Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Октября 2014 в 19:24, курсовая работа
Одним из действенных резервов повышения качества и надежности продукции машиностроения и других отраслей является неразрушающий контроль. Наибольшее развитие получила ультразвуковая дефектоскопия. По сравнению с другими методами неразрушающего контроля она обладает важными преимуществами: высокой чувствительностью к наиболее опасным дефектам типа трещин и непроваров, большой производительностью, возможностью вести контроль непосредственно на рабочих местах без нарушения технологического процесса, низкой стоимостью контроля.
Наиболее предпочтителен контактный способ, так как он не требует дополнительных технических решений для его реализации. Преобразователь прижимают к поверхности изделия, предварительно смазанной жидкостью (например, маслом). Выбирая контактный смазочный материал, следует помнить, что вода обладает недостаточной вязкостью и смачиваемостью и может вызвать коррозию изделия.
В качестве контактной смазки применяют солидол, машинное масло, раствор глицерина в воде, гели.
В качестве контактной жидкости применяется машинное масло. Качество подготавливаемой поверхности оценивают по параметрам шероховатости. Оптимальной считается поверхность с шероховатостью Rz = 20…40 мкм.
5.3 Выбор мест ввода УЗ-волн и схемы сканирования
Правильный выбор мест ввода УЗ — волн должен обеспечить принятые ранее направления прозвучивания объекта контроля.
Как уже оговаривалось ранее контроль, поковки будем осуществляться хордовым прозвучиванием наклонным преобразователем и прозвучиванием прямым преобразователем. Так как необходимо проконтролировать весь объект, то начальная точка ввода УЗ-волн должна располагаться как можно ближе к кромкам поковки, однако это расстояние будет ограничено размерами преобразователя и влиянием боковой поверхности на результаты контроля. Конечная точка области сканирования поковки будет ограничиваться стрелой преобразователя.
Сканирование будет осуществляться по спирали. При контроле наклонным преобразователем сканирование осуществляется в двух направлениях. Шаг сканирования для повышения быстродействия дефектоскопа следует выбрать по возможности большим. Шаг сканирования выберем равным 10 мм для наклонного преобразователя и 10 мм для прямого, исходя из того, что он не должен превышать диаметра пьезопластины. В противном случае не все дефекты будут регистрироваться. Объект контроля с зонами прозвучивания и схемами сканирования представлен на чертеже
Скорость перемещения преобразователя определяется исходя из толщины изделия — чем больше толщина изделия, тем меньше должна быть скорость перемещения. Выберем скорость перемещения равной 0,05 м/с.
Стабильность акустического контакта определяется
качеством
подготовки поверхности ввода, наличием
и постоянством толщины слоя
контактной жидкости между поверхностью
ПЭП и изделием и скоростью
сканирования.
Схема прозвучивания определяет совокупность направлений прозвучивания данного изделия. Она определяется выбором наиболее благоприятного угла встречи ультразвукового луча с плоскостным дефектом, и поэтому базируется на основе вероятностных оценок распределения плоскостных дефектов по ориентации и местоположению, полученных при статистическом анализе. Схема сканирования и празвучивания показана на чертеже 00.00.002Д1.
5.4 Выбор технических средств контроля.
Выбор ультразвуковой аппаратуры определяется в основном функциональными возможностями и эксплуатационными характеристиками приборов. Проанализировав основные технические характеристики дефектоскопов, применяемых у нас в стране и за рубежом, пришли к выводу, что наиболее подходящим является дефектоскоп УД4-76. Дефектоскоп УД4-76 предназначен для выявления дефектов в сварных соединениях железобетонных и металлических конструкций, литье, поковках, сварных соединений. Подробное описание представлено в пункте 2.2..Выберем стандартный прямой преобразователь серии П111-2,5.
5.5 Выбор способа регистрации и расшифровка результатов
Основными измеряемыми характеристиками дефектов при УЗ — контроле является: наибольшая амплитуда эхо-сигнала координаты дефекта, условные размеры дефекта, параметры формы дефекта.
Основной задачей ультразвуковой дефектоскопии является не только обнаружение дефектов, но и оценка их опасности для изделия. При неразрушающем контроле о найденных дефектах судят по косвенным характеристикам, часть из которых можно измерить. В ультразвуковой дефектоскопии такой характеристикой, по которой принимают решение о возможном обнаружении дефекта или о его отсутствии, является эквивалентная площадь дефекта.
Сравнивая значения измеряемых характеристик выявленного дефекта и значений, соответствующих характеристик эталонного отражателя, получают значения признаков дефектов. По значениям определенной совокупности признаков идентифицируют дефекты по классам, отображающим их потенциальную опасность.
В практике ультразвуковой дефектоскопии ограничиваются измерением числовых характеристик огибающих, называемых линейными и угловыми размерами дефекта (L, Х, Н).
Определим условные и угловые размеры реальных дефектов. К данным параметрам следует отнести условную протяженность Lд, условную ширину Хд, условную высоту Нд. Далее происходит сравнение этих параметров с аналогичными параметрами, измеренными на эталонных отражателях.
Схема измерения условной протяженности представлена на рисунке 5.1 а.
К= Lд / Lo, (5.1)
где Lд - условная протяженность дефекта;
Lo - условная протяженность эталонного отражателя.
Условная протяженность Lд дефекта определяется расстоянием между крайними положениями преобразователя, в которых амплитуда эхо-сигнала от дефекта уменьшается до определенного уровня. По значению коэффициента К судят о характере дефекта.
При К<1- дефект плоскостной, вертикальный, компактный;
К =1 - дефект округлый, компактный; К >1 – дефект протяженный, округлый, плоскостной.
Схема измерения условной ширины и условной высоты представлена на рисунок 5.1 б).
Кх= Хд/ Хо, (5.2)
где Хд - условная ширина дефекта;
Хо - условная ширина эталонного отражателя.
Или же по измеренным значениям Хд, Нд и Но, Хо вычисляется величина:
К=(Хд/Нд)/(Хо/Но), (5.3)
где Нд - условная высота реального дефекта;
Но - условная высота эталонного отражателя.
Условная ширина дефекта Хд определяется, также как и условная протяженность, а условная высота Нд дефекта определяется как разность показаний глубиномера в положениях преобразователя, расстояние между которыми равно условной ширине дефекта.
По значениям коэффициентов Kx и К также судят о характере выявляемого дефекта:
- Кх<1, К<1 - дефект плоскостной вертикальный;
- Kx=l, K=l - дефект округлый;
- Кх>1, К>1 - дефект плоскостной горизонтальный.
Рисунок 5.1 – Схемы измерения Lд, Хд
Определим зоны стробирования.
Расчет зон стробирования для прямого преобразователя показан на рисунке 5.2
Длительность строба импульса при сканировании определяется по формуле:
,
где Rm- максимальный путь ультразвука до дефекта в объекте контроля
Следовательно ,
Рисунок 5.2- Расчет зон стробирования для прямого преобразователя
Расчет зон стробирования для наклонного преобразователя показан на рисунке 5.3
Длительность строба импульса при сканировании наклонным преобразователем определяется по формуле:
Rm6=АВ==339,411(мм)
Рисунок 5.3-Зона стробирования для наклонного преобразователя
5.6 Разработка метрологического обеспечения средств контроля
В ультразвуковой дефектоскопии амплитуда эхо-сигнала измеряется относительным методом – сравнением полученного от дефекта эхо-сигнала с каким-либо опорным сигналом, полученным тем же преобразователем от отражателя известной геометрической формы и величины. Такой метод весьма удобен на практике, т.к. он позволяет полностью отказаться от необходимости расчета коэффициента преобразования электрической энергии в механическую.
Размер дефектов должен выражаться стандартизованной величиной, воспроизводимой при любых измерениях. В качестве такой унифицированной единицы в ультразвуковой дефектоскопии принята эквивалентная площадь (эквивалентный диаметр) Sэ дефекта, которая измеряется площадью дна плоскодонного отверстия, расположенного на той же глубине, что и дефект, и дающего эхо-сигнал такой же амплитуды. Аналогично определяется и эквивалентный диаметр.
Применяют два способа измерения эквивалентной площади дефектов: с помощью образцов и по АРД – диаграммам. В первом способе эхо-сигнал последовательно сравнивается с сигналом от плоскодонных поверхностей различной величины, выполненных на той же глубине, что и дефект в тест - образце, акустические свойства и качество поверхности которого такие же, как в контролируемом изделии. Основные преимущества способа – простота и минимум погрешности измерения. Все операции по измерению эквивалентного размера сводятся к тому, что оператор должен найти отверстие, от которого фиксируется эхо-сигнал, равный эхо-сигналу от дефекта. Недостаток способа в необходимости изготовлять большое число образцов с широким набором плоскодонных отражателей по диаметру и глубине. При измерении размера дефекта по АРД – диаграммам, необходимо определить коэффициент затухания ультразвука d.
Наряду с амплитудным широкое распространение получил способ оценки величины дефектов путем определения их условных размеров на поверхности изделия. Он состоит в том, что при сканировании вдоль дефекта на поверхности изделия измеряется расстояние между положениями преобразователя, в которых при заданном уровне чувствительности дефектоскопа эхо-импульс от дефекта исчезает с экрана. Условные размеры дефектов превышают их действительные размеры за счет широкой диаграммы направленности преобразователя. Расшифровка результатов будет производиться на основании полученных результатов контроля. Глубина залегания определяется исходя из времени прохождения зондирующего импульса от поверхности ввода и обратно.
Эквивалентный размер определяется на основании результатов измерения амплитуды эхо – сигнала, расстояния до дефекта и его ориентации относительно акустической оси пъезоэлемента.
Для исключения влияния субъективных факторов на результаты акустического контроля, необходимо создать стандартные условия контроля. Одним из существенных моментов стандартизации контроля является настройка параметров прибора по эталонам и контрольным образцам.
В нашей стране для текущей проверки наиболее важных параметров и характеристик приборов ГОСТ 14782-86 предусмотрен комплект из четырех стандартных образцов (СО) [16].
В данном случае для настройки и проверки характеристик прибора удобно применить стандартный образец СО-2А, он выполняется из материла контролируемого изделия. Для заданного изделия образец будет представлять собой плиту, выполненную из АМГ5 размерами 210´59´30 мм, и накладку (рисунок 5.4), которую укрепляют четырьмя винтами.
| | | | | | | | |
a 0 20 40 50 60 70
44
59
a 0 60 70 80
| | | | |
Рисунок 5.4 – Накладка к контрольному образцу СО-2А
Отверстие диаметром 6 мм на глубине 44 мм предназначено для измерения угла ввода наклонных преобразователей и настройки на заданную условную или предельную чувствительность. Выбор диаметра отверстия обусловлен особенностями формирования эхо-сигнала от цилиндрической полости в твердой однородной среде. Выбранный диаметр цилиндрического отверстия – 6 мм – при длительностях импульсов, применяемых в ультразвуковой дефектоскопии, исключает интерференцию зеркально отраженной волны и волны скольжения. Это отверстие высверливают в титановой плите по разметке на накладке.
Настройку чувствительности дефектоскопа УД 4-76 по следующей методике:
- устанавливают режим
- устанавливают преобразователь
на смоченную контактной
- действуя переключателями
- перечисленные операции
Устанавливают браковочный уровень чувствительности. Контрольный и поисковый уровни чувствительности воспроизводят переключением аттенюатора на 6 и 12 дБ.
Два отверстия диаметром 2 мм используют для оценки мертвой зоны, они выполнены на глубине 3 и 8 мм.
Образцы должны храниться в специально отведённом месте. Рекомендуется при переносе и хранении образцов помещать их в футляры, исключающие их загрязнение и механическое повреждение.