Технические науки/1.Металлургия.

Магистрант Захаренко В. В., д. т. н. Холодилов О. В.

Белорусский государственный университет транспорта, Беларусь

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В настоящее время существует большое количество разнообразных по принципу действия и назначению преобразователей, используемых для целей неразрушающего контроля. Тем не менее, постоянное развитие науки и технологии приводит к появлению новых, более совершенных преобразователей.

Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) – это устройства, использующие пьезоэлектрический эффект в кристаллах, керамике или плёнках и преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот.

Пьезоэлектрические преобразователи подразделяются на несколько групп:

– по использованию: контактный, иммерсионный, щелевой, бесконтактный;

– по виду: прямые, наклонные, комбинированные;

– по конструкции: совмещённые, раздельно-совмещённые;

– по направленности: плоские (поршневые), фокусирующие, веерные;

– по диапазону рабочих частот: узкополосные и широкополосные;

– по количеству пьезоэлементов: однонаправленные, двунаправленные, фазированная решётка;

– по диаграмме сканирования: классические, акустические системы с переменным углом ввода [1].

Ультразвуковой контроль сварных швов, как правило, осуществляется наклонными совмещёнными ПЭП. Конструктивная схема наклонного совмещённого ПЭП и схема поиска дефектов представлены на рисунке 1.

1 – призма; 2 – пьезоэлектрическая пластина; 3 – демпфер; 4 – заливочная масса; 5 – электрические провода; 6 – коаксиальный разъём; 7 – корпус Рисунок 1 – Конструктивная схема наклонного совмещённого ПЭП и схема поиска дефектов

Призма 1 служит для передачи упругих волн от пьезоэлектрической пластины к объекту контроля, она формирует угол ввода. Пьезоэлектрическая пластина 2 предназначена для излучения и приема упругих волн. Демпфер 3 служит для гашения части акустического излучения, направленной вверх. Заливочная масса 4 обеспечивает защиту элементов конструкции от влаги, а также для увеличения механической прочности и стабильности. Электрические провода 5 соединяют разъем с электродами пьезопластины. Разъём 6 служит для подключения ПЭП к дефектоскопу через коаксиальный кабель. Корпус 7 служит для объединения всех элементов ПЭП в одну конструкцию [2].

На сегодняшний день наиболее эффективным методом ультразвукового контроля является использование преобразователей с фазированной решёткой. Фазированные датчики представляют собой множество объединённых на одной пьезоэлектрической пластине ультразвуковых преобразователей. Конструктивная схема ПЭП с фазированной решёткой и схема поиска дефектов представлены на рисунке 2.

1 – призма; 2 – пьезоэлектрические пластины; 3 – корпус; 4 – заливочная масса; 5 – коаксиальный разъём Рисунок 2 – Конструктивная схема ПЭП с фазированной решёткой и схема поиска дефектов

Датчики имеют один ряд элементов, т. е. являются линейными фазированными преобразователями, управляющимися в одной плоскости. Конструктивные элементы ПЭП с фазированной решёткой выполняют те же функции, что и в ПЭП наклонного совмещённого типа [3].

Таким образом, в результате анализа схемы поиска дефектов нами было установлено, что максимальное их выявление имеет место при использовании ПЭП с фазированной решёткой. Тот же результат только за более продолжительное время можно достичь с помощью наклонных, совмещённых ПЭП, что с экономической точки зрения менее выгодно.

Таким образом, выбор применяемого ПЭП зависит от конструктивных особенностей контролируемого объекта и экономической целесообразности.

Литература:

1. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник / В.В. Клюев, Соснин Ф.Р., Ковалев А.В. и др.; Под ред. Клюева В.В. – 2-е изд., исправ. и доп. М.: Машиностроение, 2003, 657 с.

2. Бирюков, Д. Ю. Преобразователи и методы неразрушающего контроля / Бирюков Д. Ю., Кортов В.С. – учебное пособие – Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2008, 179 с.

3. Noёl Dube Advances in Phased Array / Ultrasonic Technology Applications – Olympus NDT – USA 2007, 491 p.