживать мельчайшие дефекты. Чувствительность ультразвукового контроля связана с такими факторами, как частота ультразвуковой волны, увеличение дефектоскопа, мощность передачи, производительность зонда и стабильность источника питания. Чтобы обеспечить плавную передачу ультразвуковых волн в акустическую среду, необходимо использовать соответствующий метод связи. Для этого необходимо, чтобы шероховатость поверхности отливки составляла Ra<12,5 мкм. При этом для обогащения воздуха в зазоре между зондом и дефектоскопической поверхностью отливки следует наносить связующую жидкость (воду, смазочное масло, трансформаторное масло, жидкое стекло и т.п.).
Особенности ультразвуковой дефектоскопии:
1. Высокая чувствительность обнаружения. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет обнаруживать сигналы дефектов с звуковым давлением импульсной отраженной волны, составляющим всего 0,1% от падающего звукового давления.
2. Высокая точность определения местоположения дефектов и высокое разрешение.
3. Высокая применимость и широкий спектр использования. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет обнаружить все виды отливок, кроме отливок из аустенитной стали.
4. Низкая стоимость, высокая скорость и большая толщина обнаружения.
Импульсные характеристики и описание формы различных внутренних дефектов отливок на экране дисплея:
1. Трещина
Литейная трещина – это разновидность разрушения металла, содержащая газ, имеющая определенное направление и линейно распределенная. При обнаружении этих дефектов ультразвуковым контролем, если они перпендикулярны звуковому лучу, отраженные импульсы очевидны, резки и сильны. Но когда его распространение параллельно звуковому лучу, обнаружить его непросто. Поэтому при контроле его следует проецировать с нескольких сторон, чтобы дефекты были в наибольшей степени перпендикулярны звуковому лучу и можно было обнаружить трещины, распределенные во всех направлениях.
2. Дыхало
Как и трещины, отверстия в отливках содержат газ. Поверхность отражения воздушного отверстия является регулярной и гладкой, поэтому, когда звуковой луч полностью перпендикулярен границе отражения, характеристики и форма отраженного импульса аналогичны трещине, а также очевидны, резки и сильны. Однако, поскольку большинство отверстий имеют круглую или эллиптическую форму, при небольшом движении зонда импульс сразу исчезает. Когда зонд обнаруживает со всех сторон, можно обнаружить дыры, а характеристики отраженного импульса также малы. С трещинами дело обстоит иначе. Поскольку трещины распределены линейно и имеют сильную направленность, их отраженные импульсы не исчезают сразу при движении зонда, и в то же время не все из них удается обнаружить при осмотре со всех сторон. По этим признакам можно различить поры и трещины.
3. Усадка
Усадочная полость содержит газ, и когда ее эффективная поверхность отражения больше поверхности диффузии звукового луча, звуковой путь полностью отражается, а отражение импульса от нижней поверхности исключается. Характеристики отраженного импульса усадочной полости также очевидны, резки и сильны. Однако в дополнение к вышеуказанному методу оценки при оценке дефектов усадочной полости следует также использовать метод многоплоскостной проекции.
4. Включение песка и включение шлака.
Песчаные включения и шлаковые включения относятся к металлическим отливкам, содержащим небольшое количество газовых и неметаллических включений. Эти примеси поглощают звуковую энергию, а поскольку отражающая поверхность относительно одинарная и гладкая, характеристики отражения импульса варьируются между очевидным, резким, сильным и тусклым, медленным и коротким. Последняя ситуация возникает, когда граница раздела включений с металлом аномально неравномерна и плотно сцеплена с металлом.
5. Усадочная пористость
Характеристика отражения импульса усадочной пористости заключается в том, что нет ни импульса отражения от нижней поверхности, ни импульса отражения дефекта, а есть явление ползучести на линии развертки экрана дисплея.
Время публикации: 24 сентября 2022 г.