Область применения
Неразрушающий контроль целостности соединения двух различных материалов, один из которых имеет низкий акустический импеданс (пластик, стекловолокно, резина или эпоксидная смола), а другой – высокий акустический импеданс (металл, стекло или керамика).
Среди специфических областей применения: контроль соединения полимерных КМ, армированных стеклянными волокнами со стальной поддерживающей пластиной; контроль прилегания пластиковых втулок в металлических трубах и резервуарах, пластиковых защитных покрытий на стекле, резиновых покрытий на металлических валиках и эпоксидного покрытия на металлических изделиях. Данная техника также используется для контроля качества металлических подшипников, где мягкий металл с низким акустическим импедансом (баббит) граничит с твердым металлом с высоким акустическим импедансом (сталь или латунь).
Проблема
Часто используемым приемом ультразвукового контроля целостности соединения или сварки двух материалов является наблюдение за амплитудой эхо-сигнала, отраженного от границы между ними. Этот прием очень хорошо срабатывает в случаях, когда два соединенных материала имеют примерно одинаковый акустический импеданс, например металл-металл или пластик-пластик. Однако, если акустический импеданс двух соединенных материалов значительно различается (например, в соединениях пластик-металл), изменения амплитуды отраженных сигналов от границы материалов с отсутствием и наличием нарушений целостности соединения не являются столь критичными. В таких случаях, наиболее наглядно это различие может быть представлено при инверсии или изменении полярности эхо-сигналов от границы между двумя материалами.
Оборудование
Такой контроль может быть выполнен с помощью ультразвукового прибора, который позволяет отображать недетектированные эхосигналы, например, с портативными дефектоскопами EPOCH® 650 и EPOCH 6LT. Выберите тип и частоту преобразователя в соответствии с требованиями контроля. Для максимизации эффекта мы рекомендуем использовать широкополосные преобразователи.
Порядок работы
Фаза (или полярность) и амплитуда эхо-сигнала от границы между двумя материалами определяются относительным акустическим импедансом этих материалов. Эхо-сигнал от границы двух соединенных материалов будет инвертирован при изменении порядка относительных акустических импедансов (низкий к высокому/высокий к низкому).
Контроль соединения должен выполняться со стороны низкого акустического импеданса. Также, важно отметить, что данный контроль выявляет наличие/отсутствие акустической связи, но не определяет силу (качество) сцепления.
На рис. 1 и 2, эхо-сигналы отображенные от границы раздела пластик/воздух и пластик/металл соответственно, показывают инверсию фазы. Эти рисунки получены с помощью дефектоскопа EPOCH и широкополосного преобразователя V109 с частотой 5 МГц.
На Рис. 1 изображен эхо-сигнал от противоположной поверхности плоского стандартного образца из органического стекла толщиной 5 мм, полученный с помощью широкополосного преобразователя (частотой 5 МГц) и дефектоскопа EPOCH 650 в режиме RF (отображения недетектированных эхо-сигналов). В этом случае, звуковая энергия отражается от границы между материалом с относительно высоким импедансом (пластик) и материалом с очень низким импедансом (воздух), и мы наблюдаем отраженный эхо-сигнал как эхо-сигнал с отрицательной полярностью.
Эхо-сигнал от несклеенного оргстекла | Эхо-сигнал от оргстекла, склеенного с алюминием |
Примечание
Следует отметить, что полярность отображаемого эхо-сигнала носит произвольный характер в зависимости от обработки сигнала прибором. В то время как дефектоскопы и генераторы/приемники производства Olympus IMS отображают эхо-сигналы, как на представленных изображениях, приборы других производителей могут отображать эти эхо-сигналы, как инвертированные. Стандартный образец поможет быстро определить вид эхо-сигналов. В любом случае, основный принцип инверсии эхо-сигнала от границы материалов с низким/высоким импедансом остается неизменным.
