Badania nieniszczące

Ćwiczenie nr 1

xyz

Wydział Budowy Maszyn i Informatyki

Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

Rok akademicki 2010/2011

<Wtorek X2, 8_­­­­­­¹⁵>

Wstęp:

Badania ultradźwiękowe są oparte na zjawisku rozchodzenia się fal ultradźwiękowych w ciałach stałych. Fale ultradźwiękowe powstają wskutek drgań przetwornika (płytki piezoelektrycznej), po doprowadzeniu do jego powierzchni prądu o wielkiej częstotliwości (przeważnie od 20 kHz do 15 mHz). Fale ultradźwiękowe uzyskuje się za pomocą odpowiedniej aparatury, tj. zestawu: defektoskop ultradźwiękowy i głowica. Fale ultradźwiękowe wprowadza się do badanego przedmiotu przez głowicę i odpowiedni płyn (np. olej, wodę, roztwór kleju do tapet), tworzący sprzężenie akustyczne. Odbicia wiązki fal ultradźwiękowych od powierzchni przedmiotu lub od wewnętrznych nieciągłości materiału są uwidaczniane na ekranie defektoskopu w postaci tzw. „echa dna”, lub „echa wady”. Znając geometrię badanego elementu oraz charakterystykę głowicy, można na podstawie odległości impulsu „echa wady” ustalić położenie wady w rzeczywistości.

Cel ćwiczeń:

Celem ćwiczenia było zlokalizowanie miejsca wad znajdujących się w przedmiocie przy pomocy defektoskopu ultradźwiękowego.

Przebieg ćwiczeń:

Na początku ćwiczeń zaprezentowana została próbka wzorcowa, na przykładzie której zapoznaliśmy się z metodą badań ultradźwiękowych:

Po przyłożeniu głowicy defektoskopu do krawędzi badanego przedmiotu na wyświetlaczu ukazał się diagram, którego wierzchołek znajdował się w punkcie 5,6. Było to odbicie od dna badanego obiektu. Aby otrzymać podziałkę w mm, należało dokonać obliczeń:

$\frac{\text{wysoko}sc\text{\ przedmiotu}}{\text{warto}sc\text{\ z\ wy}s\text{wietlacza}}$ = $\frac{50\ mm\ }{5,6\ }$ = 8,93 mm

Teraz wiadomo że wartość „1” odczytana z ekranu wynosi 8,93 mm

Następnie, ruszając głowicą, szukamy wad, nieciągłości w przedmiocie. Zaburzenia na ekranie pojawiają się w punkcie 2,3. Jest to górna krawędź nieciągłości. Po przeliczeniu (2,3 ∙ 8,93 mm) wiemy, że krawędź ta znajduje się na głębokości 20,54 mm. Aby obliczyć wielkość wady, należy odwrócić przedmiot o 180°, znaleźć odbicie od nieciągłości, pomnożyć przez 8,93 mm otrzymując dolną krawędź wady. Następnie trzeba od całej wysokości odjąć sumę dolnej i górnej krawędzi wady i w ten sposób otrzymamy wymiar nieciągłości.

Potem powtarzamy proces badawczy dla ścian bocznych przedmiotu (przykładowo):

• Odbicie od dna: 5,2, czyli $\frac{93\ mm\mathbf{\ }}{5,2\mathbf{\ }}$ = 17,9 mm

• Odbicie od wady: 1,5, czyli 1,5 ∙ 17,9 mm = 26,85 mm

Właściwe ćwiczenie polegało zbadaniu dwóch przedmiotów o identycznych wymiarach i wykryciu ich wad:

Ściana	Odbicie od dna	Wartość podziałki (mm)	Odbicie od wady	Wymiary wady (mm)
			Podziałka	Wymiar (mm)¹
Próbka 1
1	6,2	$\frac{50\ mm\mathbf{\ }}{6,2\mathbf{\ }}$ = 8,1	4,7	38,07
2 ²	6,2		-	-
3	7,8	$\frac{35\mathbf{\ }\text{mm}}{7,8\mathbf{\ }}$ = 4,5	3,3	14,85
4	7,8		3,5	15,75
Próbka 2
1	6,2	$\frac{50\ mm\mathbf{\ }}{6,2\mathbf{\ }}$ = 8,1	4,4	35,64
2 ²	6,2		-	-
3	7,8	$\frac{35\mathbf{\ }\text{mm}}{7,8\mathbf{\ }}$ = 4,5	3,2	14,4
4	7,8		3,1	13,95

¹ Wymiar = Wartość podziałki ∙ Podziałka

² W obu przypadkach, po przyłożeniu głowicy do ściany numer 2, odbicie od wady na podziałce miało wartość 7,2. W tych miejscach występuje martwa strefa.

Wnioski:

Badanie nieniszczące ultradźwiękami jest metodą prostą, dającą możliwość szybkiej analizy ciągłości materiału, oraz ustalenia miejsca nieciągłości z wystarczającą dokładnością. Kontrola ultradźwiękowa pozwala wykrywać takie wady, które nie zawsze mogą być wykryte chociażby metodą radiograficzną. Cena przeprowadzenia takiego procesu badawczego również nie należy do wygórowanych co sprawia, że badanie ultradźwiękami jest powszechnie stosowanym badaniem, oraz oddaje nieocenione usługi, zwłaszcza stosowane kompleksowo z innymi metodami nieniszczącymi. Głównym celem tej metody jest stwierdzenie obecności wady a nie jej dokładne umiejscowienie.