Заклепочные соединения довольно широко применяются в технике. Напри­мер, в авиации большинство соединений фюзеляжа и оперения самолета выполня­ется на заклепках. Многие работающие до настоящего времени конструкции (напри­мер мосты), в которых теперь соединения выполняют с помощью сварки, ранее со­единялись заклепочными швами. Эти швы нуждаются в контроле.

При проверке качества заклепочных соединений приходится решать три зада­чи: контроль гарантированного натяга при сборке соединения, дефектоскопия тела заклепки, дефектоскопия основного ме­талла на трещины между заклепочными отверстиями.

Контроль гарантированного натя­га в заклепочном соединении. Натяг не­обходим для создания строго фиксирован­ного взаимного положения соединяемых деталей. Отверстия в основном металле соединения делают меньшего диаметра, чем заклепки, поэтому запрессовка за­клепки в отверстие требует определенной силы. В процессе клепки заклепка увели­чивается в диаметре. Это способствует увеличению натяга.

Методика ультразвукового контроля натяга заклепочных и болтовых соедине­ний разработана Т. Б. Рыжовой (ЦАГИ). Она основана на уменьшении отражения ультразвука от отверстия с заклепкой или болтом при увеличении натяга, т. е. ис­пользовано то же явление, которое описа­но в разд. 5.5.

На рис. 5.114 показаны две основные схемы контроля, выбор которых зависит от конструкции соединения и доступа к нему. При контроле по схеме "вертикаль­ное отверстие" (а) используют отражение поперечной волны от двугранного угла, образуемого поверхностями отверстия и изделия. Возможен также вариант с ис­пользованием поверхностной волны. При контроле по схеме "горизонтальное отвер­стие" (б) используют отражение попереч­ной волны от боковой поверхности.

На рис. 5.114, в показаны характер­ные графики изменения амплитуды при контроле по схеме "вертикальное отвер­стие" в функции от величины абсолютно­го натяга N. Начальное значение амплиту­ды соответствует отверстию без заклепки. При слабом натяге (область упругого де­формирования) происходит уменьшение амплитуды по закону, близкому к линей­ному. Далее достигается минимум ампли­туды, происходит ее слабое подрастание (переход к пластическому деформирова­нию) и образуется горизонтальная пло­щадка "насыщения". Предложено прини­мать за пороговое значение натяга точку пересечения продолжения горизонтально­го участка с кривой уменьшения амплиту­ды. При достижение амплитудой этого значения (для данного диаметра отвер­стия) считают, что величина натяга опти­мальна.

При контроле по схеме "горизон­тальное отверстие" лучшие результаты дал способ, при котором измеряется раз­ность амплитуд сигналов от первой (внешней) поверхности и второй (внут­ренней) поверхности (рис. 5.114, г) При увеличении натяга первый сигнал умень­шается, а второй увеличивается, таким образом контролируется величина натяга сразу в двух точках по диаметру заклепки. Разными точками показаны результаты нескольких серий измерений.

Дефектоскопия тела заклепки. Контроль стержня заклепки 2 выполняют эхометодом миниатюрным РС-преобразо - вателем 4 продольных волн, расположен­ным на головке 3 заклепки (рис. 5.115). Предпочтительнее вести контроль с го­ловки с плоской поверхностью (на рисун­ке - 4 на нижней поверхности). Если за­клепка имеет обе головки сферической

Рис. 5.114. Схемы контроля натяга заклепочных соединений:

а - вертикальное отверстие; б - горизонтальное отверстие; в - изменения амплитуды от углового отражателя при контроле по схеме а в функции величины абсолютного натяга N;z - измерение разности амплитуд сигналов ДА от внешней и внутренней поверхностей отверстия с заклепкой

формы, необходимо притереть к ней по­верхность преобразователя 4' (сверху).

Контроль рекомендуется вести на частотах 2,5 или 5 МГц в зависимости от размеров заклепки. Чувствительность сле­дует настраивать по эхосигналу от проти­воположного (донного) торца заклепки, используя его в качестве опорного, а затем повышать чувствительность, например, на 12 дБ. Для обычно применяемых заклепок небольшого диаметра необходимость в сканировании отпадает, т. е. контроль ве­дут при положении преобразователя на оси заклепки.

При большой длине заклепки воз­можно появление ложных сигналов, как на рис. 1.12, б. Если такие сигналы возника­ют на участке линии развертки между зондирующим импульсом и донным сиг­налом, следует фиксировать только сигна­лы от дефектов, превосходящие их по ам­плитуде.

Обнаружение трещин между за­клепочными отверстиями. Такие трещи­ны возникают при монтаже или в резуль­тате коррозии. Они обычно начинаются от отверстия под головкой 3 (рис. 5.115) од­ной из заклепок на наружной или внут­
ренней поверхностях основного металла 1. Их основное направление - по радиусу к отверстию. Пока трещина не вышла на поверхность и не появилась из под голов­ки заклепки, ее невозможно выявить при визуальном контроле или методами по­верхностной дефектоскопии (магнитным, капиллярным).

Методика выявления подобных тре­щин УЗ-методом разработана В. В. Рахма­новым (ЦНИИТмаш). Используют на­клонный преобразователь на частоту

2,5 или 5 МГц (в зависимости от толщины металла), с углом ввода 50 или 60°. Пре­образователь 5 направляют так, чтобы акустическая ось проходила по касатель­ной к отверстию и отражалась от возмож­ной трещины, как от углового отражателя.

Опорным сигналом служит отраже­ние от двугранного угла, образуемого по­верхностями отверстия и изделия при кон­троле прямым лучом (положение 5'). Если возможно возникновение трещин также со стороны поверхности ввода, то преду­сматривают контроль также однажды от­раженным лучом.

Место на развертке, где находится опорный сигнал, отмечают строб-импуль­сом. Повышают чувствительность относи­тельно опорного сигнала, например, на 12 дБ. Преобразователь смещают от по­ложения 5‘ в сторону на радиус отверстия и вперед тоже на радиус отверстия (поло­жение 5). При этом будет достигаться максимальная амплитуда отражения от возможной радиальной трещины, начи­нающейся от отверстия. Не меняя поло­жения преобразователя, перемещают его вокруг головки заклепки. Отмечают поя­вившиеся эхосигналы как возможные трещины.