Спросить
Войти
УДК 629.7.067.8, 629.7.083.025
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ ВЫСОТЫ СТОЛБИКА ВОДЫ В СОТОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ САМОЛЕТОВ
К.Н. Коробов, Д.А. Нестерук
Томский политехнический университет E-mail: korobovkirill@mail.ru
Проведены экспериментальные исследования по измерению высоты столбика воды в сотовой конструкции с помощью ультразвукового метода неразрушающего контроля. Разработаны экспериментальные образцы для проведения лабораторных исследований.
Ультразвуковая дефектоскопия, эхо-метод, сотовые конструкции, авиация, скрытая вода.
Ultrasonic flaw detection, echo method, cell construction, aviation, hidden water.
Введение
Условие одностороннего доступа к объекту контроля (ОК) - сотовой авиационной панели, ограничило круг методов, применимых для ультразвукового (УЗ) метода контроля сотовых конструкций самолётов. Физическая суть их одинакова - это излучение в ОК или возбуждение в нём ультразвуковых колебаний и приём рассеянных в обратном направлении ультразвуковых волн, в параметрах которого содержится информация о толщине зондируемого материала (в нашем случае - высота столбика воды в сотовой конструкции самолета).
Эхо-метод ультразвуковой дефектоскопии основан на излучении и приёме продольных ультразвуковых волн. Высококачественный генератор вырабатывает кратковременные импульсы (либо с высокочастотным заполнением - радиоимпульсы, либо просто короткие импульсы). Посланный излучателем импульс, отразившись, возвращается обратно к преобразователю, который работает в это время на прием (рис. 1).
генератор развёртки индикатор
импульсный генератор усилитель
«і Г
Рис. 1. Эхо-метод УЗ-контроля
Коробов Кирилл Николаевич,
аспирант, инженер Института неразрушающего контроля ТПУ.
E-mail: korobovkirill@mail.ru
Область научных интересов: приложения ультразвукового контроля, разработка
автоматизированных устройств УЗК.
Нестерук Денис Алексеевич,
канд. техн. наук, доцент кафедры физических методов и приборов контроля качества Института неразрушающего контроля ТПУ.
E-mail: nden@sibmail.com Область научных интересов: приложения теплового
контроля, разработка систем активного теплового контроля, строительная термография.
С преобразователя сигнал поступает на усилитель, а затем, на отклоняющие пластины ЭЛТ (рис. 2).
Рис. 2. Изображение на экране дефектоскопа
Эхо-метод обладает рядом преимуществ: он позволяет использовать изделия при одностороннем доступе к ним. Это особенно ценно при проверке изделий, в которых отсутствует двусторонний доступ. Высокая чувствительность эхо-метода, отражение даже 1 % энергии очень хорошо не только обнаруживается, но и измеряется [1, 2].
Главный недостаток эхо-метода - наличие мертвой зоны под датчиком, что не дает возможности применять его для тонких изделий. Наличие мертвой зоны связано с тем, что при близко расположенном дефекте в момент прихода эхо-сигнала от него ещё продолжается излучение зондирующего импульса. Для уменьшения мертвой зоны повышают частоту УЗ контроля, что позволяет уменьшить длительность зондирующего импульса [3, 4].
Определение высоты столбика воды УЗ методом контроля
В ходе работы были проведены эксперименты по измерению высоты столбика воды в сотовой структуре. Для эксперимента были изготовлены экспериментальные образцы, представленные на рис. 3. Основания образцов представляли собой алюминиевую и стеклотекстолитовую пластины, толщиной 2 и 1 мм соответственно.
Измерение высоты жидкости в сотовой структуре определяли по следующей методике. В исследуемый образец излучали ультразвуковые импульсы с частотой 4 МГц. Акустический импульс, отражаясь от поверхности воды, фиксировался соответствующим измерительным устройством. Для эксперимента были использованы сертифицированные Госстандартом приборы: ШМ 358Х (фирмы Кга^кгашег), стандартный преобразователь в качестве излучателя-приёмника продольных волн.
Рис. 3. Экспериментальные образцы со стеклотекстолитовым и алюминиевым основаниями
Эксперимент проводился следующим образом: образец наполняли водой до
максимального уровня. Затем с помощью штангенциркуля измеряли высоту столбика и по полученному значению производили калибровку дефектоскопа, после чего воду из образца сливали. Затем для определения чувствительности контроля и минимально выявляемой высоты столбика экспериментальный образец наполняли водой с шагом 3 мм. Зондирование проводили по обратной стороне образца. На экране дефектоскопа наблюдали сигнал, отражённый от поверхности воды. Полученные экспериментальные данные сравнили с теоретическими, полученными при измерении высоты столбика жидкости штангенциркулем, определили погрешность и чувствительность контроля.
Показания дефектоскопа USM 35SX в ходе проведения эксперимента приведены на рис. 4.
Рис. 4. Показания дефектоскопа USM35SX: а) при настройке на высоту столбика воды 12 мм; б) при измерении высоты столбика воды в образце с основанием из стеклотекстолита
Проведенные экспериментальные исследования по УЗ контролю высоты столбика воды позволили сделать следующие заключения: 1) средняя абсолютная погрешность измерения высоты столбика воды от 6 до 59 мм составила 0,5 мм для образца со стеклотекстолитовым основанием и 0,44 мм для образца с алюминиевым основанием; 2) минимально обнаруживаемая высота столбика воды составила 5,60 мм, что обуславливается «мертвой зоной» преобразователя; 3) чувствительность контроля определяется разрешающей способностью дефектоскопа и составляет 0,01 мм; 4) минимальная область сканирования определяется диаметром пьезопластины преобразователя; 5) основание контрольного образца вносит незначительную погрешность при измерении уровня столбика жидкости; 6) необходима предварительная калибровка дефектоскопа на контролируемых образцах сот.
Исследования выполнены по гранту Президента РФ МК-3903.2011.8.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Поступила 31.10.2011 г.
