После выбора вида УЗК необходимо наметить на­правления прозвучивания тела или его поверхности, уча­стки ввода УЗК и схему сканирования, т. е. места уста­новки и перемещения преобразователя.

Направление прозвучивания должно быть выбрано так, чтобы обеспечивались оптимальные условия отра­жения волн от поверхности дефекта.

Следует помнить, что лишь в простейшем случае в изделиях, ограниченных плоскими и параллельными по­верхностями, дефекты ориентированы параллельно этим поверхностям. При хорошем доступе к изделию для вы­явления таких дефектов можно применить продольные волны, вводя их в объект через какую-либо поверхность прямым преобразователем.

Однако на практике изделия имеют более сложную форму, в ряде случаев ограничены кривыми поверхно­стями, а дефекты в них расположены под углом к по­верхности. Кроме того, отдельные элементы машин, кон­струкций, сооружений и т. п. необходимо контролиро­вать в условиях эксплуатации, где доступ к объектам контроля затруднен.

Рассмотрим пример выбора направления прозвучи­вания и мест установки преобразователя на конкретном изделии.

На рис. 62, а показана схема участка барабана коле­са самолета со стороны реборды. В галтельном переходе между ребордой и барабаном иногда возникают трещи­ны усталости, распространяющиеся под углом ~65° к образующей барабана. Требуется определить вид УЗК, место установки преобразователя и направление прозву­чивания, обеспечивающие наилучшие условия для выяв­ления трещин в эксплуатации.

Определим возможные поверхности ввода УЗК.

Барабан колеса представляет собой массивную литую деталь из магниевого сплава АЛ-5. Внутренняя поверх­ность барабана и реборды — грубая и шероховатая, не подвергается механической обработке, вследствие чего не может служить поверхностью ввода УЗК-

Внешняя поверхность 5 (на рисунке заштрихована)

и фланец 4 механически обработаны по 4—5-му классам шероховатости. Однако поверхность барабана 5 закры­та резиной (покрышкой колеса) и поэтому не может быть использована для ввода УЗК. Ультразвук можно ввести в тело барабана только через кольцевой фланец реборды 4 и поверхность ребра жесткости 3.

Рассмотрим условия ввода и распространения УЗК через фланец реборды. На первый взгляд этот участок является наиболее подходящим для ввода УЗК, так как механически обработанная поверхность позволяет со­здать хороший акустический контакт между преобразо­вателем и деталью. Однако ультразвуковой пучок может быть направлен в зону трещины только через реб­ро жесткости; поэтому преобразователь придется уста­навливать на фланце против каждого ребра. Как извест­но, трещина выявляется надежно тогда, когда пучок лу­чей направлен на нее под прямым углом. Восстановим перпендикуляр к плоскости трещины в точке К, через ребро жесткости найдем на фланце точку т ввода цен­трального луча пучка УЗК (рис. 62, б). Луч тК по от­ношению к плоскости фланца ор распространяется под углом 90—Угол Зі легко определить построением. Он равен 32°. Для получения направленного луча тК, перпендикулярного трещине, необходимо, чтобы цент­ральный луч упал в точку т поверхности ор под углом «і или «г. При угле осі на трещину падает трансформи­рованный пучок продольных, а при а2 — сдвиговых волн. Рассчитаем эти углы. Так как спр (МЛ-5)=5680 м/с, сСДв (МЛ-5) =2980 м/с и сПр (органического стекла) = = 2670 м/с, то при cct продольные УЗК будут распрост­раняться под углом р1 = 32°. Тогда из соотношения

sin cti/sin 32° = [спр (орг, ст.)]/[спр (МЛ-5)]

находим sin ai = 0,53 (2670/5680) =0,25; cci = 14°30'.

При этом сдвиговые УЗК будут распространяться в изделии под углом

sin ух = sin Зх (сСДв (МЛ-5)/спр (МЛ-5)) =

= 0,53 (2980/5680) = 0,28; Yl = 16°.

При аг сдвиговые УЗК распространяются под углом?2=32°, тогда

sin a2 = sin у2 (cnp (орг. ст.)/содв (МЛ-5)) =

= 0,53 (2670/2980) = 0,475; a2 = 28° 30'.

9 В. И. Выборнов

При этом продольные УЗК будут распространяться^ под углом Я

sin Р2 = sin v2 (спр (МЛ-5)/ссдв (МЛ-5)) = Щ

= 0,53 (5680/2980) = 1,0; р2 = 90°. Щ

Таким образом, при угле падения а2=28°30' про­дольные волны распространяются по поверхности флан­ца реборды.

Проведенные расчеты позволяют сделать предвари­тельные выводы о том, что контроль барабана со стороны фланца несъемной реборды будет затруднен. Дей­ствительно, при падении УЗК на фланец под рассчитан­ными углами «і и «2 (которые являются в данном слу­чае наивыгоднейшими) в барабане возбуждаются два типа волн: при ai — продольные и сдвиговые, а при аг— сдвиговые и поверхностные, которые будут претерпевать отражение и вторичное расщепление на трещине и гра­ницах детали. В результате на экране ЭЛТ можно ожи­дать появления нескольких отраженных сигналов, кото­рые будут маскировать полезный сигнал (от трещины). Кроме того, каждый раз при контроле преобразователь надо устанавливать точно в определенное место, чтобы центр его излучения совпадал с точкой т на фланце про­тив ребра жесткости. Незначительное смещение преоб­разователя по окружности или по высоте фланца изме­нит направление распространения УЗК, которые, отра­жаясь от других участков, создадут на экране ЭЛТ труд­но расшифровываемые осциллограммы. Это может при­вести к ложным выводам. Далее, в этом случае потребу­ется изготовить, преобразователи с углами ai = 14°307 и а2=28°30/, которых в комплектах серийных дефекто­скопов нет, и специальные фиксирующие устройства, ко­торые, судя по всему, будут достаточно сложными.

Рассмотрим возможность ввода УЗК через поверх­ность ребра жесткости 3 толщиной 12 мм. Поверхность ввода УЗК достаточно ровная, что позволяет использо-- вать прямые преобразователи, излучающие продольные УЗК (рис. 62, в).

Для того чтобы не было отражения УЗК от верти­кальной стенки реборды, преобразователь расположим на ребре жесткости так, чтобы краевые лучи пучка УЗК не отражались от вертикальной стенки реборды. При этом угол встречи пучка УЗК с плоскостью трещины не равен 90° и часть лучей будет отражаться в стороны. Од­нако за. счет шероховатости и значительной площади трещины в направлении излучателя отражается доста­точно энергии, чтобы ее можно было зафиксировать на экране дефектоскопа. Конечно, и в этом случае необхо­димо фиксировать положение преобразователя на реб­ре жесткости, чтобы УЗК распространялись в строго оп­ределенном направлении.

Преобразователь можно зафиксировать с помощью ограничительного упора, укрепленного на корпусе. При контроле барабана преобразователь устанавливают на ребре жесткости так, чтобы ограничитель упирался во фланец реборды. В данном случае поиск дефекта осуще­ствляется не перемещением преобразователя по поверх­ности ввода, а установкой его в определенных фиксиро­ванных точках. За счет точной направленности УЗК в опасную зону на экране ЭЛТ всегда будут возникать четкие и воспроизводимые осциллограммы.

Следует заметить, что контроль изделия «по точкам» менее надежен контроля при непрерывном сканировании, так как при этом выявляются трещины, расположенные только под местом установки преобразователя или име­ющие значительную протяженность. Однако указанный недостаток при контроле массивных деталей в условиях эксплуатации не существенен, так как время от возник­новения трещины до разрушения детали исчисляется де­сятками часов. Поэтому предложенная схема контроля барабанрв позволяет задолго до разрушения обнаружить дефектные изделия и своевременно их заменить.