При контроле заготовок используют УЗ-импульсный дефектоскоп, преобразо­ватели, государственные стандартные об­разцы (ГСО), СОП, АРД диаграммы, вспомогательные устройства и приспо­собления для обеспечения постоянных параметров контроля и регистрации ре­зультатов.

ГОСТ 24507-80 предусматривает пе­риодические государственные испытания и аттестацию дефектоскопа и преобразо­вателей. EN 12668-3 рекомендуют выпол­
нять оперативную проверку основных параметров дефектоскопа вместе с преоб­разователем. Способы проверки рассмот­рены в разд. 2.2.4 и 2.2.1.3.

При контроле контактным способом по цилиндрической (или сферической) поверхности необходимо обеспечить ста­бильное положение наклонного преобра­зователя. Для цилиндрических поковок с радиусами > 50 мм это достигается путем применения опоры, прикрепляемой к кор­пусу преобразователя. Примерный вид опоры приведен на рис. 3.27. Размеры приспособления выбирают в зависимости от размеров используемого преобразова­теля: размер 1 равен или больше ширины преобразователя, размеры d и z зависят от высоты преобразователя. Рекомендуется z выбирать равным половине высоты, a d - 1/4 высоты преобразователя.

При контроле наклонным преобразо­вателем изделий с выпуклой цилиндриче­ской или сферической поверхностью диа­метром <100 мм призму наклонного пре­образователя рекомендуется сопрягать с поверхностью изделия либо обработкой ее на станке, либо ручной притиркой с ис­пользованием наждачной бумаги. При этом важно определить точку ввода пре­образователя после сопряжения. Для дос­тижения этого на выпуклой цилиндриче­ской поверхности есть два способа сопряжения.

Первый способ, предложенный В. И. Рыжовым-Никоновым (рис. 3.28), реализуют в такой последовательности.

1. На СО-3 по ГОСТ 14782-86 опре­деляют точку ввода О) призмы непритер­того преобразователя и восстанавливают нормаль 0 к поверхности в этой точке.

2. Выполняют на отдельном листе бумаги разметку, показанную на рис. 3.28. Для этого наносят контуры поверхности изделия и призмы до сопряжения (на ри­сунке изделие показано штриховой лини­ей U). Из точки Ох призмы проводят луч 0L под углом призмы (3. Из центра кри­визны изделия О проводят луч ОС, парал-

лельный 0]L. Циркулем отмечают на луче ОС точку 02, отстоящую от ребра призмы А на расстоянии, равном радиусу кривиз­ны изделия R. Из точки 02 проводят ок­ружность радиусом R (показана сплошной линией) и отмечают точку 0[ пересечения окружности с лучом 0L. Последняя точка является точкой ввода призмы после со­пряжения с поверхностью.

3. Отмечают на призме положение дуги АВ и точки 0{, после чего проводят

механообработку или притирку до отме­ченной дуги АВ. Призму притирают вруч­ную, меняя ее положение и направление для равномерной обработки материала призмы.

Второй способ, предложенный В. М. Ушаковым (рис. 3.29), осуществляют в такой последовательности.

1. На СО-3 по ГОСТ 14782-86 опре­деляют точку ввода О, призмы.

2. Выполняют на отдельном листе бумаги разметку, показанную на рис. 3.29. Для этого наносят контуры призмы.

3. Опускают нормаль <ЭС из точки О, на плоскость пьезопластины. Проводят нормаль О'О" к плоской контактной по­верхности призмы правее точки 0 (на расстоянии а, равном ~1 ... 2 мм в зави­симости от угла ввода и радиуса поверх­ности изделия).

4. Отмечают точку СУ пересечения этой нормали с ОхС. Размер поверхности сопряжения выбирают таким образом, чтобы УЗ-пучок полностью падал на кри­волинейную часть контактной поверхно­сти призмы

5. Из точки О' отмечают на этой нор­мали отрезок О'О", равный радиусу по­верхности R.

6. Из точки О" (центра кривизны ОК) радиусом R проводят дугу окружности АВ. Отмечают на призме положение дуги АВ и точки О', после чего проводят механооб­работку или притирку до этой отмеченной дуги.

При контроле заготовок с вогнутой цилиндрической поверхностью радиусом кривизны R рабочую поверхность наклон­ного преобразователя в направлении ис­кривления поверхности притирают, когда не выполняется условие, чтобы набег фа­зы в центре и на краю преобразователя не превышал половины длины волны. Это условие записывается в виде R > 1,2 А2/к, где А - размер преобразователя в направ­лении искривления; X - длина волны в ОК. Для частоты 2,5 МГц при контроле сталь­ного изделия условие записывается как R > 0,5А2, где R и А - в мм. При контроле прямым преобразователем выбирают раз­мер и частоту преобразователя, чтобы это условие выполнялось.

Для настройки чувствительности и определения эквивалентной площади де­фекта необходимы либо СОП с искусст­венными дефектами, либо АРД диаграм­мы. Для согласования диаграммы с атте­нюатором используют донный сигнала ОК либо СО-2. СОП применяют при крупно­серийном производстве поковок, одно­родных по затуханию УЗ, когда колебания амплитуды донного сигнала внутри от­дельных поковок < 4 дБ, а от поковки к поковке < 6 дБ (при равных толщинах и одинаковой обработке поверхности). АРД диаграммы применяют при мелкосерий­ном производстве или контроле крупнога­баритных поковок, а также в том случае, когда колебания донного сигнала превы­шают значения, указанные ранее.

Во многих нормативных документах, в частности [261], указано, что АРД диа­граммы можно использовать при контроле по плоским поверхностям; вогнутым ци­линдрическим поверхностям диаметром > 1 м; по выпуклым цилиндрическим по­верхностям диаметром > 500 мм (для пря­мого преобразователя) и > 150 мм (для наклонного преобразователя). При нару­шении этих условий приходится приме­нять СОП.

Оценка по формулам (3.2) показыва­ет, что для преобразователей, применяе­мых в России, эти условия чрезмерно же­сткие. Например, для прямого преобразо­вателя диаметром 18 мм на частоту

1,8 МГц достаточно, чтобы диаметр вы­пуклой поверхности был > 200 мм. В то

же время для больших преобразователей, выпускаемых за рубежом, эти условия недостаточны. Например, для прямого преобразователя диаметром 25 мм на час­тоту 5 МГц нужно, чтобы цилиндрическая поверхность имела диаметр > 1000 мм.

Европейский стандарт EN 1714 исхо­дит из того, что допустимый зазор между преобразователем и поверхностью изде­лия не должен превышать 0,5 мм. Если при контроле изделий с криволинейной поверхностью зазор более этой величины, призма преобразователя должна прити­раться к поверхности ввода. В стандарте указано, что для цилиндрической и сфе­рической поверхностей сформулирован­ное требование обычно удовлетворяется при выполнении условия

D > 15а, (3.9)

где D - диаметр изделия; а - размер осно­вания призмы преобразователя в направ­лении контроля.

В качестве искусственных отражате­лей в СОП обычно используют плоско­донные отверстия, ориентированные по оси УЗ-луча. Отражатели изготовляют на разных глубинах, из которых минималь­ная должна быть равна мертвой зоне при­меняемого преобразователя, а максималь­ная - максимальной толщине поковок, подлежащих контролю. Допустимо при­
менение других типов отражателей, эхо - сигналы от которых могут быть пересчи­таны в эхосигналы от плоскодонных от­верстий.

Часто СОП имеют ступенчатую фор­му (рис. 3.30). Размер ступеней должен быть таким, чтобы отношение амплитуд сигналов на ближайших глубинах изменя­лось в пределах 2 ... 4 дБ. Часто на каж­дой ступени в СОП изготовляют два от­ражателя, определяющие уровень фикса­ции и уровень браковки. Иногда выпол­няют отражатели других размеров, но при этом отношение амплитуд от двух бли­жайших по размерам отражателей должно быть > 2 дБ. Взаимное влияние соседних отражателей на амплитуды эхосигналов не должно быть > 1 дБ. Из рис. 1.49 можно определить, что для этого необходимо выполнить условие

т > 0,86 IX/D,

где т - расстояние между отражателями; / - расстояние по лучу от точки ввода до отражателей; D - диаметр преобразовате­ля.

Расстояние /, от контрольного отра­жателя до донной поверхности ступени согласно ГОСТ 24507-80 должно удовле­творять условию /f Да) >1,5. Это усло­вие, однако, чрезмерно жесткое. В дейст­
вительности достаточно, чтобы расстоя­ние / было больше лучевой разрешающей способности (см. разд. 2.2 4.7). Учитывая, что амплитуда донного сигнала значи­тельно больше эхосигнала от плоскодон­ного отражателя, целесообразно ужесто­чить условие разрешения в 1,5 раза и при­нять lx> 2Х.

В ГОСТ 24507-80 отсутствует требо­вание на минимальное расстояние т от­ражателя от боковой поверхности образца. Согласно условию (2.11) необходимо со­блюсти требование т > 0,45 YkjD, которое следует из раскрытия пучка лучей в даль­ней зоне преобразователя. Учи­тывая, что возможно влияние на эхо - сигнал отражения от расположенного вблизи отражателя двугранного угла, це­лесообразно ввести более жесткое требо­вание: т > 0,9 IX/ D.

Менее категорично условие отсутст­вия интерференции импульса, непосредст­венно отраженного от искусственного де­фекта и испытавшего также отражение от боковой поверхности образца. Оно ис­пользовано в документе [261] в виде

т > л[,5IX. Однако в этом случае будут наблюдаться два близко расположенных импульса на линии развертки, что может вызвать затруднения и ошибки.

Образцы для контроля алюминиевых поковок прямым преобразователем изго­товляют по ГОСТ 21397-81. С учетом требований этого же стандарта Всесоюз­ный институт легких сплавов (Москва) выпускает подобные образцы из стали. Допускается применение образцов - аналогов из алюминиевого сплава Д16Т для контроля других материалов с исполь­зованием пересчетных устройств. Этот же государственный стандарт определяет точность и технологию изготовления от­ражателей. Технология их изготовления описана нами в разд. 2.2.1.3. Допустимое отклонение оси отверстия от перпендику­лярности к поверхности ввода 0,5°. Для наклонного преобразователя образцы из­готовляют по ГОСТ 14782-86. В нем ука­зано допустимое отклонение оси отверстия от акустической оси преобразователя ±1°.

ГОСТ 21397-81 предусматривает проверку правильности изготовления об­разцов: амплитуды эхосигналов от плос­кодонных отражателей одинакового диа­метра, расположенных на одинаковой глубине, не должны отличаться более чем на ±2 дБ от амплитуд эхосигналов анало­гичных отражателей эталонного комплек­та СО.

При контроле изделий с цилиндриче­скими поверхностями с радиусами R при­меняют образцы с соответствующей кри­визной поверхности. Допускается исполь­зование образцов другого радиуса - R0 при выполнении соотношения 0,97? <R0<

< 1,2R. Пользоваться образцами с пло­ской поверхностью ввода разрешается при контроле цилиндрических изделий при тех же условиях, при которых можно приме­нять АРД диаграммы.

В [425, с. 21/364] (фирма Tecnatom, Испания) сообщается о разработке авто­матической гибкой системы "Midas" для контроля сложных авиационных деталей, узлов энергетического оборудования (в том числе сварных). В систему вводят сведения о геометрии ОК, желательных параметрах контроля (частоте, угле ввода и др.), требуемой области контроля. После этого система предлагает схему автомати­ческого контроля, которую можно коррек­тировать.

Результаты контроля представляются в виде трехмерного изображения контро­лируемой детали с указанием места рас­положения дефекта, и в увеличенном виде дается изображение дефекта в форме В-, С- и D-разверток. Система обладает боль­шим динамическим диапазоном (лога­рифмическое представление) и высокой разрешающей способностью.