Преобразователи

В современных ультразвуковых дефектоскопах при­меняют преобразователи, рассчитанные на работу по контактному и иммерсионному способам, с возбуждени­ем в контролируемом изделии преимущественно про­дольных, сдвиговых, поверхностных и нормальных волн. По конструктивному исполнению преобразователи вы­полняют прямыми и наклонными, раздельными, сов­мещенными и раздельно-совмещенными, с плоской или фигурной контактной поверхностью. Они могут посы­лать УЗК в изделие по нормали к его поверхности, под углом к нормали или по самой поверхности.

Все преобразователи имеют следующие элементы: корпус, пьезоэлемент, электроды, демпфер, защитное донышко и контактное устройство. В преобразователь могут входить дополнительные элементы для стабилиза­ции силы его прижатия к поверхности контролируемого изделия, подачи контактной среды, изменения угла на­клона пьезоэлемента, фиксирования преобразователя от­носительно детали и т. п.

Пьезоэлемент является одним из основных элемен­тов преобразователя. Его изготавливают из естествен­ных (природных) и искусственных пьезоэлектрических материалов, называемых сегнетоэлектриками. Такое на­звание получила группа кристаллических диэлектриков, у которых в отсутствие внешнего электрического поля возникает самопроизвольная (спонтанная) ориентация дипольных моментов элементарных ячеек кристалличес­кой решетки. Поэтому в сегнетоэлектриках возникают микроскопические области, называемые доменами, в ко­торых спонтанная поляризация имеет различные нап­равления.

Пьезоэлементы для ультразвуковой дефектоскопии изготавливают обычно в виде пластин круглой формы с отношением диаметра к длине волны (в стали) ДА*

=2—10 и толщиной, равной половине длины волны Я,/2.

Известно, что мощность излучаемых УЗК пропорци­ональна площади пьезоэлемента 5П. Поэтому для повы­шения чувствительности контроля эту площадь стре­мятся увеличить. Иногда размеры пьезоэлемента увели­чивают с целью повышения производительности контроля. Так, например, при контроле листового мате­риала выгодно иметь широкозахватные преобразовате­ли, позволяющие прозвучивать большие площади, чем обычными преобразователями. Однако в некоторых слу­чаях желательно иметь габариты преобразователя, а следовательно, и пьезоэлемента минимальными, напри­мер при контроле небольших деталей или изделий, име­ющих сложную конфигурацию. От диаметра пьезо­элемента существенно зависит протяженность ближ­ней зоны г0, величина угла 0 расхождения пучка УЗК и диаграмма направленности.

Диаграмма направленности является важной харак­теристикой звукового поля, определяющей геометричес­кие границы поля, его протяженность и распределение в нем ультразвуковой энергии. Если пьезоэлемент имеет форму плоской круглой пластины, размеры которой ма­лы по сравнению с длиной волны, то он подобен точеч­ному источнику и излучаемое им звуковое поле имеет вид сферы. При увеличении поперечных размеров пьезо­элемента (при той же длине волны) пространственный угол, охватываемый звуковым полем, уменьшается и зву­ковое поле приобретает форму лепестка, ооь которого на­правлена перпендикулярно излучающей поверхности. Чем больше диаметр пьезоэлемента, тем уже диаграмма на­правленности. Как было отмечено, вблизи излучателя поле имеет приблизительно цилиндрическую форму, а начиная с некоторого расстояния г0 и дальше поле при­обретает конусообразную форму. На рис. 82 показаны схемы изменения звукового поля в зависимости от час­тоты f излучения и диаметра D пьезоэлемента. Как вид­но, с увеличением диаметра D и частоты f увеличивает­ся протяженность ближней зоны г0 и уменьшается угол 0 расхождения пучка лучей УЗК, т. е. улучшается на­правленность излучения. Но в ближней зоне звуковое поле неоднородно, амплитуда поля и, следовательно, интенсивность звука распределены неравномерно и ос­циллируют на этом участке как по длине, так и по се­чению пучка. Если при контроле изделия дефект будет находиться на участке ближней зоны, то от него могут быть получены сигналы различных амплитуд, что сни­жает вероятность обнаружения дефектов и точность оценки их размеров. Поэтому в ультразвуковой дефекта - скопни рекомендуют для обнаружения дефектов ис - пользовать участок поля, в котором амплитуда давле - ; иия максимальна и распределение энергии наиболее ;

Преобразователи

Рис. 82. Схема изменения звукового поля в зависимости от частоты излуче­ния при D—const, f2>f, (а) и от диаметра пьезоэлемента при f-= const, £»,>D,

(б, в):

D — диаметр пьезоэлемента; в —половина угла расхождения пучка УЗК.
Го — протяженность ближней зоны

равномерно. Таким участком является область звуково­го поля, прилегающая к центральному лучу в дальней зоне. I

Однако при контроле изделий небольших размеров с использованием высокочастотных УЗК мы практичес­ки исключаем эту область из участия в обнаружении дефектов. Действительно, если прозвучивать стальное изделие толщиной, например, равной 35 мм, прямым преобразователем (с пьезоэлементом диаметром D = = 10 мм) на частоте 5,0 МГц, то в контроле примет участие только ближняя зона поля преобразователя, так как X=c/f=0,6 мм; г0=П2/4л=41,5 мм.

Демпфер — устройство, предназначенное для гаше­ния собственных колебаний пьезоэлемента.' Для того чтобы демпфирование было эффективным, демпфер из­готавливают в виде цилиндра из материала с большим затуханием упругих волн: текстолита, эпоксидной смолы

п т. д. и приклеивают к пьезоэлементу со стороны, про­тивоположной направлению излучения. Чтобы расши­рить полосу пропускания и увеличить разрешающую способность дефектоскопа, увеличивают акустическое сопротивление демпфера Z0 для этого к эпоксидной смоле, например, добавляют наполнители: металличес­кий порошок, измельченную резину и т. д. Однако уве­личение ZQ демпфера снижает чувствительность преоб­разователя, что нежелательно при контроле изделий большой толщины. Поэтому в этом случае применяют, демпфер с малым значением Z0.

Эффективное демпфирование может быть достигнуто с помощью демпфера, изготовленного в виде конуса (см. рис. 40) с углами при вершине 45 и 90°. В этом случае излучаемые импульсы распространяются в ко­нусе симметрично и, отражаясь от боковой поверхности, взаимно гасят друг друга.

Подпись: Рис. 83. Схема прямого преоб- разовагеля:Подпись:ПреобразователиЗащитное донышко (протектор) служит для пред^ охранения пьезоэлемента от истирания и повреждений при проведении работ. Для обеспечения максимального прохождения УЗК через протектор толщина его долж-. на быть равна четному числу четвертей волн или цело­му числу полуволн d=n-%/2, а материал его иметь' акустическое сопротивление Znp=y ZiZ2, где Z и Z2— акустические сопротивления пьезоэлемента и контролируе­мого изделия. Протектор по з~ возможности изготавливают тонким, чтобы обеспечить ма - лые потери энергии и быстрое гашение многократных отра­жений звука. В настоящее вре - ' мя протекторы к прямым пре­образователям изготавливают из эпоксидной смолы, метал­локерамики, бериллия, поли­уретана, органического стек­ла, резины и т..п.

Устройство прямого, на­клонного и раздельно-совме­щенного преобразователей показано на рис. 83—85.

Прямые преобразователи (рис. 83) рассчитаны на возбуждение в контролируемом изделии продольных волн и предназначены в основном для обнаружения глубинных дефектов в изделиях простой геометрической

формы, имеющих плоские участки для установки пре­образователя.

Подпись: Рис. 84. Схема наклонного преобразователя: 1 — пьезоэлемеит; 2 — призма; 3 — корпус излучателя; 4 — изоляционное кольцо; 5 — демпфер; 6 — контактный штырь; 7—изоляционная втулка; 8 — зажимная гайка
Преобразователи

Наклонные преобразователи (рис. 84) рассчитаны на возбуждение в контролируемом изделии УЗК с пре­обладанием (в зависимости от цели контроля) поверх­ностных, нормальных или сдвиговых волн, распростра­няющихся под различными углами к нормали, и

предназначены для обнаружения глубинных, подпо­верхностных и поверхностных дефектов. Отечественные преобразователи выполнены, как правило, разъемными, зарубежные — неразъемными. Призму разъемного пре­образователя изготавливают обычно из органического стекла. Пьезоэлемент размещают на площадке, ориен­тированной в соответствии с выбранным углом наклона. Органическое стекло обладает достаточным коэффиен - том затухания для гашения УЗК и в то же время не очень сильно ослабляет их на пути от пьезоэлемента до изде­лия. На гранях призмы фрезеруют канавки, служащие для рассеяния волн, отраженных от контактной поверх­ности.

Раздельно-совмещенные преобразователи (рис. 85) выполнены в виде неразборного блока. Призмы изго­тавливают также из органического стекла с определен­ным углом наклона, от которого зависит минимальная и максимальная глубина прозвучивания. Пьезоэлементы

крепятся к призмам эпоксидным клеем. Для обеспечения электрического контакта к пьезоэлементам припаяны провода. Приемный пьезоэлемент изолируется от пере­дающего экраном и разной высотой призм. Основное преимущество таких преобразователей заключается в том, что они позволяют выявлять дефекты, располо­женные близко к поверхности изделия.

Подпись: Рис, 85. Схема разделыю- совмещенного преобразователя: Рассмотренные преобразова­тели входят в комплект прибора УДМ-3. Аналогичными преобра­зователями комплектуются и дру­гие отечественные приборы

(УДМ-1, ДУК-66, ДСК-1 И Т. Д.).

Как известно, ультразвуковой контроль контактным способом изделий возможен при шерохова­тости их поверхности, соответст­вующей не ниже 5-го класса. Бо­лее грубая поверхность ухудшает условия передачи энергии УЗК от преобразователя изделию, уменьшает чувствительность кон­троля и способствует интенсивно­му износу защитного донышка преобразователя.

Подпись: / — призмы; 2, 10— пьезо* элемент^; 3 — заполнитель; 4 — провода; 5 — корпус; 6— пенополистирол; 7 — экран; 8 —кабель; 9 — колпачок Для контроля изделий после грубой механической обработки или литья вводят иммерсионный способ контроля, создают преоб­разователи с донышком, выпол­ненным из стирофлокса, эбонита, тонкой фольги, резины, применя­ют преобразователи с износоустойчивой защитной плен­кой, с защитными гильзами со сменной фольгой и т. д.

Иммерсионный преобразователь применяют в завод­ских условиях. Для обеспечения акустической связи между преобразователем и изделием их погружают в ванну с водой. Иммерсионные преобразователи конст­руктивно мало отличаются от прямых. Основное отли­чие — отсутствие предохранительного металлического донышка, так как между преобразователем и изделием нет механического контакта. С целью гидроизоляции пьезоэлемент защищен тонкой пленкой лака. На рис. 86 показан общий вид прямых иммерсионных преобра­зователей. Они заключены в гладкий цилиндрический
корпус и снабжены твердым кабелем. Преобразователи размещают в каретках, которые перемещают вдоль кон­тролируемого изделия. Следует отметить, что иммерси­онными преобразователями могут быть не только пря­мые, но раздельно-совмещенные и наклонные преобра­зователи.

Преобразователи

Рис. 86. Общий вид прямых иммерсионных преобразова­телей из комплекта дефектоскопов «Echograph» фирмы «Karl Deutsch» (ФРГ)

Преобразователи с защитной оболочкой применяют при контактном способе контроля. Так, например, в приборе ДСК-1 применен раздельно-совмещенный пре­образователь, рабочая поверхность которого для предо­хранения от истирания защищена оболочкой, закреп-, ленной на нем гайкой. В зазор между рабочей поверх­ностью преобразователя и защитной оболочкой заливают трансформаторное масло. Если поверхность контролируемой детали обработана ниже 6-го класса, то применение защитной оболочки обязательно.

Для контроля изделий с шероховатой поверхностью контактным способом автором были разработаны пре­образователи с износостойкими резиновыми покрытия­ми, наносимыми на контактные поверхности прямых и наклонных преобразователей способом гуммирования. Для этого приготавливали смесь следующего состава: 76 % сольвента; 19 % скипидара и о % Н-бутилового спирта. В этой смеси растворяли 65—67 % резиновой смеси. Полученный раствор сырой резины называется наиритом. Технология изготовления и нанесения наири - та на изделия приведены в работе [39]. В дальнейшел наирит наносят кистью или пульверизатором на кон|
тактную поверхность преобразователя слоями. При за­стывании наирита образуется равномерная гладкая и блестящая пленка, толщина которой может регулиро­ваться от 0,05 до 1,5—2,0 мм. Пленка прочно сцеплена с основой и, как показала практика, хорошо противо­стоит истиранию, обеспечивая надежный акустический контакт преобразователя с шероховатой изделия. На рис. 87 показана схе­ма преобразователя с гуммиро­ванной контактной поверхностью.

Подпись: поверхностьюПодпись: Рис. 87. Схема контроля из- делия преобразователем с гуммированной поверхностью: Защитные гильзы со сменной фольгой применяют в преобразо­вателях, входящих в комплект дефектоскопов фирмы «Kretz»

(Австрия) и «Krautkramer»

(ФРГ). Гильзу выполняют в ви­де стакана с наружной резьбой, на которую навинчивают кольцо; предварительно в кольцо закла­дывают пластмассовую фольгу.

Подпись: / — изделие; 2 — шероховатая поверхность; 3 — преоб-разователь; 4—защитное донышко (протектор); 5—слой резиныПеред навинчиванием кольца на гильзу в нее вставляют преобра­зователь, а в образовавшуюся «чашу» из кольца и фольги зали­вают минеральное масло до вы­соты 2—3 мм. При завинчивании лишнее масло утекает, а воздух вытесняется. Если защитная фольга изнашивается, то ее легко заменить на новую.

На рис. 88 показаны преобразователи фирмы «Kra­utkramer» (ФРГ), которыми комплектуются дефекто­скопы USIP-10M, USM-2, USK-5, USIP-11 и др.

Преобразователи с фокусирующими и концентриру­ющими излучателями применяют для получ-ения интен­сивного и направленного излучения. УЗК фокусируют искривленным пьезоэлементом, зеркалом или линзой [12]. Такие преобразователи в дефектоскопии нашли по­ка что ограниченное применение, в основном при кон­троле изделий иммерсионным способом. В данном слу­чае используют фокусировку ультразвука с помощью собирающей линзы, изготовленной из органического стекла. Если линза плосковыпуклая с радиусом кривиз­ны R, то расстояние до фокального пятна F рассчиты­вают по формуле

F = #| 1/П —с/сл] |, (29)

где С И Сл — скорости звука в иммерсионной жидкости и линзе.

Следует отметить, что ограниченное применение фо­кусирующих систем объясняется не только трудностя­ми их изготовления, но и недостаточно высокой эффек­тивностью их применения. Было показано [33], что глу­бина, на которой удается получить эффективную фоку­сировку, составляет всего 25—50 мм для стали и 100— 200 мм для воды. Для получения сфокусированного лу­ча необходимо увеличить диаметр пьезоэлемента до не­скольких сантиметров, что приводит к значительному

Преобразователи

Рис. 88. Общий вид преобразователей фирмы «Krautkramer» (ФРГ): а — прямого; б — наклонного; в — раздельно-совмещенного

увеличению габаритов преобразователя. При малых размерах контролируемого изделия такие преобразова­тели применить практически невозможно. Вместе с тем фокусирующие устройства собирают УЗК в точку, пос­ле чего они вновь распространяются расходящимся пучком.

Преобразователь с узким пучком лучей УЗК для контроля участков изделий, расположенных в трудно­доступных местах, и более точного определения коорди­нат дефекта.

Автором было предложено устройство, которое фо­кусирует УЗК очень слабо или вообще не фокусирует их. Устройство (рис. 89) состоит из корпуса 1, пьезоэле­мента 2, демпфера 3, защитного донышка 4 и ограничи­тельного кольцевого выступа 5. Отличительной особен­ностью устройства является то, что донышко 4 выпол­няет роль концентратора и изготовлено в виде плоско - выпуклой сферической линзы из материала с меньшим удельным акустическим сопротивлением, чем материал контролируемой детали, например из органического стекла. На плоской поверхности линзы укреплен пьезо-

Подпись: Рнс. 89. Схема преобразователя, формирующего в контролируемом изделии узкий пучок лучей:
Подпись: Рис. 90. Схема контроля изделия прямым преобразователем с механической задержкой: / — изделие; 2 — дефект; 3—задержка; 4 — преобразователь; 5 — экран ЭЛТ; а — начальный сигнал; б —сигнал от верхней поверхности изделия; в — сигнал от дефекта; г — донный сигнал

элемент так, что его ось совпадает с оптической осью линзы. Выпуклая поверхность линзы (ее вершина) яв­ляется контактной поверхностью и вместе с тем диаф­рагмой преобразователя, через которую УЗК вводят в контролируемое изделие. Расстояние h равно целому числу полуволн Я/2. Кольцевой выступ 5 обеспечивает постоянное положение преобразователя относительно поверхности ввода УЗК (обеспечивает перпендикуляр­ность оптической оси линзы к поверхности ввода УЗК).

/ — корпус; 2 — пьезоэлемент; 3— демпфер; 4 — сферическое защитное донышко (протектор — концентра­тор); 5 — кольцевой выступ — фик­сатор; 6 — контролируемое изделие

При контроле преобразователь прикладывают к по­верхности контролируемого изделия. При этом он кон­тактирует с изделием на участке оптической оси линзы. Фактически контакт осуществляется не в точке, а на небольшой площадке (за счет масляной прослойки в месте контакта). УЗК, излучаемые пьезоэлементом, па­дают на сферическую поверхность линзы. При этом в изделие входят только центральный и близлежащие к нему лучи, распространяющиеся вдоль оптической оси линзы. Площадь контакта будет значительно меньше размеров преобразователя (пьезоэлемента). Как извест­но, уменьшение площади контакта вызывает расхожде-
ниє пучка лучей. Однако сферическая форма контакт­ной поверхности фокусирует УЗК на участке контакта преобразователя и изделия (см. гл. III). В результате взаимодействия эффектов расхождения и фокусирова­ния лучей УЗК от места контакта они распространяют­ся в контролируемом изделии узким, слегка расходя­щимся, сходящимся или параллельным пучком (в зави­симости от радиуса сферы).

Преобразователи с механической задержкой для от­деления сигналов, отраженных от дефектов, близко рас­положенных к поверхности, от начального сигнала. За­держка представляет собой цилиндр из того же (или другого) металла, что и контролируемый, с плоско-па­раллельными основаниями, вставляемый между издели­ем и преобразователем (рис. 90). В наклонных преобра­зователях функции задержки выполняет призма, на ко­торой укреплен пьезоэлемент.

Толщину задержки выбирают равной целому числу полуволн — только в этом случае она будет прозрач­ной для УЗК. Вместе с тем толщина задержки должна быть такой, чтобы время прохождения в ней УЗК было больше времени прохождения их в контролируемом из­делии. В этом случае на экране ЭЛТ будут раздельно фиксироваться отраженные сигналы от верхней и ниж­ней поверхностей изделия (см. рис. 90). Амплитуда и длительность сигнала, отраженного от верхней поверх­ности изделия, в этом случае будут меньше амплитуды начального сигнала и сигнала, отраженного от нижней поверхности, что увеличивает разрешающую способ­ность дефектоскопа и уменьшает мертвую зону.

Следует иметь в виду, что применение механичес­кой задержки снижает общую чувствительность прибо­ра за счет рассеяния и поглощения УЗК в материале задержки.

Автором разработана конструкция преобразователя со сменными задержками различной конфигурации для контроля изделий сложной формы (рис. 91, а). На рис. 91, б показана схема преобразователя в сборе с задерж­кой из органического стекла для прозвучивания изде­лий с вводом УЗК через плоские участки, через кривые выпуклые и вогнутые цилиндрические участки (рис. 91, в, г), ребра и кромки деталей (рис. 91, д) и основу, расположенную в узких щелях или пазах (рис. 91, е).

Магнитные преобразователи, имеющие специальные намагничивающие устройства, применяют для контроля стальных изделий. При контроле преобразователь уста­навливают 'на поверхность объекта и он «прилипает» к детали. Такие преобразователи очень удобны в работе и позволяют контролировать объекты, расположенные

Преобразователи

Рис. 91. Общий вид прямого преобразователя со съемной задержкой из орга­нического стекла (а) и схемы задержек (б—е):

1 — изделие; 2 — механическая задержка; S — зажимное кольцо; 4 — корпус преобразователя; 5 — штепсельный разъем; 6 — демпфер; 7 — пьезоэлемент

в таких местах, где невозможно разместиться оператору с аппаратурой, например на большой высоте, внутри стальных резервуаров, длинных труб, баков и т. д. В этом случае один оператор только устанавливает пре-

образователь, а другой, находящийся с прибором на зна­чительном от него расстояний в хороших условиях, рас­шифровывает показания прибора.

Специализированные преобразователи типа АИГ разработаны автором для контроля изделий в условиях эксплуатации при расположении объектов контроля в труднодоступных местах конструкции машин. Их при­меняют с дефектоскопами УЗДЛ-61М, УЗДЛ-61-2М, УЗДК-1, УЗДБ-1, УДМ-1М, УЗД-7Н и др. Диапазон частот комплекта преобразователей 1,8 и 2,5 МГц.

С их помощью выявляют различные дефекты в дета­лях, изготовленных из стальных, жаропрочных и алю­миниевых сплавов. В комплект АИГ входят прямые и наклонные преобразователи с фиксированными углами ввода, обеспечивающими возбуждение в контролируе­мых объектах продольных, сдвиговых, поверхностных 'и нормальных волн.

Преобразователи, излучающие поверхностные вол­ны, позволяют обнаруживать поверхностные дефекты (трещины, растрескивание, коррозию), залегающие на глубине до 1 мм. Преобразователи, излучающие нор­мальные волны, позволяют обнаруживать в листах и кривых тонкостенных оболочках (толщиной 1—1,2 мм) поверхностные трещины и риски глубиной от 0,05 мм и более, а также внутренние дефекты (закаты, ракови­ны, расслоения, разнозернистость структуры, неметал­лические включения) площадью около 1 мм2 и более.

Особенностью преобразователей АИГ является фи­гурная форма контактной поверхности (Г-образная, трапециевидная или по форме детали), которая обес­печивает надежную фиксацию и хороший акустический контакт их с контролируемыми поверхностями кромок лопаток турбин и компрессоров, ребер и острых граней других деталей, цилиндров, стержней и т. д. [15].

Некоторые преобразователи посажены на удлини­тельные ручки и снабжены резервуаром для контактной смазки и механизмом подачи ее к месту ввода УЗК, что позволяет проводить контроль деталей непосредственно в конструкции машин при расположении их в труднодо­ступных местах [5].

В табл. 6 приведены характеристики некоторых спе­циализированных преобразователей типа АИГ.'

Преобразователь АИГ-1 (рис. 92) предназначен для контроля кромок лопаток турбин как снятых, так и не - і посредственно на объекте без его демонтажа и разбор - |

Подпись: Таблица 6. Характеристика некоторых специализированных преобразователей типа АИГ Модели пре-образователей АИГ Угол па-дения, ос° Тип возбуждаемых волн f, МГц Форма контактной поверхности АИГ-1 • 65 Поверхностные 2,5 Г-образная АИГ-2*1 65 » 2,5 АИГ-2М*1 65 » 2,5 Прямоугольная АИГ-3 59 Нормальные 2,5 Плоская АИГ-4 67 Поверхностные 1,8 Трапециевидная АИГ-5*1 63 » 2,5 Г-образная АИГ-5А*1 63 » 2,5 Прямоугольная АИГ-6 68 » 1.8 Полукруглая АИГ-7 65 » 2,5 Г-образпая АИГ-8 62 » 2,5 АИГ-11 62 » 1,8 АИГ-15*2 0 Продольные 2,5 Плоская АИГ-16*2 40 Сдвиговые 2,5 Цилиндрическая во-гнутая АИГ-21*2 68 Поверхностные 1,8 Полукруглая АИГ-22*2 62 » 2,5 » АИ-1-3 63 и 67 » 1,25** » Преобразователи, отличающиеся от АИГ-21 и АИГ-22 миниатюрными призмами и наличием удлинительной ручки. *- Модели АИГ-15 и АИГ-16 снабжены набором фиксирующих устройств. *3 Преобразователи имеют корпус, выполненный в виде рукоятки, резервуар для контактной среды н механизм подачи ее к контактной поверхности. *4 Кроме указанной частоты, используют /=1,8 н 2,5 МГц.

Подпись: Рнс. 92. Схема преобразователя АИГ-1 ки. Он представляет собой фасонную призму 1, выпол­ненную из органического стекла, на которой закреп­лены пакет излучателя 2 и штепсельный разъем 3 для присоединения кабеля от де­фектоскопа. В пакете излу­чателя расположен пьезо­элемент из титаната бария или цирконат титаната свин­ца диаметром 12 мм, излу­чающий и воспринимающий УЗК частотой 2,5 МГц, рас­положенный под углом 65° к контактной поверхности

3. Выступ 5 на контактной
поверхности фиксирует преобразователь на кромке ло патки и обеспечивает хороший акустический контакт.

Преобразователь АИГ-2 предназначен для контроля входных и выходных кромок лопаток турбин в условиях эксплуатации (рис. 93). Призма его выполнена миниа­тюрной и посажена на удлинительную ручку, что позво­ляет подводить преобразователь между лопатками к труднодоступной передней кромке. Для удобства рабо­ты ручка снабжена резервуаром для контактной среды и механизмом для принудительной подачи ее к контакт­ной поверхности преобразователя [40].

Призма преобразователя 1 с фиксирующим уступом 2 и пакетом излучателя 3 прикреплена к переходнику 5, конфигурация которого обеспечивает удобные подходы к контролируемым объектам. На переходнике имеются ограничители 7, 8 для фиксирования положения преоб­разователя при контроле. В переходнике выполнены два канала: один для подачи масла к контактной по­верхности призмы, а другой — для подвода проводов 4 от пакета излучателя к гнезду штепсельного разъема 20, расположенному на конце ручки. Переходник соединен через фланец 9 с призматическим корпусом 10, внутри которого размещен резервуар для контактной среды (масла). На корпусе расположен механизм подачи мас­ла, состоящий из мембраны 11, закрепленной с помо­щью рамки 15, рычага подачи масла 12, регулировочно­го винта 13 и ограничительной скобы 14. С противопо­ложной рычагу стороны в корпусе имеется сверление для заполнения резервуара маслом, которое закрывает­ся пробкой 16.

Подпись: браны и возврата ее в первоначальное положение. К корпусу преобразователя прикреплена пластмас-совая ручка 19, к заднему торцу которой крепится гнездо штепсельного разъема 20 с кабелем 22 для подключения преобразователя к дефектоскопу. Длину ручки можно увеличить с помощью удлинительной трубы 21.

Механизм подачи масла работает следующим обра­зом (см. рис. 93). При нажатии та рычаг 12 мембрана 11 прогибается. При этом объем резервуара уменьшает­ся и масло выдавливается через сверление в переходни­ке и трубку 6 на контактную поверхность преобразова­теля. Подача масла регулируется винтом 13, который ограничивает величину прогиба мембраны и, следова­тельно, величину подачи масла. Опорная пластина 18 и пружина 17 служат для уменьшения деформации мем­

и

S

Рис. 94. Общий вид преобразователей (сверху вниз) АИГ-5, АИГ-5А, АИГ-2

Аналогичное устройство имеют преобразователи АИГ-2М, АИГ-5 и АИГ-5А (рис. 94) [41].

Для контроля деталей сложной формы, цилиндри­ческих сплошных и пустотелых деталей автором

разработаны преобразователи с фиксирующими устрой­ствами, обеспечивающими строго направленное распро­странение возбужденных волн в изделиях. Так, напри­мер, на рис. 95 показан преобразователь для конт­роля прутков с замкнутой кольцевой контактной по­верхностью с четырьмя пье­зоэлементами, расположен­ными по окружности под углом 90° друг к другу; на рис. 96, а — преобразователь АИГ-15 с фиксаторами для контроля барабанов и ре­борд авиационных колес, а на рис. 96,6 — преобразова­тель АИГ-16 с фиксатора­ми для контроля цилиндри­ческих деталей.

Преобразователи для контроля изделий
при высоких температурах

В последнее время значительно возрос интерес к преобразователям, позволяющим контролировать изде­лия при высоких температурах. Так, например, В. В. За­лесский, В. Л. Цветянский, В. М. Зотов [42, с. 185—187] привели данные по разработанным преобразователям для контроля изделий при температуре до 600 °С. Пре­образователи ИГК-1 (ручной контроль) и ИГК-2 (ав­томатизированный контроль) обеспечивают ввод и при­ем УЗ К без охлаждения поверхности объекта на часто­тах 1,8 и 2,5 МГц.

Преобразователи состоят из пьезоэлемента, волно­вода, обеспечивающего термоизоляцию пьезоэлемента и ввод УЗК в изделие под углами 45, 55 и 65 ° и акусти­ческой задержки, обеспечивающей разделение сигналов от дефектов, а также от контактной поверхности.

В качестве контактной среды применяют расплавы солей натрия и калия, которые плавятся в плавильной ванне и подаются к преобразователю при температуре

Рнс. 96. Общий вид преобразователей АИГ-15 (а) н АИГ-16 (б) с фиксирующими устройствами

выше температуры плавления (точки плавления солей: лежат ниже температуры контролируемых изделий).

Проведенные работы позволили обнаружить в стальном образце, нагретом до 500 °С, искусственные дефекты (плоскодонные сверления диаметром 2,5 и, 4,0 мм) на глубине до 100 мм. Испытания проводили с. дефектоскопом УДМ-3.

По утверждению авторов, преобразователи ИГК мо­гут быть использованы для контроля сварных соедине­ний в процессе сварки, нагретых трубопроводов, изделий АЭС в процессе эксплуатации и т. д.

Преобразователи типа ГИК

Для выявления дефектов (трещин, расслоений, ра­ковин, включений и др.) в металлических и неметалли­ческих заготовках, а также деталях простой геометри­ческой формы, проверки качества заклепочных и свар­ных соединений, а также контроля качества клееных соединений пластмасс на металлических и неметалличе-

ских основах промышленность выпускает комплект уни­фицированных преобразователей ГЙК-2.

В комплект ГИК-2 входят прямые, наклонные, с пе­ременным углом падения и раздельно-совмещенные преобразователи. С их помощью в изделиях можно воз­буждать продольные, сдвиговые, поверхностные и нор­мальные волны на частотах 0,2; 0,5; 0,8; 1,8; 2,5; 5,0 и 10,0 МГц. »

Оставить комментарий