Важной характеристикой чувствительности ультра­звукового контроля является размер мертвой зоны.

Наличие мертвой зоны — это, пожалуй, основной не­достаток эхо-метода, который в некоторых случаях ог­раничивает его применение, снижает надежность и эф­фективность контроля.

Использование продольных волн связано с наличием временной мертвой зоны, представляющей собой некон­тролируемый поверхностный слой, в котором сигнал от

дефекта (искусственного отражателя) не отделяется от начального (рис. 64). Под разрешающей способностью метода понимается способность раздельно принимать и воспроизводить сигналы от двух и более отражателей, расположенных вблизи друг от друга в направлении рас­пространения УЗК. При малой разрешающей способно­сти невозможно наблюдать раздельно дефекты, распо­ложенные близко один за другим или вблизи поверх­ностей изделия, что приво­дит к появлению мертвых зон.

Величину мертвой зоны х можно определить из вы­ражения Х = Спр(ти+Тп)/2, где ти — длительность зон­дирующего импульса (дли­тельность вынужденных ко­лебаний пьезоэлемента);

Тп — длительность переход­ного процесса (длитель­ность свободных колебаний пьезоэлемента).

Если Ти = 3 МКС, Тп=

= 4 мкс и Сдр —5600 м/с, то х = [5,6 (34-4)]/2 «20 мм.

Наличие большой мерт­вой зоны нежелательно, так как приходится увеличивать припуск на обработку из­делия и повышать таким образом стоимость изготовле­ния.

Величина мертвой зоны для прямых преобразовате­лей составляет 40 мм при f—0,7 МГц, 15 мм при /=

— 1,5 МГц, 6—8 мм при /=2,5 МГц и 5—6 мм при /=

= 4—5 МГц [31].

Одним из путей повышения разрешающей способно­сти и, следовательно, сокращения мертвой зоны являет­ся уменьшение длительности зондирующего импульса путем механического демпфирования пьезоэлемента пре­образователя, электрической компенсации колебаний пьезоэлемента в режиме излучения и т. д.

Механическое демпфирование заключается в том, что к пьезоэлементу приклеивают массивный демпфер, жест­кая связь с которым приводит к тому, что после дейст­вия возбуждающего импульса на пьезоэлемент свобод-

ные колебания последнего быстро затухают. Однако при таком демпфировании снижается добротность колеба­тельного контура и мощность возбуждаемых УЗК.

Для повышения эффективности ультразвукового кон­троля применяют комплексное прозвучивание изделий с помощью прямых и раздельно-совмещенных преобразо­вателей, которые позволяют выявлять дефекты, располо­женные вблизи поверхности изделия на глубине от 2,0 до 30 мм.

При использовании сдвиговых, поверхностных или' нормальных волн, вводимых в изделие с помощью на­клонных преобразователей, под мертвой зоной подразу-. мевают минимальное расстояние от точки ввода до конт­рольного отражателя, при котором на экране ЭЛТ по­является отраженный сигнал. Кроме того, при контроле сдвиговыми волнами в изделии могут наблюдаться неконтролируемые участки на пути распространения пуч­ка УЗК. На рис. 65, а показаны эти участки при контро-

Рис. 65. Неконтролируемые н мертвые зоны прн контроле сдвиговыми (о) н
поверхностными (б) волнами:

I — контролируемое изделие; 2 — наклонный преобразователь; 3 — пьезоэле-
мент; 4 — пучок сдвиговых воли; 5 — пучок поверхностных волн

ле металлического бруса; здесь неконтролируемыми зо­нами будут участки ABC, EDK, LMN. Их можно прокон­тролировать, повернув преобразователь на 180° и перемещая его в направлении прозвучивания.

На рис. 65, б показана суммарная мертвая зона М при контроле пластины поверхностными (или нормаль­ными) волнами, которая характеризуется величиной

М = Ь + х, (25)

где b — непрозвучиваемый участок пластины, находя­щийся левее точки ввода; х—мертвая зона преобразо­вателя— минимальное расстояние от точки ввода О до контрольного отражателя, при котором на экране дефек­тоскопа появляется отраженный сигнал.

Экспериментами установлено, что величина мертвой зоны зависит в основном от характеристик материала, формы и размеров изделия, а также размеров и конст­рукции преобразователя и угла наклона а. Для пластин, изготовленных из различных жаропрочных сплавов, М~ = 25—40 мм. Суммарная мертвая зона при использова­нии нормальных волн достигает 100—120 мм.

Такая большая величина мертвой зоны снижает эф­фективность контроля. Однако избавиться от нее пол­ностью невозможно. Для выявления дефектов в мертвой зоне применяют двойное прозвучивание изделия: в на­правлении слева направо (см. рис. 65,6, положение /) и справа налево (см. рис. 65, б, положение //).

Мертвую зону можно уменьшить, изменив конструк­цию и размеры преобразователя, увеличив частоту про - звучивания, выбрав правильно шаг и направление ска­нирования, прозвучивания изделие из нескольких зон.